Les neutrophiles vieillis sécrètent CCL3 pour alimenter la croissance tumorale dans plusieurs types de cancers

Les neutrophiles comptent parmi les cellules immunitaires les plus abondantes dans les tumeurs, pourtant leur diversité fonctionnelle a été difficile à étudier à grande échelle, car leur faible teneur en ARN entraîne leur élimination par les filtres de contrôle qualité standard du séquençage d'ARN unicellulaire (scRNA-seq). Cette lacune technique a laissé sans réponse des questions majeures sur les états de neutrophiles véritablement pro-tumoraux et sur l'éventuelle conservation de certains d'entre eux entre différents types de cancers.

Pour y remédier, Bolli et ses collègues ont construit un classifieur de probabilité de type cellulaire par régression logistique, entraîné sur un jeu de données inDrop qui capture efficacement les neutrophiles. Appliqué avant tout filtrage sur le nombre de gènes, ce classifieur a permis de récupérer 23 à 67 fois plus de neutrophiles que les seuils conventionnels dans des cohortes de carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC), de carcinome épidermoïde de l'œsophage (ESCC) et de cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC). La précision du classifieur a été validée par sa concordance avec l'immunohistochimie anti-CD66b, le marquage par cytométrie en flux et des jeux de données de séquençage enrichis en neutrophiles. Le classifieur a également permis de générer un prédicteur d'abondance en neutrophiles à partir du RNA-seq en vrac, surpassant une signature de référence largement utilisée et demeurant une variable pronostique indépendante en régression de Cox multivariée sur 8 305 patients du TCGA — d'une force comparable au score de polarité macrophagique CXCL9/SPP1 établi.

L'application du classifieur à plus de 190 échantillons tumoraux humains et murins a révélé une trajectoire de différenciation des neutrophiles associés aux tumeurs (TAN) conservée, aboutissant à un état terminal à haute expression de CCL3. Ces TAN CCL3-hi étaient enrichis en programmes transcriptionnels associés à l'adaptation hypoxique, à la sénescence et à une activité pro-tumorale. Des analyses spatiales et par cytométrie en flux ont confirmé que les TAN CCL3-hi occupent préférentiellement les niches hypoxiques au sein des tumeurs, chez les deux espèces. L'état CCL3-hi correspondait aux caractéristiques précédemment décrites des neutrophiles « âgés », notamment la surexpression de CXCR4 et la sous-expression de CD62L.

Pour établir la causalité, l'équipe a eu recours à deux stratégies génétiques murines complémentaires : l'invalidation spécifique aux neutrophiles du gène CCL3 par CRISPR/Cas9 et la modélisation gain/perte de fonction par le système ER-Hoxb8. La délétion spécifique de CCL3 dans les neutrophiles a réduit l'accumulation des TAN spécifiquement dans les régions tumorales hypoxiques et altéré la croissance tumorale, sans entraîner une déplétion globale des neutrophiles. Sur le plan mécanistique, CCL3 signalisait via CCR1 sur les TAN eux-mêmes, soutenant des signaux de survie autocrines/paracrines dans le microenvironnement hypoxique hostile.

Ces résultats recadrent CCL3 non plus simplement comme une chimiokine inflammatoire, mais comme un facteur fonctionnel conservé des neutrophiles âgés pro-tumoraux. Le cadre du classifieur évolutif présenté ici ouvre la voie au profilage systématique des neutrophiles dans l'ensemble des jeux de données scRNA-seq de cancer existants, et la signalisation CCL3–CCR1 s'impose comme un axe thérapeutique exploitable.