Immune cells experience large cell shape changes during environmental patrolling because of the physical constraints that they encounter while migrating through tissues. These cells can adapt to such deformation events using dedicated shape-sensing pathways. However, how shape sensing affects immune cell function is mostly unknown. Here, we identify a shape-sensing mechanism that increases the expression of the chemokine receptor CCR7 and guides dendritic cell migration from peripheral tissues to lymph nodes at steady state. This mechanism relies on the lipid metabolism enzyme cPLA

Phagosome maturation arrest (PMA) imposed by Mycobacterium tuberculosis ( Mtb ) is a classic tool that helps Mtb evade macrophage anti-bacterial responses. The exclusion of RAB7, a small GTPase, from Mtb -phagosomes underscores PMA. Here we report an unexpected mechanism that triggers crosstalk between the mitochondrial quality control (MQC) and the phagosome maturation pathways that reverses the PMA. CRISPR-mediated p62/SQSTM1 depletion ( p62 KD ) blocks mitophagy flux without impacting mitochondrial quality. In p62 KD cells, Mtb growth and survival are diminished, mainly through witnessing an increasingly oxidative environment and increased lysosomal targeting. The lysosomal targeting of Mtb is facilitated by enhanced TOM20 + mitochondria-derived vesicles (MDVs) biogenesis, a key MQC mechanism. In p62 KD cells, TOM20 + -MDVs biogenesis is MIRO1/MIRO2-dependent and delivered to lysosomes for degradation in a RAB7-dependent manner. Upon infection in p62 KD cells, TOM20 + -MDVs get extensively targeted to Mtb -phagosomes, inadvertently facilitating RAB7 recruitment, PMA reversal and lysosomal targeting of Mtb . Triggering MQC collapse in p62 KD cells further diminishes Mtb survival signifying cooperation between redox- and lysosome-mediated mechanisms. The MQC-anti-bacterial pathway crosstalk could be exploited for host-directed anti-tuberculosis therapies.

Abstract Background Tumor infiltrating neutrophils generally correlates to worst prognosis and refractoriness to immunotherapy yet the complexity and significance of diverse subsets resident in tumor tissues has just begun to emerge. In lung tumors, a network of neutrophils states with graded protumorigenic properties is conserved between mouse and humans and include a subset of mature, long lived cells expressing the sialic-acid-binding protein SiglecF (SiglecF high neu). The mechanism of recruitment of SiglecF high neu into tumor tissues and the impact on local anti-tumor T cell responses and interference with immunotherapy is still elusive. Methods We used an immunogenic model of Kras G12D Tp53 null adenocarcinoma of the lung to screen for factors inducing the recruitment of SiglecF high neu, followed by gene editing to delete selected candidates. We analyzed frequencies and effector functions of endogenous CD8 T cell responses in controls and SiglecF high neu depleted tumors by flow cytometry and functional assays. Tissues fluorescence and confocal imaging of lung sections was used to explore the relative distribution of neu and CD8 T cells. To establish the impact of SiglecF high neu on anti-tumoral immune responses we treated cohort of animals with anti-PD-L1 antibodies to evaluate tumor growth in control conditions and under therapy. Results We found that tumor tissues express high levels of CXCL5, mapping to cancer cells. Upon deletion of chemokine expression by gene editing, the recruitment of SiglecF high neu was almost entirely abrogated. In tumors depleted of SiglecF high neu, the density of tumor specific endogenous CD8 T cells was 3-fold higher than in controls and showed significantly enhanced activation and effector functions. Importantly, checkpoint blockade with anti PD-L1 antibodies was ineffective in control tumors but showed a significant benefit in SiglecF high neu depleted tumors. Conclusion This study demonstrates that SiglecF high neu differentiating in lung tumor tissues inhibit local CD8 T cell responses and interfere with the success of checkpoint blockade. These data suggest that blocking selectively tissue resident neu may promote better responses to immunotherapy.

Abstract Motile cells such as immune and cancer cells experience large deformation events that result from the physical constraints they encounter while migrating within tissues or circulating between organs. It has become increasingly clear that these cells can survive and adapt to these changes in cell shape using dedicated shape sensing pathways. However, how shape sensing impacts their function and fate remains largely unknown. Here we identify a shape sensing mechanism that couples cell motility to expression of CCR7, the chemokine receptor that guides immune cells to lymph nodes. We found that this mechanism is controlled by the lipid metabolism enzyme cPLA 2 , requires an intact nuclear envelop and exhibits an exquisitely sensitive activation threshold tuned by ARP2/3 and its inhibitor Arpin. We further show that shape sensing through the ARP2/3-cPLA 2 axis controls Ikkβ-NFκB-dependent transcriptional reprogramming of dendritic cells, which instructs them to migrate to lymph nodes in an immunoregulatory state compatible with their homeostatic tolerogenic function. These results highlight that the cell shape changes experienced by motile cells evolving within the complex environment of tissues can dictate their behavior and fate.

Abstract Cross-presentation by type 1 cDCs (cDC1) is critical to induce and sustain antitumoral CD8 T cell responses to model antigens, in various tumor settings. However, the impact of cross-presenting cDC1 and the potential of DC-based therapies in tumors carrying varied levels of bona-fide neoantigens (neoAgs) remains unclear. Here we generated a non-small cell lung cancer model with distinct ranges of TMB and MHC-I neoepitopes to test immunogenicity and response to Flt3L+αCD40 (DC-therapy). We found that cDC1 are required to broaden the pattern of CD8 responses to basal and acquired neoAgs and DC-therapy strongly inhibits the growth of TMB high tumors. In contrast, TMB low tumors induce weaker responses that are not sufficient to block progression. scRNA transcriptional analysis, immune profiling and functional assays show that DC-therapy triggers the accumulation of lung cDC1 with increased immunostimulatory properties and CD8 T cells with enhanced cytotoxic functions and reduced exhaustion, most prominently in neoAgs high tumors. We conclude that boosting cDC1 activity is critical to broaden the diversity of anti-tumoral CD8 T cell responses and to leverage neoAgs content for therapeutic advantage.

Conventional type 1 dendritic cells (DC1) control anti-tumoral CD8 T responses, in lymph nodes and tumor tissues. T-cell activation depends on the establishment of a tight physical interaction with antigen-presenting cell, the immunological synapse (IS). The molecular determinants of DC1-CD8 IS in tumor tissues and how they are regulated during cancer progression remain poorly investigated. Using a reporter for DC1 in a genetic model of non-small cell lung cancer (KP-XCR1venus) we show that IS in lung tissues are abundant and productive at early stages of tumor development but progressively diminish in advanced tumors. Transcriptional profiling and flow cytometry of lung resident DC1 identified a module of adhesion molecules downregulated in advanced tumors. We focused on ALCAM and LFA-1, ligands for CD6 and ICAM-1 on T cells, to investigate their role and functional impact. By immobilizing single receptor agonists on artificial cell surfaces, we demonstrate that ALCAM and LFA-1 are sufficient to trigger cytoskeletal remodeling in early tumor DC1, whereas late tumors DC1 are not responsive. Blocking ALCAM-CD6 interactions in functional assays impairs the acquisition of effector functions in CD8 T cells. Together these data highlight that adhesion molecules required to establish IS in early, immune-reactive, tumors are targeted during tumor progression blunting cross-talk within the IS.

Summary Cross-presentation of tumor antigens by subsets of macrophages at different stages along tumor progression may have divergent impacts on anti-tumoral immune responses. Here we show that TIM4 + large peritoneal macrophages (LPM) avidly capture tumor cells and cross-present tumor-associated antigens at early stages of peritoneal infiltration by ovarian cancer cells. The phosphatidylserine (PS) receptor TIM4 promotes maximal uptake and triggers inflammatory and metabolic gene programs in combination with cytoskeletal remodeling and upregulation of transcriptional signatures related to antigen processing. At the cellular levels, TIM4 is recruited with F-actin at the phagocytic cup and translocates in nascent phagosomes, controlling the kinetic of phagosomal acidification and cargo degradation. TIM4 deletion abrogates cross-presentation of tumor-associated antigens and blunts expansion of effector CD8 T cells at tumor inception. In addition, targeting tumor antigens to LPM by PS liposomes can trigger CD8 T cell activation. Together these results suggest that TIM4 enables LPMs to scan the antigenic content of incoming tumor cells to promote immune surveillance by CD8 T cells and, at defined temporal windows, may be exploited for therapeutic purposes.

Conventional type 1 dendritic cells (cDC1) are critical regulators of anti-tumoral T-cell responses. The structure and abundance of intercellular contacts between cDC1 and CD8 T cells in cancer tissues is important to determine the outcome of the T-cell response. However, the molecular determinants controlling the stability of cDC1–CD8 interactions during cancer progression remain poorly investigated. Here, we generated a genetic model of non-small cell lung cancer crossed to a fluorescent cDC1 reporter (KP-XCR1venus) to allow the detection of cDC1-CD8T cell clusters in tumor tissues across tumor stages. We found that cDC1-CD8 clusters are abundant and productive at the early stages of tumor development but progressively diminish in advanced tumors. Transcriptional profiling and flow cytometry identified the adhesion molecule ALCAM/CD166 (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule, ligand of CD6) as highly expressed by lung cDC1 and significantly downregulated in advanced tumors. Analysis of human datasets indicated that ALCAM is downregulated in non-small cell lung cancer and its expression correlates to better prognosis. Mechanistically, triggering ALCAM on lung cDC1 induces cytoskeletal remodeling and contact formation whereas its blockade prevents T-cell activation. Together, our results indicate that ALCAM is important to stabilize cDC1–CD8 interactions at early tumor stages, while its loss in advanced tumors contributes to immune evasion.