Similaire aux réactions immunitaires contre les antigènes de bactéries ou de virus, l’effet abscopal nécessite un amorçage des cellules immunitaires contre les antigènes tumoraux. L’irradiation locale d’un nodule tumoral peut conduire à des formes immunogènes de mort cellulaire tumorale et à la libération d’antigènes dérivés des cellules tumorales. Ces antigènes peuvent être reconnus et traités par les cellules présentatrices d’antigènes au sein de la tumeur (cellules dendritiques et macrophages). Les lymphocytes T cytotoxiques qui reconnaissent ces antigènes tumoraux peuvent à leur tour être amorcés par les cellules présentatrices d’antigènes de la tumeur. Contrairement à l’effet local de l’irradiation sur les cellules tumorales, ces cellules T cytotoxiques circulent dans le sang et sont donc capables de détruire les cellules tumorales restantes dans des parties éloignées du corps qui n’ont pas été irradiées. En conséquence, il a été démontré que l’augmentation des cellules T cytotoxiques spécifiques de la tumeur était corrélée aux réponses antitumorales abscopales chez les patients. A l’inverse, l’effet abscopal est aboli après une déplétion expérimentale des cellules T dans divers modèles animaux.
Les effets abscopaux des rayonnements ionisants sont souvent bloqués par le microenvironnement immunosuppresseur à l’intérieur de la tumeur irradiée qui empêche un amorçage efficace des cellules T. Ceci explique pourquoi l’effet est si rarement observé. Cela explique pourquoi cet effet est si rarement observé chez les patients recevant une radiothérapie seule. En revanche, l’association de médicaments immunomodulateurs tels que l’ipilimumab et le pembrolizumab peut reconstituer partiellement les réactions immunitaires systémiques antitumorales induites après une radiothérapie locale de la tumeur. La combinaison optimale de la dose de rayonnement et du fractionnement avec les médicaments immunomodulateurs fait actuellement l’objet de recherches intensives. Dans ce contexte, il a été proposé que des doses de rayonnement supérieures à 10 à 12 Gray pourraient être inefficaces pour induire des formes immunogènes de mort cellulaire. Cependant, il n’y a pas encore de consensus sur le régime de radiation optimal nécessaire pour augmenter les chances de régression tumorale abscopale.