Biomarkers useful for identifying a variety of cancers that are responsive to treatment with a combination therapy comprising pembrolizumab, a pembrolizumab variant or an antigen-binding fragment thereof and talimogene laherparepvec are provided. Methods of treating cancers that are resistant to monotherapy with pembrolizumab, a pembrolizumab variant or an antigen-binding fragment thereof are provided. Methods of treating a cancer in a subject having a tumor with a low CD8+ density, a low or negative interferon gamma signature, and/or a low or negative PD-L1 status are also provided.L'invention concerne des biomarqueurs utiles pour identifier divers cancers qui sont sensibles au traitement par une polythérapie à base de pembrolizumab, d'un variant ou fragment de celui-ci se liant à l'antigène et de talimogène laherparepvec. L'invention concerne également des méthodes de traitement des cancers qui sont résistants à la monothérapie à base de pembrolizumab, d'un variant ou un fragment de celui-ci se liant à l'antigène. Des méthodes de traitement d'un cancer chez un sujet ayant une tumeur caractérisée par une faible densité de CD8+, une signature d'interféron gamma faible ou négative et/ou un état PD-L1 faible ou négatif sont en outre décrites.