Methods and compositions for cancer immunotherapy are provided. The methods involve the use of a chimeric molecule (e.g., fusion protein) comprising a dimeric NKG2D portion and an Fc portion, which binds one or more NKG2D ligands. In some embodiments, the molecule further comprises a drug moiety (e.g., an IL15/Ra moiety). The methods disclosed herein are useful for the treatment of cancer that is associated with abnormal expression of one or more NKG2D ligands.L'invention concerne des méthodes et compositions pour l'immunothérapie contre le cancer. Les méthodes impliquent l'utilisation d'une molécule chimérique (<;i />;par exemple, une protéine de fusion) constituée d'une partie NKG2D dimérique et d'une partie Fc, qui se lie à un ou plusieurs ligands de NKG2D. Dans certains modes de réalisation, la molécule comprend en outre une partie médicamenteuse (<;i />;par exemple, une partie IL/Ra). Les méthodes de l'invention sont utilisables pour le traitement de cancers associés à une expression anormale d'un ou de plusieurs ligands de NKG2D.