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LES CELLULES NKET LEURS RECEPTEURS
Dr.Tatiana Michel-Sohn, PhDLaboratoire d’Immunogénétique-Allergologie
Centre de Recherche Public (CRP) de la Santé84 Val Fleuri
L-1526 Luxembourg
Cours NK 28/03/11
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PLAN DU COURS
I) LES CELLULES NK: DONNEES DE BASE
1) Définition et Répartition
2) Propriétés
3) Fonctions
II) LES RECEPTEURS DES CELLULES NK
1) Balance entre Messages Inhibiteurs et Activateurs
2) Concept du « Missing Self »
3) Les Récepteurs Inhibiteurs
4) Les Récepteurs Activateurs
III) LES SOUS-TYPES DE CELLULES NK
IV) LES CELLULES NK AU SEIN DU SYSTEME IMMUNITAIRE
1) Interactions avec les Cellules Dendritiques
2) Interactions avec les Lymphocytes T
V) LES CELLULES NK EN IMMUNOLOGIE MEDICALE
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DEFINITION ET REPARTITION
cellules NK: « natural killer cells », cellules tueuses « naturelles », décrites pour la première fois il y a 30 ans par Rolf Kiessling lymphocytes granuleux capables de tuer directement les cellules tumorales sans avoir été stimulés ou exposés au préalable à des A.G. spécifiques.
définition fonctionnelle :lyse spontanée (« natural killing ») de cellules tumoraleset de cellules infectées par des virus
définition phénotypique :lymphocytes CD3-CD56+ chez l’homme
absence des marqueurs des lymphocytes T (CD3, TCR) et B (CD19, BCR)
se développent dans la moelle osseuse et sont indépendantes du thymus5-10 % des lymphocytes du sangprésence abondante dans rate, foie, utérusretrouvées aussi dans muqueuses, parenchyme pulmonaire, ganglions lymphatiques
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ASPECT DES CELLULES NK EN CYTOMETRIE EN FLUX
CD3
BD FACSCanto II analyser
Prélèvement sang PBMC marquages
A.C. :anti-CD56, anti-CD3
Ficoll
CD56
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cellule NK cellule cible
cellule NK cellule cible
CD16(récepteur Fc)
anticorpsanti-cellule cible
CYTOTOXICITENATURELLE
CYTOTOXICITE DEPENDANTE D’ANTICORPS (ADCC)
PRODUCTIONDE CYTOKINES
PROPRIETES DES CELLULES NK
IFN-
TNF- lyse
lyse
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
K562 Raji Raji + Ac
cellules cibles
% d
e ly
se
5/110/1
rapport effecteurs/cibles
CYTOTOXICITE DES CELLULES NK
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
K562 Raji Raji + Ac Daudi
cellules cibles
% d
e ly
se
5/110/1rapport effecteurs/cibles
CELLULES NK non activées CELLULES NK activées IL2
ACTIVATION DE LA CYTOTOXICITE
activité cytotoxique stimulée par de nombreuses cytokines:interleukines (IL) -1, -2, -6, -7, -10, -12, -15, -18, -21interférons (IFN) -, -, -TNF-
conséquences:plus forte cytotoxicité contre cibles déjà lysées par cellules NK non activées
(K562,…..)lyse de cibles résistantes aux cellules NK non activées (Raji, Daudi,…..)l’IL-2 et l’IL-15 stimulent aussi la prolifération des cellules NKcytokines inhibitrices de l’activité cytotoxique:TGF-, GM-CSF
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cellule NK cellule cible
ETAPES DE LA LYSE DES CELLULES CIBLES
1) FORMATIOND’UN CONJUGUE
2) POLARISATION DESGRANULES CYTOTOXIQUES
3) RELARGAGE DESGRANULES CYTOTOXIQUES
cellule NK
cellule NK
cellule cible
cellule cible
rôle desmolécules d’adhésion
prédominance demessages
activateurs
perforine, granzymes,
granulysine :mort de la cellule
cible
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LA PRODUCTION DE CYTOKINES
après contact avec d’autres cellules [cellules dendritiques (CD), cellules cibles]ou stimulation par des cytokines, les cellules NK produisent etsécrètent elles-mêmes de nombreuses cytokines:
IFN- avant tout mais aussi:
IL-3, -5, -8, -10, -13TNF-, lymphotoxines, TGF-, GM-CSF
types et quantités des cytokines produites dépendent:des conditions de stimulationdes cytokines présentes dans l’environnementde l’état d’activation des cellules NK
pour une production optimale, il faut certaines combinaisons de cytokinesactivatrices, p.ex.:
IL-12 + IL-18 pour une production maximale d’IFN-IL-12 + IL-15 pour l’IL-10IL-15 + IL-18 pour l’IL-13 et le GM-CSF
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FONCTIONS DES CELLULES NK
défense antivirale
défense antibactérienne et antiparasitaire
défense antitumorale
régulation de l’immunité adaptative
autres fonctions
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DEFENSE ANTIVIRALE
rares patients sans cellules NK:infections virales graves à répétitionen particulier, infections dues à des herpesvirus (HSV,HIV,
HCV, EBV, CMV)carcinomes in situ du col utérin à répétition
(papillomavirus)
faible activité cytotoxique des cellules NK:risque élevé d’infections virales (herpétiques) graves
mécanismes effecteurs:cytotoxicité (lyse préférentielle de cellules infectées par
des virus)production d’IFN-
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DEFENSE ANTIBACTERIENNE ET ANTIPARASITAIRE
infections bactériennes:inhibition de la prolifération bactériennelyse de cellules infectées par des bactériescontact avec bactéries fixées augmente activité cytotoxiqueLPS stimule prolifération, cytotoxicité, production d’IFN-
infections parasitaires:inhibition de la prolifération de protozoaires et de champignonslyse de parasites unicellulaires libres et de cellules infectées par euxproduction abondante d’IFN-
mécanismes effecteurs:cytotoxicité contre parasites libres et cellules infectéesgranulysine lyse nombreuses bactéries, parasites et champignonsproduction d’IFN-
stimule phagocytose par les macrophagesinduit immunité adaptative (réponse Th1)
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DEFENSE ANTITUMORALE
immunosurveillance:détection et élimination sélective des cellules tumorales
in vitro:lyse de nombreuses lignées tumorales et de cellules
cancéreuses fraîches
patients atteints de cancer:meilleur pronostic si infiltration de cellules NK dans la tumeursouvent faible cytotoxicité des cellules NKcorrélation inverse entre activité cytotoxique et apparition de métastases
modèles murins:cellules NK
éliminent certaines tumeurs grefféesretardent l’apparition de métastases
déplétion des cellules NKsusceptibilité accrue aux tumeurs
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CELLULES NK ET IMMUNITE ADAPTATIVE
cellules dendritiques:activation et maturation induite par les cellules NK
(contact direct et cytokines)
desdestruction des CD immatures si excès de cellules NK(fin de la réponse immunitaire)
lymphocytes T:T auxiliaires Th1 et T cytotoxiques stimulés par les cytokinesproduites par les cellules NK (IFN-)
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AUTRES FONCTIONS
régulation de l’hématopoïèse:production de GM-CSF (facteur de croissance de cellules myéloïdes)lyse de blastes hématopoïétiquesrejet de greffe de moelle osseuse allogénique
effet antiangiogénique:repose sur la production d’IFN-
grossesse:utérus gravidique très riche en cellules NKcontribution à
l’implantation embryonnairela croissance placentaire
protection de l’embryon contre les infectionslimitation de la contamination maternelle par cellules embryonnaires
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BALANCE ENTRE MESSAGESINHIBITEURS ET ACTIVATEURS
absence de messages -: lyse
messages + et -: pas de lyse (- > +)
cellules cibles
cellules NK cellules NK
cellules cibles
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LES MOLECULES HLA DE CLASSE I CLASSIQUES
exprimées à la surface de la plupart des cellules nuclééesstructure:
chaîne lourde (molécule HLA) et chaîne légère (2-microglobuline)
gènes situés sur le chromosome 6:HLA-A, HLA-B, HLA-C
caractéristiques:transmission en haplotype
un haplotype paternel, un haplotype maternelpolymorphisme extrême
très nombreux variants alléliques expression codominante
jusqu’à 6 molécules HLA de classe I différentes chez un individu
rôle: présentation de peptides endogènes aux lymphocytes T cytotoxiques (CD8+)
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REGULATION DE L’ACTIVITE CYTOTOXIQUE
cellule cible potentielle:corrélation inverse entre l’expression des
molécules de classe I du CMH (molécules HLA de classe I chez l’homme) et la sensibilité à la lyse par les cellules NK
pas de lyse de cellules autologues normalesexpression normale des molécules HLA de classe I
lyse si absence ou diminution des molécules HLA de classe I
situation fréquente au niveau des cellules cancéreuses et des cellules infectées par des virus
lyse si : absence de “soi”, missing selfCours NK 28/03/11
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cellule NK
cellule cible
cellule cible
HLA-A
EXPRESSION DES MOLECULES
HLA DE CLASSE I: PAS DE LYSE
ABSENCE DES MOLECULES
HLA DE CLASSE I: LYSE
HLA-B
HLA-C HLA-C
HLA-B
HLA-A
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ANALYSE CLONALE DES CELLULES NK
frères Moretta (Université de Gênes):les premiers à réussir le clonage des cellules NK humaines vers
1993
clone:population de cellules NK activées toutes issues de la même
cellule NK de départa priori même phénotype et mêmes propriétés fonctionnelles
test de cytotoxicité:cellules effectrices (E) et cibles (C) de donneurs à phénotype HLA
connu(E): clones NK contre (C): lymphocytes T allogéniques (activés
par PHA)
résultats:la résistance à la lyse est liée à des haplotypes HLA particuliers
donc:hétérogénéité clonale des cellules NK dans la capacité de
reconnaîtrecertains allèles HLA de classe ICours NK 28/03/11
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Selon les cas, les clones de cellules NK ne lysent pas les cellules cibles qui expriment:
HLA-C (groupe 1)HLA-C (groupe 2)HLA-B (groupe Bw4)HLA-B (groupe Bw6)
Ac (IgM) anti-HLA de classe I:restaurent la lyse, quelque soit le groupe
SPECIFICITE HLA DE CLASSE I DE DIFFERENTS GROUPES DE CLONES NK
allèles HLA-C groupe 2:
HLA-Cw2, Cw4,Cw5 et Cw6
allèles HLA-C groupe 1:
HLA-Cw1, Cw3,Cw7 et Cw8
Clone NKgroupe 1
Clone NKgroupe 2
Clone NKgroupe 3
Cible HLA-Bw4+
Cible HLA-Cgroupe 2+
Cible HLA-Cgroupe 1+
Protection(pas de Lyse)
Lyse
individuellement, ou selon des combinaisons « aléatoires »
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CONCLUSIONS DE CES EXPERIENCES
1) les molécules HLA de classe I protègent contre la cytotoxicité des cellules NK
2) les cellules NK sont capables de reconnaître les molécules HLA de classe I(autologues et allogéniques)
3) la reconnaissance des molécules HLA de classe I bloque l’activité cytotoxique des cellules NK
4) il existe des récepteurs des cellules NK spécifiques des molécules HLA de classe I
5) ces récepteurs sont inhibiteurs et sont distribués de façon clonale Cours NK 28/03/11
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RARIRA
+ -messages +
et - pas de lyse(- > +)
absence de messages – et +:
pas de lyse
HLA classe I
LA LA
Cellules NK fonctionnelles ou anergiques
cellules normale autologue
Cellule NK fonctionnelle et « educated »
Cellule NK anergique et désarmée
HLA classe I
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Education des cellules NK(1)
RIRA
+ -
HLA classe ILA
cellules normales autologues
cellules normales autologues
cellulesautologues
deficientes en TAP
HLA classe ILA LA
RA RIRA
+ -
Récepteur inhibiteur spécifique du soila cellule NK est fonctionnelle et
« educated »
Pas de récepteur inhibiteur spécifique du
soila cellule NK est anergique et non
« educated »
Pas de molecule de CMH de classe I
la cellule NK est anergique et non
« educated »
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Plus de 20% des cellules NK n’expriment pas de récepteur inhibiteur spécifique du soi
Ces cellules sont anergiques ( non cytotoxiques et ne produisent pas de cytokines)
Les cellules NK doivent exprimer un récepteur inhibiteur pour devenir actives (fonctionnelles)
Education des cellules NK(2)
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Schleinitz et al., Médecine/Sciences 2001,17,504-509
RECEPTEURS INHIBITEURS DES CELLULES NK (1)
I/VxYxxL/V
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RECEPTEURS INHIBITEURS DES CELLULES NK (2)
appartenance à deux grandes familles moléculaires de glycoprotéines membranaires:
superfamille des immunoglobulines (Ig):KIR, ILT2, LAIR-1, p75/AIRM1, IRp60
superfamille des lectines de type C:CD94/NKG2A
caractéristique commune:présence d’un ou de plusieurs motifs ITIM dans la
partie intracytoplasmiqueITIM: « immunoreceptor tyrosine-based inhibition
motif »motif retrouvé dans tous les RI connuscapital pour la transduction des signaux
inhibiteurs
conséquence de l’engagement des RI:inhibition de la cytotoxicité naturelleinhibition de l’ADCCgénéralement aussi inhibition de la production de
cytokinesCours NK 28/03/11
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RECEPTEURS INHIBITEURS: LES KIR (1)KIR:
« killer-cell immunoglobulin-like receptors »
structure et nomenclature:deux (KIR2D) ou trois (KIR3D) domaines Ig extracellulaireslong (L) domaine cytoplasmique avec deux motifs ITIM
formes activatrices:partie extracellulaire identiquecourt (S) domaine cytoplasmique sans motif ITIM
nombreuses isoformes:12 gènes connus, plus de 35 ADNc décritspolymorphisme allélique, épissage alternatif
transmission des gènes:en haplotype
région génomique des KIR:dynamique comme celle des molécules HLA de classe Id’apparition « récente » en termes d’évolutionfréquentes duplications, délétions et recombinaisons
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RECEPTEURS INHIBITEURS: LES KIR (2)
expression:sous-populations de cellules NK et de lymphocytes Tplus ou moins importantes selon les donneurs
KIR2DL1 (CD158a):reconnaît les molécules HLA-Cw2, -Cw4, -Cw5, -Cw6 et -Cw15résidus critiques de ces allèles pour la reconnaissance:
asparagine en position 77lysine en position 80
KIR2DL2/KIR2DL3 (CD158b):reconnaissent les molécules HLA-Cw1, -Cw3, -Cw7 et -Cw8résidus critiques de ces allèles pour la reconnaissance:
sérine en position 77asparagine en position 80
du domaine 1 de lachaîne lourde
du domaine 1 de lachaîne lourde
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RECEPTEURS INHIBITEURS: LES KIR (3)
KIR3DL1 (CD158e):reconnaît les molécules HLA-B de type Bw4molécules HLA-B:
deux allotypes, Bw4 et Bw6séquence différente des résidus 77-83
du domaine 1 de la chaîne lourde
KIR3DL2 (CD158k):reconnaît les molécules HLA-A3 et HLA-A11est exprimé comme homodimère tous les autres KIR sont exprimés comme monomères
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RECEPTEURS INHIBITEURS: ILT2
ILT ou LIR:« immunoglobulin-like transcripts » ou « leukocyte
immunoglobulin-like receptors »famille de RI surtout exprimés par les CD, les monocytes
(MO) et les macrophagestrès polymorphe
ILT2 (LIR-1, CD85j):exprimé en plus par:
sous-populations de cellules NK lymphocytes B et sous-populations de lymphocytes T
reconnaît large spectre de molécules HLA de classe I:HLA-A1, -A2, -A3 et autresHLA-Bw4 et -Bw6HLA-C groupe 1 et groupe 2 (moindre efficacité)HLA-G
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RECEPTEURS INHIBITEURS: CD94/NKG2A (1)
expression:sous-populations de cellules NK et de lymphocytes
Tplus ou moins importantes selon les donneurs
CD94:domaine cytoplasmique très courtaucune transduction de signalmolécule chaperon pour NKG2A
NKG2A:« carbohydrate recognition domain » extracellulaire caractéristiquedeux motifs ITIM dans le domaine cytoplasmique
NKG2B:variant d’épissage alternatif, dom. extracell. plus court
CD94/NKG2A:peu de polymorphismeCours NK 28/03/11
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RECEPTEURS INHIBITEURS: CD94/NKG2A (2)
CD94/NKG2A:reconnaît chez l’homme:
la molécule HLA de classe I non classique HLA-E
HLA-E:présente des peptides dérivés de la séquence
signal de molécules HLA de classe I classiques (HLA-A, -B, -C) et de la molécule non classique HLA-G
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RECEPTEURS INHIBITEURS: CD94/NKG2A (3)
peptides signal des molécules HLA de classe I:nonamères, séquence très conservée
HLA-E peut présenter le peptide signal:de la vaste majorité des allèles HLA-A et -C et de HLA-Gde la moitié environ des allèles de HLA-B
HLA-E ne peut pas présenter le peptide signal:de l’autre moitié des allèles de HLA-B (dont HLA-Bw4)de HLA-E
expression de HLA-E à la surface cellulaire:dépend de la présence des peptides
CD94/NKG2A:très large spectre de reconnaissance des molécules de classe I du CMHsurveillance de leur expression globalesurveillance non limitée à un type d’allèles
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DISTRIBUTION CLONALE DES RECEPTEURS INHIBITEURS
KIR 2DL1
CD94/NKG2A
KIR 3DL2
KIR 3DL2
KIR 2DL1
cellule NK 1
cellule NK 4cellule NK 3
cellule NK 2
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REGLES D’EXPRESSION DES KIR ET DE CD94/NKG2A
1) chaque cellule NK exprime au moins un RI spécifique d’une molécule HLAde classe I autologue (évite toute cytotoxicité contre cellules autologues normales)
2) si une cellule NK exprime plusieurs RI, chacun fonctionne indépendamment des autres
3) l’expression d’un KIR ne dépend pas de la présence de son ligand sur les cellulesautologues
4) pour chaque RI, le % de cellules NK RI+ varie d’un individu à l’autre
5) l’expression d’un répertoire donné de RI chez un individu est stable dans le temps
6) toutes les cellules NK n’expriment donc pas tous les RI dont les gènes sont présentschez l’individu
dans le cas contraire, seules les cellules malades ayant perdu toute expression des molécules HLA de classe I seraient éliminées (système inefficace)perte ou diminution d’un seul allèle suffit pour la lyse par les cellules NK n’exprimant que le RI spécifique de cet allèle
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LE « MISSING SELF » N’EXPLIQUE PAS TOUTES LES DONNEES EXPERIMENTALES
1) cellules NK de patients déficients en TAP:ne sont pas autoréactives (pas de destruction de cellules autologues)or expression très faible (1/100e de la normale) des molécules de classe I du CMH
2) lors du développement des cellules NK à partir des précurseurs médullaires:les RA apparaissent avant les RIor les précurseurs RA+/RI- ne sont pas cytotoxiques contre les cellules autologues
D’où:existence de RI ayant des ligands différents des molécules de classe I du CMH?
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RI « NON CMH » DE LA SUPERFAMILLE DES Ig (1)
caractéristiques communes:expression sur 100 % des cellules NKligand(s) sont différents des molécules HLA de classe I
LAIR-1 (CD305): « leukocyte associated Ig-like receptor-1 »exprimé par cellules NK, lymphocytes T et B (70-90 %), CD, MOligand: collagène
IRp60: « inhibitory receptor protein 60 »exprimé par cellules NK, lymphocytes T (20-60 %), MO, PNNLigand(s) inconnu(s)
p75/AIRM-1 ou SIGLEC7 (CD328):« adhesion inhibitory receptor molecule 1 » ou « sialic-acid-binding
Ig-like lectin 7 »famille des sialoadhésines (SIGLEC)interagit avec son ligand d’une façon dépendante de l’acide sialique
p.ex. le ganglioside GD3 (exprimé par SNC, l. T et mélanomes malins)
exprimé par cellules NK, lymphocytes T (faible %), MO, PNNautres membres de cette famille retrouvés sur 50 % des cellules NK:
SIGLEC9 (homme).
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RI « NON CMH » DE LA SUPERFAMILLE DES Ig (2)
CEACAM1 (CD66a):
« carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 »exprimé par cellules NK activées, lymphocytes T, CD, PNNprésent aussi sur cellules épithéliales et endothéliales
ligand:CD66a par interactions homotypiquesexpression souvent augmentée sur tumeurs malignes
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QUELQUES RECEPTEURS INHIBITEURSDES CELLULES NK
Récepteur Superfamille Ligand(s)
KIR2DL1 (CD158a) Ig HLA-Cw2,4,5,6
KIR2DL2/DL3 (CD158b) Ig HLA-Cw1,3,7,8
KIR3DL1 (CD158e) Ig HLA-Bw4
KIR3DL2 (CD158k) Ig HLA-A3,11
ILT2 (LIR-1) Ig HLA-A,B,C,G
LAIR-1 Ig inconnu(s)
SIGLEC7 (p75/AIRM1) Ig acide sialique
CD94/NKG2A(B) lectines type C HLA-E
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RIRA RA
cellules cibles
cellules NK
+ +-
messages +
et -: pas de lyse
(- > +)
absence de
messages -: lyseRI
HLA classe I
LA LA
BALANCE ENTRE MESSAGESINHIBITEURS ET ACTIVATEURS
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RECEPTEURS ACTIVATEURS DES CELLULES NK (1)
Roetynck et al., Immunological Reviews, 2006 214 (1), 251–263.
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RECEPTEURS ACTIVATEURS DES CELLULES NK (2)
appartenance à deux grandes familles moléculaires de glycoprotéines membranaires:
superfamille des Ig:NCR, CD16, KIR activateurs
superfamille des lectines de type C:NKG2D, NKG2C/E/I
caractéristiques communes:présence d’un acide aminé de charge positive dans la partie
transmembranairepas de motif de transduction de signal cytoplasmique
conséquences de l’engagement des RA:mise en route de la cytotoxicité naturellemise en route de l’ADCC (CD16)généralement aussi stimulation de la production de cytokinesquelquefois stimulation de la prolifération
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: LES NCR (1)
NCR:« natural cytotoxicity receptors »au nombre de trois:
NKp46, NKp30, NKp44
expression:marqueurs spécifiques des cellules NKprésents sur aucun autre type cellulaire
effets:lyse d’un grand nombre de tumeurs
(de différentes origines histologiques)
ligands:inconnu actuellementl’hémagglutinine du virus de la grippeet pp65, protéine de cytomegalovirus ont
été proposées
Arnon et al., seminars in cancer Biology 16(2006) 348-358
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: LES NCR (2)
NKp46:exprimé par la grande majorité des cellules NK non activées et
activées
densité d’expression peut varier:d’un donneur à l’autred’une cellule NK à l’autre chez un même donneur
selon les individus:profil homogène NKp46bright: cas le plus fréquentexpression bimodale: coexistence cellules NKp46bright et
NKp46dim
expression hétérogène: cellules bright, intermédiaires et dim
activité cytotoxique directement proportionnelle à la densité d’expression:
clones NKp46bright: très forte activité cytotoxique naturelle
clones NKp46dim: faiblement cytotoxiques
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: LES NCR (3)
NKp30:exprimé par la grande majorité des cellules NK
non activées et activéesdensité d’expression parallèle à NKp46:
cellule NK qui est NKp46bright est aussi NKp30bright
cellule NK qui est NKp46dim est aussi NKp30dim
NKp44:structure atypique: un motif ITIM
intracytoplasmique exprimé uniquement par les cellules NK activées
(par l’IL-2)présent sur cellules NK activées polyclonales et
clonalesexplique en partie leur plus forte cytotoxicité(par rapport aux cellules NK non activées)densité d’expression parallèle à celle de NKp46
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PROPRIETES FONCTIONNELLES DES NCR
chaque NCR est capable d’activer isolément la cytotoxicité
les trois NCR coopèrent dans la lyse de la plupart des cibles
pour certaines cibles tumorales:rôle prépondérant ou exclusif d’un ou de deux des NCR seulementou aucun rôle des NCR dans la lyse
les trois NCR lysent des cellules autologues normales:si molécules HLA de classe I masquées par Ac
ligands des NCR:présents sur cellules normales et cellules tumoralesexpression des ligands peut varier d’une tumeur à l’autre
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KIR ACTIVATEURS
expression:sous-populations de cellules NK et de lymphocytes Tplus ou moins importantes selon les donneurs
KIR2DS1 et KIR2DS2:même structure extracellulaire que les homologues
inhibiteursmêmes ligands HLA-C que leurs homologues
inhibiteurs mais affinité pour les ligands beaucoup plus faible
KIR2DS4:ligand inconnu mais différent des molécules HLA de
classe Istimule aussi la prolifération des cellules NK
KIR2DL4 ou CD158d:structure atypique pour un RA car motif ITIM
cytoplasmiquetranscrit dans toutes les cellules NK seulement certains variants alléliques s’expriment en
surfaceligand: HLA-G, molécule HLA de classe I non classique, présente sur cellules fœtales du trophoblaste
MO activés, cellules épithéliales thymiquescertaines tumeurs
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: CD16
CD16 ou FcgRIIIa::membre de la superfamille des Igexprimé par cellules NK et faible % de lymphocytes T
et de MOrécepteur de faible affinité pour les fragments Fc des
IgGreconnaît fragments Fc des IgG1 et des IgG3 (pas ceux
des IgG2 ni des IgG4)conséquences de l’engagement du CD16:
ADCCproduction de CKexpression de marqueurs d’activationproliférationinduction de l’apoptose dans une fraction des
cellules
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: NKG2D (1)
structure:peu d’homologies avec les autres récepteurs
NKG2expression sous forme d’homodimèresnon associé au CD94
expression:100 % des cellules NKlymphocytes T CD8+, naïfs et activés lymphocytes T
propriété caractéristique:lyse certaines cibles malgré expression
normale des molécules de classe I du CMHstimulation donc suffisamment forte pour
surpasser l’inhibition habituellement prédominante
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ligands:
1) MICA, MICB (« MHC Class I chain-related proteins A et B »)apparentées aux molécules HLA de classe I mais ne présentent pas de peptides
2) ULBP (« UL16-binding proteins ») ou RAET1 (« retinoic acid early transcripts 1 »)lointaine parenté avec les molécules HLA de classe I6 gènes différents, 2 protéines transmembranaires, 4 protéines couplées au GPI
RECEPTEURS ACTIVATEURS: NKG2D (2)
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RECEPTEURS ACTIVATEURS: NKG2D (3)
propriétés des ligands:rarement exprimés par des cellules sainesinductibles par le stress cellulaire, donc présents sur:
cellules tumorales (MICA, MICB, ULBP)cellules infectées par des virus (MICA, MICB, ULBP)cellules infectées par des bactéries (MICA, MICB)cellules soumises à un stress oxydatif ou un choc thermique
MICA, MICB:expression par cellules de l’épithélium intestinal
(par stimulation bactérienne chronique?)expression par CD activées par l’IFN- et l’IL-15
« induced self »:l’apparition des ligands de NKG2D est le témoin d’un stress cellulaireces ligands correspondent à un « soi induit (induced self) »le « induced self » est reconnu par les cellules NK et les active autre stratégie de reconnaissance de cellules malades
(à côté du « missing self »)
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NKG2 ACTIVATEURS
expression:sous-populations de cellules NK et de lymphocytes Tplus ou moins importantes selon les donneurs
CD94/NKG2C:reconnaît HLA-E chez l’homme affinité beaucoup plus faible que CD94/NKG2A
sauf pour le peptide signal de HLA-G
CD94/NKG2E:idem NKG2C sauf que le ligand de la forme humaine est inconnu
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LES CORECEPTEURS ACTIVATEURS (1)
caractéristiques communes:expression homogène sur 100 % des cellules NK
humainesne peuvent pas activer indépendamment les cellules
NK
NKp80:n’est pas un NCR malgré son nom mais une lectine de
type Cexprimé aussi par lymphocytes T CD56+ligand(s) inconnu(s), présent(s) sur cellules normales,
absent(s) des tumeurs
CD59:couplé à membrane plasmique par groupements GPIexprimé aussi par lymphocytes T et B, MO, PNN,
tumeursrégule l’activation du complément (protection des
cellules normales)association constitutive à NKp46ligand(s) inconnu(s)
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LES CORECEPTEURS ACTIVATEURS (2)
2B4 ou CD244:membre de la superfamille des Ig (famille du CD2)exprimé aussi par lymphocytes T et T CD8+, MOligand:
CD48, autre membre de la famille du CD2largement exprimé par cellules hématopoïétiques
costimule cytotoxicité et production d’IFN-
NTB-A:membre de la superfamille des Ig (famille du CD2)exprimé aussi par lymphocytes T et Bligand:
NTB-A (interaction homotypique)costimule cytotoxicité et production de CK
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PRINCIPAUX RECEPTEURS ACTIVATEURS DES CELLULES NKRécepteur Superfamille Ligand(s)
Expression
NKp46 (NCR1) Ig inconnus(s) NK
NKp44 (NCR2) Ig inconnus(s) NK activées
NKp30 (NCR3) Ig inconnus(s) NK
KIR2DS1 (p50.1) Ig HLA-Cw2,4,5,6 NK,T
KIR2DS2 (p50.2) Ig HLA-Cw1,3,7,8 NK,T
KIR2DS4 (p50.3) Ig inconnus(s) NK,T
CD16 (FcgRIIIa) Ig fragments Fc des IgG NK,T,MO
CD244 (2B4) Ig CD48 NK,T,MO
NKG2D lectines type C MICA/MICB/ULBP NK,T
CD94/NKG2C lectines type C HLA-E NK,T
CD94/NKG2E lectines type C inconnus(s) NK,T
NKp80 lectines type C inconnus(s) NK, T
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Schleinitz et al., Médecine/Sciences 2001,17,504-509
INHIBITION – ACTIVATION: RESUME
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ORGANISATION DES GENESDES RECEPTEURS DES CELLULES NK
Trowsdale et al., Immunol Rev 2001,181,20-38
LRC: « leukocyte receptor complex »NKC: « natural killer gene complex »
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LES HAPLOTYPES DES KIR
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LES CELLULES NK EXPRIMENT DES TOLL-LIKE RECEPTORS (TLR)
TLR:récepteurs de l’immunité innée
reconnaissent structures conservées de nombreux agents pathogènes
(virus, bactéries, parasites)
cellules NK expriment:TLR2 (ligands: constituants membranaires de bactéries et
parasites)TLR3 (ligands: ARN viral double brin, polyI/C)TLR4 (ligand: LPS bactérien) et TLR5 (ligand: flagelline
bactérienne)TLR7 et TLR8 (ligand: ARN viral simple brin)TLR9 (ligands: motifs CpG du génôme bactérien)
conséquences de l’engagement des TLR pour les cellules NK:augmentation de la cytotoxicité naturelle, de l’ADCC et du CD69production de cytokines (IFN-, IL-6, IL-8, TNF-)TLR2 et TLR5: production de défensines (peptides antibactériens)
grâce aux TLR:défense immédiate (innée) contre agents infectieux effectuée par
les cellules NK
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SOUS-TYPES DE CELLULES NK (1)
cellules NK CD56bright:≤ 10 % des cellules NK circulantesfonction principale: production de cytokinesmigration vers:
organes lymphoïdes secondairessites d’inflammation chronique
cellules NK CD56dim:≥ 90 % des cellules NK circulantesfonction principale: cytotoxicité naturelle et ADCCmigration vers:
sites périphériques d’inflammation aiguë
stimulation par cytokines (IL-2, IL-12, IL-15, IL-18):augmentation de l’activité cytotoxique de toutes les cellules NK
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SOUS-TYPES DE CELLULES NK (2)
1) CD56brightCD16-
2) CD56brightCD16dim
3) CD56dimCD16bright
4) CD56dimCD16-
5) CD56-CD16bright
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PHENOTYPE DES CELLULES NK CD56bright ET CD56dim
CD56bright CD56dim CD56 + + +CD16 –/+ + +
Récepteurs InhibiteursKIR –/+ + + CD94 + + –/+ NKG2A + –/+ ILT-2 – +
Récepteurs de Cytokines et ChimiokinesIL-2Rαβγ + – IL-2Rβγ + + +c-kit + – CCR7 + + – CXCR3 + –/+CXCR1 – + +CX3CR1 – + +
Molécules d’AdhésionCD2 + + +L-sélectine + + –/+LFA-1 + + +
Cooper et al., Trends Immunol 2001,22,633-640
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INTERCONNECTIONS IMMUNITES INNEE ET ADAPTATIVE
D’après le site web de l’unité de Régulation des Infections Rétrovirales , Institut Pasteur, Paris
macrophages, CD, PNN…
lymphocytes B et T activés
cytokineschimiokines
lymphocytes T
cytokineschimiokines
lyse
tissus
cytokines
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INTERACTIONS NK – CD EN PERIPHERIE
Arnon et al., seminars in cancer Biology 16(2006) 348-358
Circulation sanguine
inflammation
Circulation vers les ganglions lymphatiques
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CELLULES NK DANS LES GANGLIONS LYMPHATIQUES
1-7 % des cellules mononucléées sont des cellules NK
contiennent 40% de tous les lymphocytes contre 2 % pour le sang
donc cellules NK beaucoup plus nombreuses que dans le sang
75-95 % de ces cellules NK sont CD56bright (et CD16-KIR-NCR-)
deviennent rapidement KIR+NCR+ et cytotoxiques sous l’influence de l’IL-2
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INTERACTIONS NK – CD – TDANS LES GANGLIONS
LYMPHATIQUES
The scientist.com
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INTERACTIONS des cellules NK avec les cellules T
Les cellules NK :
stimulent les cellules CD4+ Th1 T helper par la production de IFN-
stimulent la prolifération des cellules T après contact direct (2B4- CD48, OX40L-OX40)
si activées, ont la capacité de présenter l’antigène aux cellules T
si activées, peuvent tuer les cellules T activées autologues
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NOUVEAU CONCEPT: LES CELLULES NK « REGULATRICES »
Une sous population de cellules NK a un rôle de suppresseur ou de régulateur négatif:
sécretion de la cytokine IL-10 immunosuppressive
inhibition de la prolifération des cellules T et de la production de leurs cytokines
inhibition de la cytotoxicité et de la production des cytokines des autres cellules NK
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déficits congénitaux ne touchant que les cellules NK:absence totale très rareinfections sévères et à répétition à virus herpès (HSV,HCV, HIV,
CMV,EBV)
déficit fonctionnel ne touchant que les cellules NK:expression du RI KIR2DL1 par toutes les cellules NKtoutes les cellules NK inhibées en permanence (car ligands HLA-C
présents)infections sévères et à répétition au CMV (1 cas décrit)
déficits congénitaux, pléiotropes:LFA-1NEMO (NFkB essential modifier)TAP (transporteur de peptides)
syndrome lymphoprolifératif lié à l’X
activité diminuée, voire effondrée:risque élevé d’infections à virus herpèssyndrome de fatigue chroniquecancers métastatiques
DEFICITS DES CELLULES NK
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HIV (VIH): cellules infectées: diminution de l'expression des
molécules HLA-A et –B pour échapper aux lymphocytes T cytotoxiques
pas d'effet sur l'expression de HLA-C et HLA-Edonc protection contre cellules NK
cellules NK (ne sont pas infectées):faible activité cytotoxique même si stimulation
par l’IL-2augmentation du % de cellules NK KIR+ et ILT2+majorité de cellules NK NCRdim
apparition de cellules NK CD56-CD16+ces paramètres se normalisent après 2 ans de
HAARTpoxvirus:
gène codant pour un analogue du récepteur soluble de l’IL-18
IL-18 séquestrée, moindre activation des cellules NK
CMV:cf schéma
CELLULES NK ET INFECTIONS VIRALES (1)
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cellule NK
cellule infectéepar le CMV
UL40HLA-ECD94/NKG2A
UL18
ILT2_
InhibitionPAS DE LYSE
_
ECHAPPEMENT VIRAL AUX CELLULES NK :L’EXEMPLE DU CYTOMEGALOVIRUS (CMV)
NKG2D MICA/B
UL16
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CELLULES NK ET INFECTIONS VIRALES (2)
HCV (VHC):CD81 est un des récepteurs de l’HCVinteraction protéine d’enveloppe E2 de l’HCV avec CD81 des cellules NK:
inhibition de: cytotoxicité, production de CK, proliférationmécanisme: phosphorylation sur tyrosines est bloquée
augmentation de l’expression des molécules HLA de classe I
CD stimulés par IFN- expriment MICA/MICB qui activent cellules NKpatients HCV+:
IFN- n’induit pas MICA/MICB sur CDpas d’activation des cellules NK
cellules NK des patients HCV+expression augmentée de CD94/NKG2Aproduction d’IL-10 et de TGF-:
pas d’activation des cellules NK
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D’après O’Connor et al, Immunology, 2005, 117.
CD4/CD8 Cell
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