Caractérisation des variations fonctionnelles des cellules NK entre deux lignées murines

Abstract

Les cellules tueuses naturelles (NK) font partie du système immunitaire inné et participent activement à l’immunosurveillance antivirale et antitumorale. Celles-ci sont principalement cytotoxiques et induisent la lyse des cellules cibles par de multiples fonctions effectrices telles que la production de cytokines et de granules cytotoxiques ou l’expression de ligands de mort. Alors que la différenciation des cellules hématopoïétiques en cellules NK se fait dans la moelle osseuse, l’acquisition de leurs fonctions cytotoxiques se fait principalement en périphérie au cours d’un processus séquentiel en quatre étapes appelé maturation fonctionnelle. Cette maturation est caractérisée par l’expression de la molécule de costimulation CD27 et de l’intégrine CD11b (CD27loCD11blo --> CD27hiCD11blo --> CD27hiCD11bhi --> CD27loCD11bhi). Ce processus est essentiel à la génération ainsi qu’au maintien d’une population de cellules NK fonctionnelles. La réponse cytotoxique des cellules NK peut grandement varier d’un individu à l’autre et d’une lignée murine à l’autre. Il a été démontré à plusieurs reprises que la population de cellules NK de la souris Non-obese diabetic (NOD) est caractérisée par de profonds défauts fonctionnels. Afin de comprendre la provenance d’un tel déficit, le processus de maturation fonctionnelle des cellules NK de la lignée murine NOD a été caractérisé et comparé à celui de la lignée B6. Des études de cytométrie en flux ont pu révéler une accumulation de cellules NK dans les stades les moins fonctionnels, témoignant d’un défaut de ce processus chez la NOD. Des études de liaisons génétiques et l’exploitation de la lignée murine B6.Trp53-/- ont aussi permis de valider l’implication de la protéine antitumorale p53 dans ce processus. De plus, des essais de stimulation ex vivo ont pu mettre en lumière chez les cellules NK de la lignée NOD un défaut dans l’acquisition des effecteurs clés IFNγ, TNFα etii granzyme B au cours des différents stades de la maturation fonctionnelle. De manière générale, ces études sont les premières à étudier exhaustivement les défauts fonctionnels des cellules NK de la lignée NOD au cours de leur processus d’acquisition fonctionnelle.

Natural killer (NK) cells are potent innate lymphoid cells that play an important role in both tumoral immunosurveillance and viral clearance by producing vast amounts of cytokines and cytotoxic effectors and by expressing death ligands on their surface. These effector functions have been shown to be sequentially acquired along a 4-stage peripheral maturation process called functional maturation that can be identified by the expression of the costimulation molecule CD27 and the integrin CD11b (CD27loCD11blo --> CD27hiCD11blo --> CD27hiCD11bhi --> CD27loCD11bhi). As such, this process is required for the generation and the maintenance of potent cytotoxic NK cells. However, NK cell population functions can greatly vary between individuals and between mouse strains. For the last 30 years, NK cells coming from the Non-Obese Diabetic (NOD) background, a type 1 diabetes-prone mouse strain, have been shown to exhibit profound functional defects. To understand the cause of such defect, we compared the functional maturation process of NOD NK cells with B6 NK cells. Flow cytometry analyses revealed that the former accumulate in the earlier stages of the process, implying a defect in the progression of the maturation. Moreover, genetic linkage analyses and the use of the Trp53 mouse strain allowed us to identify the antitumor protein p53 as being involved in the functional maturation process. Finally, ex vivo stimulation assays demonstrated profound acquisition defects of the key effectors IFNγ, TNFα and granzyme B in NOD NK cells compared to their B6 counterparts. Ultimately, this work is the first to explicitly study the functional defects of NOD NK cells in a functional maturation stage-dependent manner.