Les cellules NK

2013-2014

Dr A. LOUAIL EHU ORAN

Faculté de médecine d’Oran département de médecine

3éme année médecine

IntroductionLes cellules NK

Les cellules NK constituent le troisième type de lymphocytes

Précurseur médullaire commun aux lymphocytes T et B.Les cellules NK n’ont pas d’organe de différenciation spécialisé et sont présentes chez les souris athymiques.Quittant le compartiment médullaire, les cellules NK passent dans le sang périphérique (5 à 15 % des lymphocytes sanguins) ainsi que dans les vaisseaux lymphatiques .

Les cellules NK sont essentiellement circulantes et ne sontpas concentrées dans les organes lymphoïdes secondaires.

IntroductionLes cellules NK

12% en moyenne des cellules mononuclées du sang

périphérique,

retrouvés dans les tissus périphériques: foie, cavité

péritonéale, utérus

Cellules effectrices de l’immunité innée: défense contre

pathogènes

Cellules cytotoxiques mobilisables sans immunisation

préalable

une cytotoxicité naturelle

Une cytotoxicité dépendante des anticorps (ADCC)

Production de cytokines et chémokines

• Interaction avec cellules dendritiques

• cellules endothéliales ( migration)

IntroductionLes cellules NK

Les lymphocytes NK sont définis par des

critères:

morphologiques

phénotypiques

et fonctionnels.

IntroductionLes cellules NK

Morphologie Grands lymphocytes contenant des granules riches en perforines et granzymes, libérées lors de la phase effectrice de la cytotoxicité

Phénotype Ils n’expriment pas le récepteur spécifique de l’antigène des lymphocytes T (TCR/CD3), ni l’immunoglobuline membranairedes lymphocytes B (BCR) Ils sont définis phénotypiquement par une combinaison demarqueurs présents à leur surface dont les deux plus caractéristiques, mais non spécifiques,le CD16 et le CD56

IntroductionLes cellules NK

Fonction

IntroductionLes cellules NK

Cellule cytotoxique : Cytotoxicité naturelle, capacité de tuerdes cellules tumorales ou infectées par un virus en l'absencede stimulation préalable . Cette activité cytotoxique n'est pas restreinte par le CMH;les cellules NK sont au contraire inhibées par les moléculesHLA de classe I .• Autre activité cytotoxique des cellules NK: cyotoxicitédépendante des anticorps, dégranulation de moléculescytotoxiques (perforine, granzymes, etc.), induction del'apoptose (voie Fas /Fas-ligand). Les cellules NK possèdent également une importantefonction de sécrétion de cytokines, interféron g (IFNg)et (TNFalpha)en particulier .

Les sous population NKLes cellules NK

Les lymphocytes NK ne constituent pas une population homogène.

Sur la base de l'expression différentielle des marqueurs CD56 et CD16,on peut distinguer phénotypiquement deux sous-populations :1) CD56dim CD16bright

2) CD56 bright CD16neg/dim(respectivement notées par la suite "CD56dim" et "CD56bright") . La population CD56dim est numériquement la plus importante dans le sang périphérique, où elle représente environ 90% des lymphocytes NK chez le sujet sain. Les lymphocytes NK CD56bright sont majoritaires dans les organesLymphoïdes secondaires

Les cellules NK

Les sous population NK

Les cellules NK

Les sous population NK

Il existe une hétérogénéité fonctionnelle entre les deux sous-populations NK .

les cellules CD56dim ont une forte capacité cytotoxique mais ne sécrètent que peu de cytokines. les cellules CD56bright ont une importante capacité de synthèse de cytokines mais sont faiblement cytotoxiques.

Ces fonctions différentes sont reflétées par certaines différences de phénotype:

les cellules CD56dim expriment fortement le CD16, récepteur impliqué dans lacytotoxicité dépendant des anticorps et expriment le CXCR1

les cellules CD56bright, en accord avec leur localisation aux OLIIaires expriment plus le CCR7, récepteur de chimiokines et marqueur de recrutement ganglionnaire

Une sous-population des cellules NK exprime le CD2 (70 %) et le CD8 (15-20 %).

Ontogénie

La différenciation des cellules NK n'est pas encore clairement définie. les cellules NK dérivent d’un progéniteur commun avec les lymphocytes T :l'absence de réarrangement des gènes du TCR qui les définit, entre autre, exclutcependant un développement intra-thymique.

Les cellules NK

OntogénieLes cellules NK

Ontogénie

Leur différenciation s'effectuerait dans la moelle osseuse à partir d’un progéniteur hématopoïétique au contact du micro-environement.

Plusieurs cytokines sont impliquées :flt3-ligand et c-kit ligand à un stade précoce, IL-15, et plus accessoirement l’IL-21, pendant le développement et la différenciation du compartiment NK.

Concernant la relation ontogénique entre les deux sous-populations NK: soit un précurseur commun donne naissance aux deux sous-populations,soit les cellules CD56bright se différencient en CD56dim,soit les cellules CD56dim se différencient en CD56bright. Aucune de ces trois hypothèses n'a pu être réfutée pour l'instant.

Les cellules NK

Les récepteurs régulateurs de la fonction NK

Les cellules NK

L'activité d'une cellule NK est la résultante de l'intégration de l'ensemble des signaux transmis par ses récepteurs inhibiteurs et activateurs.

Les lymphocytes NK possèdent de très nombreux récepteurs régulateurs:

Inhibiteurs (KIR inhibiteurs, CD94/NKG2A) Activateurs (KIR activateurs, CD94/NKG2C, récepteurs de la cytotoxicité naturelle, NKG2D) .

Presque tous les récepteurs NK sont également exprimés par certaines populations de lymphocytes T.

Les récepteurs régulateurs de la fonction NK

Les cellules NK

Les récepteurs NK inhibiteurs

Les cellules NK

Les principaux récepteurs inhibiteurs des cellules NK ont pour ligands des molécules HLA de classe I. Ce sont essentiellement les Killer Immunoglobulin-like Receptors (KIR) inhibiteurs et le récepteur CD94/NKG2A.

Les KIR sont des récepteurs transmembranaires. Selon qu'ils possèdent un domaine intracytoplasmique long (KIRDL, "L" pour Long) ou court (KIRDS, "S" pour Short):Ils transduisent un signal respectivement inhibiteur ou activateur.

Ce sont les séquences ITIM (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif) contenues dans le domaine intracytoplasmique qui, par leur capacité à recruter les

tyrosine-phosphatases SHP-1 et SHP-2, confèrent aux KIRDL leur caractère inhibiteur

L'expression des KIR est clonale, à la fois stable au cours du temps et variabled'un clone NK à l'autre : une cellule NK donné exprime durablement aucun, un ou plusieurs KIR.

Un signal inhibiteur l’emporte toujours sur un signal activateur

Sauf parfois quand le récepteur activateur mis en jeu est NKG2D…

Les récepteurs NK inhibiteurs

Les cellules NK

Les récepteurs NK inhibiteurs

Les cellules NK

CD94/NKG2A est un hétérodimère composé des lectines de type C: CD94 et NKG2A.

CD94/NKG2A est exprimé par une plus grande proportion de lymphocytes NK que les KIR.

Le ligand de CD94/NKG2A est la molécule HLA-E.

HLA-E est une molécule HLA de classe I non classique, peu polymorphe

CD94/NKG2A

Les récepteurs NK activateurs

KIRDS activateurs doivent leur fonction à leur domaine intracytoplasmique court, qui ne contient pas d'ITIM, et à la présence d'un acide aminé basique dans leur domaine transmembranaire, qui permet l'interaction avec KARAP/DAP12.

Cette protéine adaptatrice, porteuse d'un ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-basedActivation Motif), recrute des protéine-kinases (Syk, ZAP70, etc.) qui transmettent un signal d'activation .

Certains KIR activateurs sont homologues d'un KIR inhibiteur donné : par exemple, le domaine extracellulaire de KIR2DS1 et celui de KIR2DL1 ne diffèrent que par quelques acides aminés .

Les ligands des KIR activateurs restent pour l'instant inconnus.

Les cellules NK

Les cellules NK

Les récepteurs NK activateurs

De la même façon qu'il existe pour les KIR des couples de récepteurs homologuesinhibiteurs et activateurs, le récepteur inhibiteur CD94/NKG2A possède un homologue activateur : CD94/NKG2C, tout comme CD94/NKG2A, a pour ligand HLA-E.

CD94/NKG2C

NKG2D est également un récepteur activateur important des cellules NK.Bien que ce soit également une lectine de type C, ne s'associe pas avec CD94.

Les ligands de NKG2D sont les molécules MHC class I-related Chain A(MICA) et MICB, et les UL16-binding proteins (ULBP).

Ces ligands sont surexprimés en cas de stress cellulaire, en particulier lors d'uneinfection virale ou d'une transformation tumorale.

NKG2D

Les récepteurs de la cytotoxiciténaturelle

Une autre famille importante de récepteurs activateurs est constituée par lesrécepteurs de la cytotoxicité naturelle (NCR) :

NKp30, NKp44 et NKp46. Appartiennent à la superfamille des immunoglobulines,

Sont exprimés que par les cellules NK

Les NCR sont capables d'enclencher la cytotoxicité ou la production de cytokines en l'absence d'autre stimulation.

Des ligands viraux ont été décrits pour NKp44 et NKp46, mais les ligands cellulaires des NCR, dont l'existence est certaine, sont encore mal définis

Les cellules NK

Les récepteurs de la cytotoxiciténaturelle

Les cellules NK

NKp46 NKp44 NKp30

Régulation de la cytotoxicité NK

Les cellules NK

Récepteurs et fonctions effectrices des cellules NK

Les cellules NK

Cytotoxicité des cellules NK

Deux mécanismes:

Cytotoxicité naturelle

Cytotoxicité dépendante des AC (ADCC)

Les cellules NK

CD16 : Un récepteur pour le fragment Fc des immunoglobulines

Cytotoxicité des cellules NK

Les cellules NK

Les cellules NK sont des lymphocytes Cytotoxiques capables d’induire, sans immunisation préalable, la lyse des cellules

À la différence de l’ADCC, elle s’exerce en l’absence d’anticorps.

Les modes d’engagement de l’ADCC et de la cytotoxicité naturelle sont différents mais conduisent à l’apoptose des cellules cibles par un mécanisme effecteur commun impliquant l’exocytose des granules riches en perforines et granzymes.

Cytotoxicité des cellules NK

Le cytotoxicité naturelle

Les cellules NK

Cytotoxicité des cellules NK

Lyse de la cible : 3 systèmes (idem CTL)– Perforin-granzyme– FasL/Fas– TRAIL/TRAIL-R

Les cellules NK

Cellules NK et réponse immunitaire

Les cellules NK jouent un rôle important au cour de la RI : Action cytotoxique +++. Synthèse / libération de plusieurs cytokines et de chemokines - TNF ,IFN , GMCSF et TGF - MIP-1 , Lymphotactine.

Contact cellulaire DC /NK ( site de l’inflammation, OL IIaires ) - Maturation et activation des DC - Modulation de la RI spécifiques .

Les cellules NK

Implication des cellules NK en immuno-pathologie

Reconnaissance allo-génique fondée sur la différence d’expression des KIR et de leurs ligands

Réponse anti-tumorale– Pertes d’expression classe I sur 80% tumeurs– Ligands des NCR et de NKG2D surexprimés encondition de stress cellulaire (cassures ADN par ex)

Réponse antivirale– EBV, CMV, influenza– Ligands de NKG2D induits par infections virales– Dégradation par les protéines du CMV, endocytose médiée par nef du HIV et KSHV (stt HLA A et B)– Lymphoprolif liées à l’X par mutation de 2B4 (devient inhibiteur): NK inactives contre B EBV (B EBV surexpriment CD48)

Les cellules NK

Merci pour votre attention!

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