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Jacques ZIMMER Laboratoire dImmunogntique-Allergologie Centre de Recherche Public (CRP) de la Sant

L-1526 Luxembourg jacques.zimmer@crp-sante.lu

Les Cellules Tueuses Naturelles (Natural Killer Cells) sur le

devant de la scne immunologique

Nancy, 10.4.2014

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DIFFRENTS TYPES DE CELLULES SANGUINES

globules rouges ou rythrocytes: transport de loxygne des poumons tous les tissus de lorganisme globules blancs ou leucocytes: diffrents types cellulaires, faisant partie du systme immunitaire plaquettes ou thrombocytes: fragments cellulaires ncessaires pour la coagulation sanguine

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IMMUNOLOGIE ET IMMUNIT

Immunologie: tude des dfenses de lorganisme contre les infections, du point de vue cellulaire et molculaire

Immunit: protection contre les maladies infectieuses

Systme immunitaire: cellules, tissus, organes et molcules responsables de limmunit

Fonction physiologique du systme immunitaire: dfense contre les microbes infectieux (bactries, virus, parasites)

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- cellules (globules blancs)

- tissus (moelle osseuse, tissus lymphodes priphriques)

- organes (thymus, rate, ganglions lymphatiques) - mdiateurs solubles (cytokines, chimiokines)

COMPOSANTES DU SYSTME IMMUNITAIRE

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ORIGINE DES CELLULES IMMUNITAIRES

- toutes les cellules du systme immunitaire se dveloppent dans la moelle osseuse

- de mme, les prcurseurs des globules rouges et des plaquettes sont originaires de la moelle osseuse

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IMMUNIT INNE ET ADAPTATIVE (1)

Immunit Inne: - premire ligne de dfense contre les microbes - en place avant linfection - rponse rapide mais toujours de la mme faon (pas de spcificit pour un pathogne donn) - composantes: surfaces pithliales (barrires physiques comme la peau) molcules antimicrobiennes prsentes ces surfaces cellules phagocytaires (macrophages, neutrophiles) cellules tueuses naturelles (natural killer cells ou NK cells) (cellules dendritiques) plaquettes cytokines (rgulation et coordination de la rponse immunitaire)

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CELLULES DE LIMMUNIT INNE

cellules mylodes : granulocytes polynuclaires (circulation sanguine) - neutrophiles - osinophiles - basophiles monocytes (circulation sanguine) macrophages: diffrencis des monocytes et prsents dans les tissus mastocytes (dans les tissus mais pas dans la circulation) cellules lymphodes: cellules NK (circulation et tissus) cellules lymphodes innes (innate lymphoid cells), plutt dans les tissus fragments cellulaires: plaquettes

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IMMUNIT INNE ET ADAPTATIVE (2)

Immunit Adaptative: - commence plus tard, est effectue par des lymphocytes - est adapte au type de linfection - specificit: est spcifique dun microbe donn - mmoire: rponse plus rapide et plus vigoureuse en cas de rinfection par le mme microbe - immunit humorale: anticorps produits et scrts par les lymphocytes B - immunit cellulaire: destruction des cellules infectes par les lymphocytes T - cytokines: rgulation and coordination de la rponse immunitaire

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LYMPHOCYTES (1)

- nombre total chez un adulte sain: 5 x 1011 2 x 1012

- lensemble des lymphocytes reprsente environ 2 % du poids corporel - 20 % des globules blancs priphriques - distribution de la population lymphocytaire totale: sang: 2 % moelle osseuse: 10 % muqueuses digestives et respiratoires: 15 % rate et ganglions lymphatiques: 65 % le reste dans dautres organes - beaucoup de lymphocytes persistent dans le corps en tant que cellules mmoire et peuvent vivre pendant plusieurs annes

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1) lymphocytes B : production danticorps 2) lymphocytes T: lymphocytes T auxiliaires, CD4+ (helper T cells) production de cytokines lymphocytes T cytotoxiques, CD8+ (cytotoxic T cells) destruction de cellules infectes et de cellules tumorales lymphocytes T rgulateurs, CD4+ ou CD8+ (regulatory T cells) contrle de lintensit de la rponse immunitaire 3) cellules lymphodes innes: cellules tueuses naturelles (NK cells) cellules lymphodes innes de type 1, 2 ou 3 (dcouverte rcente)

LYMPHOCYTES (2)

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CELLULES TUEUSES NATURELLES (NK CELLS)

- lymphocytes de taille suprieure aux lymphocytes B et T - reprsentent 10 20 % des lymphocytes du sang circulant

- aussi prsentes dans les tissus (rate, poumon, utrus,..) - contiennent des granules chargs de molcules cytotoxiques - fonctions les plus importantes: destruction de cellules infectes par des virus production de cytokines pour stimuler la rponse immunitaire sont aussi capables de dtruire des cellules tumorales - peuvent devenir des cellules mmoire (rle dans limmunit adaptative)

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Cellule NK Cellule cible

CD16 (rcepteur Fc)

anticorps anti-cellule cible

NATURAL KILLING

CYTOTOXICIT DPENDANTE DANTICORPS (ANTIBODY-DEPENDENT CELLULAR CYTOTOXICITY, ADCC)

PROPRITS DES CELLULES NK

Cellule NK Cellule cible PRODUCTION DE

CYTOKINES

IFN-

TNF-

lyse

lyse

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RI RA RA

cellules cibles

cellules NK

+ + -

messages activateurs et inhibiteurs: pas de lyse

(- > +)

pas de messages inhibiteurs: lyse

RI

HLA classe I

LA LA

BALANCE ENTRE MESSAGES ACTIVATEURS ET INHIBITEURS

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RCEPTEURS DES CELLULES NK ET LEURS LIGANDS

Vivier et al., Nat Immunol 2008

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MOLCULES HLA DE CLASSE I - HLA = Human Leukocyte Antigen (major histocompatibility complex MHC) HLA classe I exprime la surface de la plupart des cellules nucles - structure: chane lourde (molcule HLA) et chane lgre (2-microglobuline) - gnes sur le chromosome 6: HLA-A, HLA-B, HLA-C - caractristiques: transmis comme haplotype un haplotype paternel, un haplotype maternel polymorphisme extrme nombre trs lev de variants allliques expression co-dominante jusqu six molcules HLA de classe I diffrentes par individu - rles: stimulation des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ inhibition des cellules NK

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cellule NK

cellule cible

cellule cible

HLA-A EXPRESSION DE MOLCULES HLA DE CLASSE I:

PAS DE LYSE

PAS DE MOLCULES HLA DE CLASSE I: LYSE (missing self recognition)

HLA-B

HLA-C HLA-C

HLA-B

HLA-A

LYSE DE CELLULES SANS MOLCULES HLA DE CLASSE I PAR LES CELLULES NK

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cellule cible potentielle: corrlation inverse entre le niveau dexpression des molcules HLA de classe I et la sensibilit la lyse par les cellules NK donc pas de lyse des cellules autologues normales car expression normale des molcules HLA de classe I lyse si absence ou expression rduite de ces molcules frquemment retrouv au niveau des cellules tumorales et des cellules infectes par des virus

lyse si: absence du soi (self), missing self

REGULATION DE LACTIVIT CYTOTOXIQUE

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LES PRINCIPAUX RCEPTEURS INHIBITEURS DES CELLULES NK HUMAINES

1) KIR (CD158): spcifiques pour des groupes restreints de molcules HLA de classe I

2) ILT2 (CD85j): reconnat HLA-A, -B, -C

3) NKG2A (CD159a): reconnat HLA-E (molcule de classe I non polymorphe) avec le typage HLA dun individu donn, il est possible de dterminer: - ses cellules NK exprimant un ou plusieurs RI spcifiques des molcules HLA de classe I autologues (self recognition cellules NK duques) - ses cellules NK sans RI autologue (pas de self recognition cellules NK non duques et hyporactives)

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DUCATION DES CELLULES NK (1)

cellule autologue normale

cellule NK cellule NK cellule NK

RA RA RA

LA LA

RI autologue absent: cellule NK non fonctionelle

pas de HLA classe I dans lenvironnement:

cellule NK non fonctionnelle

cellule autologue normale

cellule autologue TAP-dficiente

RI autologue prsent: cellule NK fonctionnelle

HLA de classe I

LA

RI RI

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jusqu 20 % des cellules NK nexpriment pas de RI pour les molcules HLA de classe I de lindividu ces cellules sont hyporactives (pas de cytotoxicit, seulement faible production de cytokines) ainsi, paradoxalement: les cellules NK doivent exprimer un RI pour devenir actives et fonctionnelles dans le dficit en TAP, les rcepteurs sont prsents mais pas leurs ligands (molcules HLA de classe I) mmes consquences?

DUCATION DES CELLULES NK (2)

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cellule NK cellule cible

DIFFRENTES TAPES DE LA CYTOTOXICIT

1) formation de conjugus

2) les granules cytotoxiques migrent vers linterface entre les deux

cellules (synapse immunologique)

3) scrtion des granules cytotoxiques

cellule cible

cellule cible

cellule NK

cellule NK

rle des molcules dadhsion

prdominance de messages activateurs

perforine, granzymes, granulysine:

apoptose (mort) de la cellule cible

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NK: cellule NK TC: cellule cible

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MESURE DE LA CYTOTOXICIT

principe: - cellules cibles (p.ex. K562,