Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Immunologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

NK,IL-12,Education,Immunothérapie cellulaire anti-tumorale,Crible pan-génomique CRISPR/Cas9 KO,Ligand tumoraux de NKp44 et NKp46

Keywords

NK cells,IL-12,Education,Anti-tumor immunotherapy,Genome-wide CRISPR/Cas9 KO screen,Tumor ligands for NKp44 and NKp46

Titre de thèse

Etude des mécanismes de régulation de l’activation des cellules Natural Killer
Investigation of the regulatory mechanisms of Natural Killer cell activation

Date

Vendredi 17 Décembre 2021 à 14:00

Adresse

CIML Parc Scientifique et Technologique de Luminy 13288 Marseille cedex 09 Amphithéâtre du CIML

Jury

Directeur de these M. Eric VIVIER Aix-Marseille-Université
CoDirecteur de these Mme Emilie NARNI-MANCINELLI Aix-Marseille-Université
Rapporteur M. Xavier SAULQUIN Université de Nantes
Rapporteur Mme Anne CAIGNARD Paris Diderot Université
Examinateur M. Philippe NAQUET Aix-Marseille-Université
Examinateur Mme Marie VETIZOU Innate Pharma

Résumé de la thèse

Les cellules Natural Killer (NK) sont des cellules innées lymphoïdes (ILC) dotées de fonctions effectrices anti-tumorales et anti-microbiennes. Elles distinguent entre les cellules saines et les cellules tumorales ou infectées à travers un ensemble de récepteurs de surface, inhibiteurs et activateurs. L’engagement ces récepteurs déclenchent des signaux qui conditionnent l’activation des fonctions effectrices des cellules NK. Les cellules NK produisent de grandes quantités d’interféron (IFN)-gamma et sont les seules cellules de l’immunité innée capables d’induire la cytotoxicité à médiation cellulaire. Les objectifs de ma thèse ont été multiples et s’articulent autour de l’activation des cellules NK et de leur activité anti-tumorale. Nous avons d’abord étudié les mécanismes impliqués dans la régulation des réponses effectrices des cellules NK. Pour cela, nous avons mesuré les capacités effectrices des cellules NK humaines invalidées génétiquement pour le récepteur des cytokines de la famille de l’interleukine (IL)-12. Nous avons montré que l’IL-12 participe à l’acquisition des réponses effectrices des cellules NK chez l’homme. Nous avons aussi étudié les mécanismes de tolérance indépendants du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH-I) en combinant des modèles murins à l’analyse nanométrique de la mobilité latérale des récepteurs de surface des cellules NK. L’hyporéactivité des cellules NK dépourvues de récepteurs au CMH-I n’est pas régulée au niveau transcriptionnel mais au niveau de la membrane plasmique où les récepteurs activateurs sont confinés dans un réseau de mailles riches en actine, peu propice à la signalisation. L’engagement des récepteurs inhibiteurs spécifiques du CMH-I contrôle l’organisation des récepteurs activateurs à la membrane plasmique et constitue un mécanisme fondamental de l’éducation et de la tolérance des cellules NK. Un autre objectif de ma thèse a été de concevoir un essai clinique de phase I pour évaluer la sécurité d'une perfusion de cellules NK activées par l'IL-2 chez des patients atteints d'hémopathies malignes après une greffe de cellules souches hématopoïétiques. L’essai clinique montre un taux de survie encourageant et une incidence faible de la maladie du greffon contre l’hôte chez les patients traités. Enfin, nous travaillons à l’identification de ligands tumoraux des récepteurs activateurs NKp44 et NKp46 exprimés par les cellules NK. Nous avons réalisé un crible fonctionnel pan-génomique CRISPR/Cas9 KO basé sur la résistance à la lyse des cellules cibles mutantes par les cellules NK. Nous avons identifié des gènes candidats pour le ligand tumoral de NKp44 qui sont en cours d’évaluation.

Thesis resume

Natural Killer (NK) cells are innate lymphoid cells (ILC) with anti-tumor and anti-microbial effector functions. They discriminate between healthy and tumor/infected cells through a set of surface receptors, inhibitory and activating. The engagement of these receptors triggers signals that determine the activation of the effector functions of NK cells. NK cells produce large amounts of interferon (IFN)-gamma and are the sole cells of innate immunity capable of inducing cell-mediated cytotoxicity. The objectives of my thesis were multiple and related to the activation of NK cells and their anti-tumor activity. We first studied the mechanisms involved in the regulation of NK cell effector responses. To do so, we measured the effector capacities of human NK cells genetically invalidated for the cytokine receptor of the interleukin (IL)-12 family. We showed that IL-12 is involved in the acquisition of effector responses of human NK cells. We also investigated major histocompatibility complex class I (MHC-I)-independent tolerance mechanisms by combining mouse models with nanoscale analysis of NK cell surface receptor mobility. The hyporeactivity of NK cells lacking MHC-I receptors is not regulated at the transcriptional level but at the plasma membrane level where activating receptors are confined in an actin-rich meshwork, poorly suited for signaling. The engagement of specific MHC-I inhibitory receptors controls the organization of activating receptors at the plasma membrane and is a fundamental mechanism of NK cell education and tolerance. Another objective of my thesis was to design a phase I clinical trial to evaluate the safety of an infusion of IL-2 activated NK cells in patients with hematologic malignancies after hematopoietic stem cell transplantation. The clinical trial shows an encouraging survival rate and a low incidence of graft-versus-host disease in treated patients. Finally, we are working on the identification of tumor ligands for the activating receptors NKp44 and NKp46 expressed by NK cells. We performed a genome-wide CRISPR/Cas9 KO functional screen based on resistance to lysis of mutant target cells by NK cells. We have identified candidate genes for the tumor ligand of NKp44 that are being assessed.