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 lactivation 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. Lengagement ces récepteurs déclenchent des signaux qui conditionnent lactivation des fonctions effectrices des cellules NK. Les cellules NK produisent de grandes quantités dinterféron (IFN)-gamma et sont les seules cellules de limmunité innée capables dinduire la cytotoxicité à médiation cellulaire. Les objectifs de ma thèse ont été multiples et sarticulent autour de lactivation des cellules NK et de leur activité anti-tumorale.
Nous avons dabord 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 linterleukine (IL)-12. Nous avons montré que lIL-12 participe à lacquisition des réponses effectrices des cellules NK chez lhomme.
Nous avons aussi étudié les mécanismes de tolérance indépendants du complexe majeur dhistocompatibilité de classe I (CMH-I) en combinant des modèles murins à lanalyse nanométrique de la mobilité latérale des récepteurs de surface des cellules NK. Lhyporéactivité des cellules NK dépourvues de récepteurs au CMH-I nest 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. Lengagement des récepteurs inhibiteurs spécifiques du CMH-I contrôle lorganisation des récepteurs activateurs à la membrane plasmique et constitue un mécanisme fondamental de léducation 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. Lessai clinique montre un taux de survie encourageant et une incidence faible de la maladie du greffon contre lhôte chez les patients traités.
Enfin, nous travaillons à lidentification 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 dévaluation.
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.