Dissection moléculaire des déficits des cellules natural killer chez l'homme – NKD

Nous réalisons un séquençage de l’exome, c’est à dire toutes les régions exoniques du génome, sur l’ADN génomique des individus présentant un défaut en cellules NK. Le défaut en cellules NK étant un déficit immunitaire très rare, nous allons d’abord exclure les variations fréquemment retrouvées dans la population générale, en utilisant les bases de données publiques. Les mutations rares seront sélectionnées sur la base de l’effet délétère potentiel de la mutation, sur la fonction connue du gène dans la réponse immunitaire et sur la littérature disponible pour le gène en question. Les mutations candidates seront ensuite étudiées par des expériences adaptées au gène candidat, évaluant leur expression et leur fonction.

Nous avons identifié des mutations dans deux gènes différents, tous deux impliqués dans la réplication de l’ADN, processus précédent la division cellulaire et présent dans toutes les cellules. Les cellules NK dans le sang périphérique se distinguent en deux sous-populations. L’un des défauts identifié se caractérise par une forte diminution de la sous-population la plus représentée, alors que le second défaut se traduit par la quasi-absence des deux sous-populations NK. Sur le plan biologique, ces deux défauts sont partiels et ils se caractérisent par un défaut du cycle cellulaire, responsable d’une mort cellulaire plus élevée, et/ou d’une incapacité à proliférer.

Nous allons poursuivre l’identification des défauts génétiques responsables du défaut en cellules NK chez les individus pour lesquels les 2 premiers gènes identifiés ne présentent pas de mutations.

Cottineau, J., Kottemann, M.C., Lach, F.P., Kang, Y.H., Vely, F., Deenick, E.K., Lazarov, T., Gineau, L., Wang, Y., Farina, A., Chansel M, Lorenzo L, Piperoglou C, Ma CS, Nitschke P, Belkadi A, Itan Y, Boisson B, Jabot-Hanin F, Picard C, Bustamante J, Eidenschenk C, Boucherit S, Aladjidi N, Lacombe D, Barat P, Qasim W, Hurst JA, Pollard AJ, Uhlig HH, Fieschi C, Michon J, Bermudez VP, Abel L, de Villartay JP, Geissmann F, Tangye SG, Hurwitz J, Vivier E, Casanova JL, Smogorzewska A, Jouanguy E. (2017). Inherited GINS1 deficiency underlies growth retardation along with neutropenia and NK cell deficiency. J Clin Invest 127, 1991-2006

Les cellules Natural killer (NK) sont des lymphocytes de la réponse immunitaire innée, qui constituent la 3ème population lymphocytaire dans le sang périphérique. Contrairement aux lymphocytes B et T, ils n’expriment pas de récepteurs aux antigènes suite à un réarrangement somatique. A la place, ils expriment un répertoire diversifié de récepteurs avec des propriétés activatrices ou inhibitrices. Les déséquilibres entre ces signaux déclenchent l’activation des cellules NK, conduisant à la production de cytokines et/ou à leur activité cytotoxique. Dans le modèle murin, le développement et le rôle des cellules NK ont été bien étudiés. Il a notamment été montré qu’elles sont impliquées dans les réponses antivirale et anti-tumorale. Récemment, il a été montré que les cellules NK partagent avec les lymphocytes B et T la propriété de mémoire immunologique et que les cellules NK façonnent la réponse des lymphocytes T au cours des infections virales. Cependant, la fonction des cellules NK dans la réponse immunitaire chez l’homme reste encore incomprise, notamment en raison de l’absence de déficits immunitaires bien définis associés avec une perte sélective des cellules NK. Dans le sang, la population des cellules NK humaines se divise en deux sous-populations fonctionnelles distinctes, en fonction de la densité d’expression du marqueur CD56 (N-CAM). La population CD56bright représente 10% des cellules NK totales. Elle a une forte capacité proliférative et elle produit des cytokines en grande quantité alors que la population CD56dim représente 90% des cellules NK totales, et présente une activité cytotoxique et productrice de cytokines. Nous avons récemment identifié un défaut partiel de la protéine MCM4, comme étant la première étiologie génétique de déficit isolé en cellules NK (NKD) chez des patients présentant une sensibilité aux infections virales, un retard de croissance et une insuffisance surrénale. Le NKD est caractérisé par l'absence de la sous-population CD56dim spécifiquement. Pour mieux comprendre le rôle des cellules NK chez l’homme, nous allons chercher à identifier de nouvelles étiologies génétiques de NKD en utilisant une approche innovante combinant l’identification de mutations candidates par analyse de liaison et séquençage de l’exome avec la validation de ces mutations par des études fonctionnelles poussées. Cette stratégie est déjà validée par nos résultats préliminaires avec l’identification, chez 5 patients présentant un NKD, d’un gène candidat très prometteur qui interagit avec le complexe MCM, auquel appartient MCM4. Ce projet est très novateur et largement réalisable, car il s'appuie sur 1) une cohorte unique de patients avec NKD, 2) des données préliminaires solides et 3) l’étroite collaboration entre deux laboratoires avec une expertise considérable dans les domaines de la génétique humaine des maladies infectieuses et des cellules NK. D'un point de vue biologique, cette recherche permettra de mieux comprendre le développement et la fonction des cellules NK dans la réponse immunitaire humaine, en particulier dans l'immunité anti- infectieuse et anti-tumorale. D'un point de vue clinique, l'identification des facteurs génétiques responsables des NKD va permettre aux médecins de réaliser un diagnostic moléculaire pour les patients atteints de NKD et un conseil génétique aux familles.