Rôles de NKp46 dans les cellules lymphoides innées – NKp46+-ILCs

In vitro screening assay
CRISPR/Cas9 validation of the target
proteomic
in vivo resistance to bacterial infection

Les cellules innées lymphoïdes (ou ILC pour Innate Lymphoid Cells) sont une famille de cellules effectrices de la réponse innée. De manière générale, les ILC s’activent en réponse à des signaux de danger solubles mais sont aussi capables de reconnaitre des cibles grâce à l’expression à leur surface de récepteurs capables de reconnaitre des ligands microbiens et non-microbiens. La nature de certains de ces ligands demeure incertaine ce qui limite notre compréhension de la biologie des ILC. Dans ce travail, nous avons focalisé notre attention sur le récepteur activateur NKp46 qui est exprimé par toutes les cellules NK, et des sous-populations d'ILC1 et d'ILC3. Nous avons démontré que NKp46 reconnait une molécule soluble régulatrice de la voie alterne du complément appelée properdine (ou facteur P du complément). Chez l’homme, les patients déficients pour la properdine sont plus susceptibles à des infections par le méningocoque causées par la bactérie Neisseria meningitidis (Nm). Nous avons démontré chez la souris que la présence des ILC de type 1 et de NKp46 est nécessaire à leur survie à la suite d’une infection par Nm. Il avait été montré dans la littérature que des souris infectées par Nm pouvaient être « sauvées » par l’administration de properdine. Nous avons montré que pour que cet effet thérapeutique de la properdine soit bénéfique, il faut que les ILC de type 1 et le récepteur NKp46 soient présents. Au final, cette étude révèle une collaboration effective entre 2 acteurs majeurs de la réponse innée que sont le complément et les ILC de type 1 pour la défense contre des infections bactériennes invasives.

What is the functional response of NK cells following NKp46 engagement?
We could not detect canonical NK cell activation following CFP stimulation (CD107, IFN-? or GM-CSF secretion). Global analysis using RNA sequencing on freshly isolated NK cells stimulated with anti-NKp46 mAbs or CFP revealed a very different pattern of regulation, with several pathways being down-regulated in the CFP condition. Therefore, CFP acts as a ligand for NKp46, but initiates a transduction pathway on NK cells which is clearly distinct from the canonical pathway induced by anti-NKp46 mAbs.
. Because these analyses were performed in vitro without any other co stimulatory signals, we decided to focus our attention for the rest of the project on the in vivo NK cell response against Nm.

1. Narni-Mancinelli et al. Sci Immunol. 2017 Apr 28;2(10). pii: eaam9628. doi: 10.1126/sciimmunol.aam9628.
2. Emilie Narni-Mancinelli and Eric Vivier are inventors on the patent (no. 62/417,444) submitted by Inserm Transfert that covers natural ligands of NKp46 and compositions and methods for modulating NK cell activation through NKp46 receptors. 2016

Les cellules Natural Killer (NK) sont des lymphocytes cytotoxiques du système immunitaire inné. Ils participent aux réponses immunitaires antivirales et antitumorales. L’activité effectrice des cellules NK est finement contrôlée par une balance de signaux activateurs et inhibiteurs qui leur sont délivrés par des récepteurs de surface. Parmi les récepteurs activateurs, NKp46 présente un intérêt particulier puisqu’il est exprimé par toutes les cellules NK matures et est extrêmement conservé chez les mammifères. Plusieurs ligands microbiens de NKp46 ont été décrits mais les ligands cellulaires de NKp46 exprimés par les cellules tumorales restent à identifier. Nous pensons que leur identification constitue un enjeu majeur pour notre compréhension du rôle des cellules NK dans l’immunité et nous nous proposons donc :
1) d’identifier le(s) ligand(s) de NKp46 et
2) de caractériser la fonction de NKp46.
Dans le cadre de ce programme, nos résultats préliminaires nous amènent également à explorer un nouveau pan de la biologie du rôle des cellules NK: est ce que les cellules NK sont impliquées dans le contrôle des infections bactériennes invasives ?
Nos résultats préliminaires montrent que le facteur P du complément (CFP), l’unique protéine régulatrice activatrice de la cascade du complément, se lie à NKp46. Nous pensons que l’étude de l’interaction entre le CFP et NKp46 est cruciale pour comprendre le rôle des cellules NK dans l’immunité. Ce nouveau mécanisme d’interaction entre NKp46 et son ligand nous donnera également des pistes sérieuses pour définir le rôle de NKp46 exprimé par les « Innate lymphoid cells » du groupe 1 (ILC1) et les NKp46+ ILC3.
Le second aspect de ce projet consiste à étudier le rôle des cellules NK au cours d’infections bactériennes invasives et, plus particulièrement, d’analyser la contribution relative des cytokines sécrétées par les cellules NK. Depuis près de quarante ans, l’étude des activités fonctionnelles des cellules NK s’est restreinte à la caractérisation de leur fonction cytolytique et de leur capacité à produire de l’interféron-gamma (IFN-g). De manière surprenante, nos résultats préliminaires suggèrent que les cellules NK produiraient préférentiellement le facteur de croissance GM-CSF lors d’une stimulation via NKp46 plutôt que de l’IFN-g. Grâce à notre modèle génétique permettant de cibler spécifiquement chez la souris des gènes dans les cellules NK, nous allons pouvoir analyser la contribution relative des cytokines produites par les cellules NK au cours d’infections bactériennes invasives. Notre intérêt d’étudier des infections bactériennes invasives repose sur deux raisons principales. Premièrement, nos résultats non publiés sur la cohorte DEFI constituée de 457 individus présentant une hypogammaglobulinémie, révèlent une association étonnante entre une lymphopénie NK et des infections invasives incluant pneumonies et sepsis. Deuxièmement, les déficiences humaines en CFP sont associées à une sensibilité accrue à des infections par Streptococcus pneumoniae et Neisseria meningitidis, deux bactéries invasives responsables de méningites et de sepsis. L’infection par S. pneumoniae présente un intérêt particulier puisque c’est l’agent infectieux majoritairement responsable des cas de pneumonies recensées chez les patients de la cohorte DEFI.
A ce jour, les traitements antimicrobiens dont nous disposons reposent sur deux concepts thérapeutiques que sont la vaccination et l’usage d’antibiotiques. Le développement de nouveaux traitements basés sur la manipulation du système immunitaire innée comme les cellules NK et le complément pourrait ouvrir la voie à la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques.