O presente estudo tem como objetivo investigar a frequência dos diversos polimorfismos dos genes KIR (Killer Immunoglobulin-like Receptors) e HLA C1 e C2 em um grupo de pacientes com câncer de mama e comparar com um grupo controle de indivíduos sadios. As células natural killer (NK) são linfócitos que diferem das células T e B e que fazem parte da imunidade natural, reconhecendo as moléculas HLA (Antígenos Leucocitários Humano) de classe I em células infectadas por vírus ou em células tumorais, através de seus receptores de membrana. Os principais receptores das células NK são conhecidos como receptores KIR, sendo codificados por genes localizados no cromossomo 19q13.4 e classificados em grupos funcionais supressores e ativadores. Neste estudo, analisamos 15 genes KIR e alelos do sistema HLA de classe I em 230 pacientes caucasóides e em 278 controles, usando a técnica de PCR com primers específicos (PCR-SSO e PCR-SSP). Nossos resultados demonstraram uma frequência maior do genótipo supressor 2DL2 (P<0,001) em pacientes com câncer de mama, quando comparados ao grupo controle. Os genes HLA-C2 e HLA-BW4 não apresentaram diferenças significantes entre os grupos. Contudo, o gene HLA-C1 foi observado em maior frequência nos pacientes com câncer de mama. Considerando que estes achados sugerem uma potencial associação entre o sistema de genes KIR, HLA classe I e o câncer de mama, estudos adicionais sobre este tema são necessários. / We investigated the frequency of various KIR (Killer Immunoglobulin-like Receptors) and HLA C1 and C2 gene polymorphisms in a group of patients with breast cancer and healthy controls. Natural Killer (NK) cells are lymphocytes that differ from T and B cells and are part of the innate immune system, recognizing class I Human Leukocyte Antigens (HLA) molecules on target cells (virus-infected as well as cancer cells), through specific cell surface receptors. KIR comprises the main class of NK receptors, being encoded by genes located in chromosome 19q13.4. They possess both suppressor and activating functional groups. Fifteen KIR genes and class I HLA alleles obtained from 230 Caucasians patients, as well as 278 controls were studied, using PCR techniques with specific primers (PCR-SSO and PCR-SSP). Our results showed a higher frequency of suppressor genotype 2DL2 (P<0,001) in patients with breast cancer as compared to controls. No significant difference between HLA-C2 and HLA-BW4 alleles were observed between the study groups. Notably, a higher frequency of HLA-C1 gene was noted in patients with breast cancer. Our results suggest a potential association between KIR genes, HLA class I and breast cancer, deserving further investigation.

<p dir="ltr">Hematopoietic stem cells (HSCs) originating from aorta-gonad-mesonephros (AGM) could self-renew and develop into various immune cells, such as T cells, neutrophil and natural killer (NK) cells, rendering them as a promising cell source for immunotherapy. NK cells belong to the family of the innate lymphoid cells, and are employed as one of immunotherapy to cure solid and hematological malignancies including leukemia. Neutrophils are one of the granulocytes, and they are emerging as a new therapeutic target in various cancers. Due to the lack of reliable sources for the amounts of HSCs and immune cells required for clinical infusions (~10⁹ cells/patient), it remains as a major challenge to realize their full potential in targeted cell and immunotherapy. While substantial efforts have been made to generate native cell-like HSPCs and immune cells from human pluripotent stem cells (hPSCs), intricate molecular process governing the differentiation of HSCs and immune cells remain elusive, preventing the development of robust strategies for HSC and immune cell productions.</p><p dir="ltr">In this study, we first demonstrated that critical role of temporally regulating Wnt signaling in initiating AGM-like hematopoiesis across 11 hPSC lines. By inhibiting TGFβ at the stage of aorta-like CD34+SOX17⁺ hemogenic endothelium, which led to the downregulation of Wnt signaling, we established a chemically defined, feeder-free culture system that efficiently produced robust AGM-like hematopoietic cells. Furthermore, we investigated how hypoxia affects the <i>in vitro</i> hPSC differentiation into HSPCs, which resulted in a hypoxia-enhanced HSPC differentiation platform.</p><p dir="ltr">Next, the temporal roles of transcription factors (TFs), including <i>NFIL3</i>, <i>ID2</i>,<i> </i>and <i>SPI1</i>, in regulating and promoting NK cell differentiation from hPSCs are determined. <i>NFIL3</i> and <i>SPI1</i> have been reported to influence the early stages of NK cell development, while <i>ID2</i> has an impact on the generation of NK cells throughout the early and intermediate stage. We genetically modified hPSCs with doxycycline-inducible expression of <i>NFIL3</i>, <i>ID2</i>,<i> </i>and <i>SPI1</i>, and investigated their roles in NK cell induction from hPSCs. Among these three TFs, forced expression of <i>ID2</i> yielded the highest percentage of NK cells under a chemically defined, feeder-free monolayer culture condition, demonstrating that forced expression of NK-specific TFs improves the efficiency of NK cell differentiation from hPSCs.</p><p dir="ltr">Chimeric antigen receptor (CAR) is an artificial cell receptor expressed on immune T or NK cells that has been engineered to allow T or NK cells to re-target cancer cells by exclusively binding to a cancer-specific protein. CAR engineering has significantly improved the anti-tumor efficacy of NK cell therapy, resulting in 6 FDA-approved CAR-T therapies and many other ongoing clinical trials. Recently, a chlorotoxin (CLTX)-based CAR was developed and shown to specifically bind to a variety of heterogenous glioblastoma (GBM) cell lines. To test whether CLTX-CAR could improve the anti-tumor cytotoxicity of hPSC-derived NK cells, hPSCs were engineered with CLTX-CAR for stable and homogenous CAR expression via Cas9-mediated homologous recombination. The expression of CLTX-CAR did not affect the pluripotency and NK cell differentiation potential of hPSCs, and CLTX-CAR significantly improved the cytotoxicity of hPSC-derived NK cells against GBM cells.</p><p dir="ltr">Finally, we implemented a GBM-on-a-chip microfluidic model to interrogate the tumor microenvironment (TME). Microfluidics are an emerging device for investigating cancer biology with spatiotemporal control over signaling modulators by using a small volume. The interaction between hPSC-drived neutrophils and GBM was explored in this microfluidic device. GBM TME is very complex and involves many cell types, including neurons, microglia, immune T and NK cells. In the future, microfluidic models with isogenic cell components will be designed and implemented to better model GBM TME.</p><p dir="ltr">In summary, these discoveries confirm the pivotal role of Wnt signaling in guiding hPSCs towards hematopoietic lineages, while also highlighting <i>ID2</i> as a potent enhancer of NK cell differentiation from hPSC-derived hematopoietic progenitor cells. Additionally, CAR engineering enhances the anti-tumor capabilities of hPSC-derived NK cells. Furthermore, microfluidic models are employed to interrogate GBM TME.</p>

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23775号 / 医博第4821号 / 新制||医||1057(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 河本 宏, 教授 永井 純正, 教授 濵﨑 洋子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Malgré les progrès en matière de greffe de cellules souches hématopoïétique (GCSH), environ 40% des enfants atteints d’une leucémie aigüe lymphoblastique (LAL) réfractaire à la chimiothérapie ne peuvent être guéris. Notre laboratoire a démontré que l’effet précoce de greffe contre leucémie (GvL) est significativement augmenté par les cellules Natural Killer (NK) stimulées par des cellules plasmacytoïdes dendritiques (pDC). Une nouvelle thérapie cellulaire adoptive basée sur la stimulation des cellules NK par les pDC a été développée et son efficacité a été démontrée dans un modèle de souris humanisées. Des cellules hautement spécialisées appelées « Therapeutic Inducers of Natural Killer cell Killing » (ThINKK), analogues des pDC, sont produites à partir de cellules souches hématopoïétiques de sang de cordon. Afin d’amener les ThINKK vers un usage clinique, ce projet avait comme objectif d’en compléter la caractérisation, d’investiguer leurs effets secondaires potentiels après transfert adoptif dans le contexte de transplantation hématopoïétique allogénique et d’évaluer l’impact d’un régime prophylactique immunosuppresseur sur l’axe ThINKK/cellules NK. L’identité cellulaire des ThINKK a été déterminée par cytométrie de flux et par analyse unicellulaire du transcriptome (scRNA-seq). Pour déterminer si la présence des ThINKK pourrait augmenter l’activation et la prolifération des cellules T allogéniques, nous avons utilisé des réactions lymphocytaires mixtes (MLR) dans lesquelles les cellules T et les ThINKK ont été cultivées en présence de cellules présentatrices d’antigènes. Un modèle murin de réaction de greffe contre l’hôte (xéno-GvHD) nous a permis de déterminer l’impact du transfert adoptif de ThINKK sur la GvHD in vivo. Finalement, nous avons testé l’effet d’immunosuppresseurs sur la cytotoxicité des cellules NK activées par ThINKK contre des cellules LAL. Nos résultats démontrent que les ThINKK n’expriment pas les marqueurs associés aux cellules présentatrices d’antigènes, mais expriment les marqueurs des cellules plasmacytoïdes dendritiques. L’analyse des résultats de scRNA-seq démontre la présence d’une sous-population cellulaire mineure exprimant le récepteur AXL, sans toutefois exprimer les autres marqueurs conventionnels des cellules présentatrices d’antigènes. Les ThINKK, incluant la sous-population AXL-positive, n’exacerbent pas l’activation ou la prolifération des cellules T allogéniques in vitro ou in vivo. Finalement, des cinq immunosuppresseurs testés, seules la cyclosporine A et de la méthylprednisolone diminuaient l’activation et la cytotoxicité des cellules NK induites par les ThINKK. Nos résultats suggèrent qu’une immunothérapie par transfert adoptif de ThINKK serait sécuritaire chez les patients ayant reçu une greffe allogénique. L’utilisation d’un régime prophylactique immunosuppresseur est également possible sans affecter l’efficacité de cette nouvelle immunothérapie post-transplantation. / The survival outcomes of children with relapsed acute lymphoblastic leukemia (ALL) remain dismal despite progress in hematopoietic stem cell transplantation. In the past, our team has demonstrated that the stimulation of Natural Killer (NK) cells with a subset of plasmacitoid dendritic cells (pDCs) called Therapeutic Inducers of Natural Killer cell Killing (ThINKK) improved the early graft-versus-leukemia effect and controlled ALL development in humanized mice. ThINKK are expanded from cord blood hematopoietic stem cell progenitors for adoptive post-transplant immunotherapy. To translate these findings into the clinic, the main objectives of this project was to further characterize the ThINKK phenotype, to investigate the potential adverse effects of ThINKK in the context of allogeneic hematopoietic transplantation, and to evaluate the functional impact of the post-transplant prophylactic immunosuppressive regimen on the ThINKK/NK cell axis. The cellular identity of ThINKK was assessed using flow cytometry and single-cell RNA sequencing. To assess the potential exacerbation of T-cell activation and proliferation by ThINKK, allogeneic T cells and ThINKK were co-cultured with or without antigen-presenting cells in mixed lymphocyte reactions (MLR). We used a xenograft mouse model to evaluate the efficacy and potential side effects of an adoptive transfer of ThINKK on graft-versus-host reactions in vivo. Finally, we tested the effect of immunosuppressive drugs on ThINKK-induced NK cell cytotoxicity against ALL cells. We found that ThINKK cells did not express antigen-presenting cell markers but expressed pDCs lineage markers. Single-cell RNA sequencing analysis revealed the presence of a minor cell subset expressing the AXL receptor gene, but lacking expression of other conventional dendritic cell marker genes. Importantly, ThINKK including the AXL+ subset did not exacerbate allogeneic T-cell activation and proliferation in vitro and in vivo. Finally, out of the five immunosuppressive drugs tested, only cyclosporine A and methylprednisolone decreased ThINKK-induced NK cell activation and cytotoxicity. Our results support that ThINKK cell transfer immunotherapy could be safe in transplanted subjects even in allogeneic settings and that a prophylactic immunosuppressive regimen may be used without affecting the efficacy of this novel post-transplant immunotherapy.

During the last decade, ultrasonic manipulation has matured into an important tool with a wide range of applications, from fundamental cell biological research to clinical and industrial implementations. The contactless nature of ultrasound makes it possible to manipulate living cells in a gentle way, e.g., for positioning, sorting, and aggregation. However, when manipulating cells using ultrasound, especially using high acoustic amplitudes, a great deal of heat can be generated. This constitutes a challenge, since the viability of cells is dependent on a stable physiological temperature around 37°C.      In this Thesis we present applications of ultrasonic manipulation of fluids, particles, and cells in temperature-controlled micrometer-sized devices fabricated using well established etching techniques, directly compatible with high-resolution fluorescence microscopy. Furthermore, we present ultrasonic manipulation in larger up to centimeter-sized devices optimized for fluid mixing and cell lysis. In the present work, two new ultrasonic manipulation platforms have been developed implementing temperature control. These platforms are much improved with increased performance and usability compared to previous platforms. Also, two new ultrasonic platforms utilizing low-frequency ultrasound for solubilization and cell lysis of microliter-volumed and milliliter-volumed samples have been designed and implemented.      We have applied ultrasound to synchronize the interaction between large numbers of immune, natural killer cells, and cancer cells to study the cytotoxic response, on a single cell level. A heterogeneity was found among the natural killer cell population, i.e., some cells displayed high cytotoxic response while others were dormant. Furthermore, we have used temperature-controlled ultrasound to form up to 100, in parallel, solid cancer HepG2 tumors in a glass-silicon multi-well microplate. Next, we investigated the immune cells cytotoxic response against the solid tumors. We found a correlation between the number of immune cells compared to the size of the tumor and the cytotoxic outcome, i.e., if the tumor could be defeated.             Finally, the effect of high acoustic pressure amplitudes in the MPa-range on cell viability has been studied in a newly developed platform optimized for long-term stable temperature control, independent on the applied ultrasound power. Lastly, we present two applications of ultrasonic fluid mixing and lysis of cells. One platform is optimized for small microliter-sized volumes in plastic disposable chips and another is optimized for large milliliter-sized volumes in plastic test tubes. The latter platform has been implemented for clinical sputum sample solubilization and cell lysis for genomic DNA extraction for subsequent pathogen detection / Ultraljudsmanipulering har under de senaste tio åren mognat och utvecklats till ett verktyg med ett brett användningsområde. Idag kan man finna applikationer inom allt från cellbiologisk grundforskning till industri samt sjukvård. Ultraljudsmanipuleringens kontaktlösa natur gör det till en varsam metod för att manipulera celler, till exempel inom positionering, sortering och aggregering. När ultraljud med hög amplitud används kan värmeutvecklingen, som är oundviklig, bli ett problem. För att kunna säkerställa hög cellviabilitet krävs temperaturkontroll som kan hålla en fysiologisk, stabil temperatur på 37°C.      I denna avhandling presenterar vi tillämpningar av temperaturkontrollerad ultraljudsmanipulering i mikrometerstora anordningar fabricerade med väletablerade etsningstekniker.  Dessa anordningar är optimerade för att vara fullt kompatibla med högupplöst fluorescensmikroskopi.  Vi demonstrerar även ultraljudsmanipulering i centimeterstora anordningar optimerade för omrörning och blandning av vätskor samt lysering av celler. Två nya plattformar för ultraljudsmanipulering med inbyggd temperaturkontroll har utvecklats. Dessa två plattformar erbjuder ökad prestanda, flexibilitet samt även användarvänlighet. Utöver dessa plattformar har ytterligare två anordningar för lågfrekvent ultraljudssolubilisering och cellysering av mikroliter- och milliliterstora prover konstruerats.      I denna avhandling har vi tillämpat ultraljud för att synkronisera interaktionen mellan populationer utav immunceller (natural killer-celler) och cancerceller för att på cellnivå studera det cytotoxiska gensvaret. Vi fann en heterogenitet hos immuncellspopulationen. Det manifesterade sig i en fördelning av immuncellerna, från celler med stort cytotoxiskt gensvar till inaktiva immunceller. Vi har dessutom använt temperaturkontrollerad ultrasljudsmanipulering för att skapa solida cancertumörer utav HepG2-cancerceller, upp till 100 stycken parallellt, i en multihåls-mikrotiterplatta bestående av glas och kisel. Med hjälp av dessa tumörer har vi studerat det cytotoxiska gensvaret från immuncellerna. Vi fann att förhållandet mellan antalet immunceller och storleken på tumören bestämde utfallet, det vill säga om tumören kunde bekämpas.      Vi presenterar dessutom effekten utav högamplitudsultraljudsexponering av cancerceller i en plattform speciellt designad för höga tryckamplituder med implementerad ultraljudseffektsoberoende temperaturkontroll. Slutligen presenterar vi två tillämpningar av ultraljud för vätskeblandning och cellysering. Den första tillämpningen är anpassad för små volymer i plastchip för engångsbruk och den andra är optimerad för större volymer i plastprovrör. Den senare tillämpningen är speciellt framtagen för ultraljudssolubilisering och cellysering utav kliniska sputumprover för att möjliggöra DNA-extrahering för detektion av smittämnen. / <p>QC 20150522</p>

Malgré plusieurs chimiothérapies suivies d’une transplantation et d’une immunothérapie, 40% des patients avec un neuroblastome (NB) à haut risque subissent une progression de la maladie ou une rechute. L’échec de ces traitements est attribué à la présence de cellules initiatrices de tumeur (TIC) qui expriment le marqueur CD133 et qui sont souvent résistantes aux agents chimiothérapeutiques. Les cellules Natural Killer (NK), qui possèdent un effet anti-tumoral, peuvent être utilisées dans le cadre du développement de nouvelles approches immuno-thérapeutiques. Nous posons l’hypothèse que les cellules NK activées éliminent efficacement les TIC et contribuent à la réduction des risques de rechute. De plus, il est possible d’augmenter l’effet anti-tumoral des cellules NK contre le NB. L’activité cytotoxique des cellules NK est augmentée par des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) activées. A la suite de la stimulation de leurs récepteurs Toll-like les pDC produisent de grandes quantités d'interféron-alpha (IFN-α). Nous avons étudié les propriétés lytiques des cellules NK contre des lignées cellulaires de NB à la suite de leur activation par l’IFN-α ou des pDC activées. Nos résultats révèlent une augmentation de l’activité cytolytique des cellules NK contre ces lignées en réponse à une stimulation par les pDC activées. De plus, les cellules de NB CD133+ ou celles résistantes à l’immunothérapie dirigée contre le GD2 sont sensibles à la lyse médiée par les cellules NK stimulées par les pDC. Nous avons examiné les mécanismes cellulaires impliqués dans la lyse des cellules de NB. Nous montrons que cette cytotoxicité est médiée en partie par TRAIL induisant l'apoptose et en partie par la libération des granules cytotoxiques. Ainsi, ces résultats permettent de proposer une nouvelle approche immuno-thérapeutique complémentaire au traitement par l’anticorps anti-GD2 pour les patients atteints de NB à haut risque. / Despite aggressive treatment by chemotherapy followed by transplantation and treatment with anti-tumor cell disialoganglioside (GD2) monoclonal antibody, IL-2, GM-CSF and retinoic acid, 40% of patients with high-risk neuroblastoma (NB) still undergo disease progression or relapse. Furthermore, tumor-initiating cells (TIC) expressing the CD133 marker are present in NB tumors and are more resistant to chemotherapy. To evaluate a new immunotherapeutic approach, we took advantage of the anti-tumor effect of Natural Killer (NK) cells. We hypothesized that activated NK cells would be a potent therapeutic strategy to eliminate TIC and reduce relapse of NB. We aimed to establish the best strategy to increase the NK cell mediated cytotoxicity against NB. NK cell cytotoxic activity is increased by cytokines, chemokines and activated plasmacytoid dendritic cells (pDC) which produce high amounts of interferon-alpha (IFN-α) upon Toll-like receptor stimulation. We investigated NK-cell lytic properties against NB cell lines following activation by IFN-α or activated pDC. Our results reveal an increased cytolytic activity of NK cells against NB cell lines after stimulation by activated pDC, CD133+ (TIC) as well as anti-GD2 resistant NB cells are sensitive to NK cell mediated cytotoxicity following stimulation by activated pDC. We also examined the cellular mechanisms involved in NK cell-mediated lysis of NB cell lines. The increased cytotoxicity is partially mediated by TRAIL induced apoptosis and as well as by the release of cytolytic granules. In conclusion, we propose a new immunotherapeutic approach that can be used in combination with the anti-GD2 therapy for the treatment of high-risk NB patients.

Les fièvres hémorragiques à virus Lassa (LASV) et Ebola (EBOV) représentent un important problème de santé publique en Afrique. Les réponses immunes et la pathogenèse associées à ces maladies sont peu connues. Les cellules NK ont un rôle important dans la réponse immune innée par leurs propriétés cytotoxiques, mais également dans l’induction des réponses adaptatives par leur production de cytokines et leurs interactions avec les cellules dendritiques (DC) et les macrophages. Ce projet s’attache à comprendre le rôle des cellules NK dans le contrôle de la réplication virale et dans l’induction des réponses immunitaires au cours de ces infections. Un modèle in vitro de coculture de cellules NK humaines avec des DC et macrophages autologues a été développé. L’activation des cellules NK et leurs fonctions ont été analysées après l’infection par LASV et EBOV. Par ailleurs, les réponses des cellules NK en réponse à LASV ont été comparées avec celles induites lors de l’infection par le virus Mopeia (MOPV), très proche de LASV mais non pathogène pour l’homme. Les macrophages, mais pas les DC, infectés par LASV ou MOPV induisent l’activation et l’augmentation des capacités cytotoxiques des cellules NK. Toutefois, les cellules NK ne sont pas capables de lyser les cellules infectées et ne produisent pas d’IFN-γ. Les cellules NK s’activent et sont capables de lyser les cellules infectées en présence de macrophages mais également de DC infectés par des LASV mutants. Cependant, les IFN de type I sécrétés en grande quantité en réponse à ces virus ne sont pas impliqués dans l’activation des cellules NK. L’infection par EBOV n’induit qu’une très faible activation des cellules NK en présence de DC ou macrophages et ne conduit pas à la sécrétion de cytokines, ni à la modification du potentiel cytotoxique.Ces résultats permettent d’améliorer la compréhension des réponses immunes et des mécanismes de pathogenèse mis en place lors des fièvres hémorragiques Lassa et Ebola. / The hemorrhagic fevers caused by Lassa (LASV) and Ebola (EBOV) viruses are important problems of public health in Africa. The immune responses and the pathogenesis associated with these diseases are unknown. NK cells are at the crossroads between the innate and adaptive immune responses through their abilities to secrete cytokines and kill the infected cells. The interactions between NK cells and dendritic cells (DC) or macrophages potentiate the immune responses. This project aims to understand the role of NK cells in the control of viral replication and in the induction of immune responses during LASV and EBOV infection.An in vitro model of coculture of human NK cells with autologous DC or macrophages has been set up. Cell activation, cytokine production, proliferation and NK cell-mediated killing were analyzed after the infection with LASV or EBOV. In addition, NK cell functions in response to LASV were compared with those induced during Mopeia virus (MOPV) infection, closely related to LASV but not pathogenic for humans.Here, we show that LASV- or MOPV-infected macrophages, but not DC, induce the activation of NK cells and the increase of their cytotoxic capacity. This process involves cell contact and type I IFN. However, these cells are neither able to kill the infected cells nor produce IFN-γ. NK cells are activated and are able to kill the infected cells when stimulated by mutated LASV-infected macrophages and DC. Surprisingly, the type I IFN which are secreted in high amounts in response to these viruses are not involved in NK cell activation. EBOV infection does not lead to NK cell activation in the presence of DC. EBOV-infected macrophages induce low NK cell activation without cytokine production or cytotoxicity.These results allow to better understand the immune responses and the mechanisms of pathogenesis associated with Lassa and Ebola hemorrhagic fevers.

Chez la souris, les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) et natural killer (NK) contribuent à la résistance contre les infections systémiques par les virus herpétiques tels que le cytomégalovirus murin (MCMV). Les pDC représentent la source majeure d’interférons de type I (IFN-I) lors d’une infection par le MCMV. Cette réponse est dépendante de MyD88 et des récepteurs de type Toll 7 et 9. D’autre part, les cellules NK, qui expriment le récepteur d’activation Ly49H, peuvent détecter et lyser les cellules infectées par le MCMV. La perte de l’une de ces réponses augmente la sensibilité à l’infection. Cependant, la façon dont ces réponses antivirales interagissent est mal connue. Chez l’homme, bien que les réponses dépendantes des IFN-I soient essentielles, MyD88 semble superflu pour l’immunité antivirale. Cependant, les mécanismes susceptibles de compenser l’absence de MyD88 chez l’homme sont inconnus. Il a été supposé que les souris déficientes pour MyD88 ne parvenaient pas à monter de réponse protectrice dépendante des IFN-I lors d’infections par le MCMV. Afin d’évaluer cela, nous avons comparé la résistance de souris déficientes pour MyD88, les récepteurs aux IFN-I (IFNAR) et/ou Ly49H lors de cette infection. La déplétion sélective des pDC ou l’absence de MyD88 diminue drastiquement la production d’IFN-I, mais n’empêche pas l’établissement d’une forte réponse aux IFN-I dans la rate. De plus, l’absence de MyD88, mais pas celle d’IFNAR, peut être compensée par l’activité antivirale des cellules NK dépendant de Ly49H. Par conséquent, chez la souris, MyD88 est redondant pour l’établissement d’une réponse splénique aux IFN-I lors d’une infection systémique par le MCMV. / In mice, plasmacytoid dendritic cells (pDC) and natural killer (NK) cells both contribute to resistance to systemic infections with herpes viruses including mouse Cytomegalovirus (MCMV). pDCs are the major source of type I IFN (IFN-I) during MCMV infection. This response requires pDC-intrinsic MyD88-dependent signaling by Toll-Like Receptors 7 and 9. Provided that they express appropriate recognition receptors such as Ly49H, NK cells can directly sense and kill MCMV-infected cells. The loss of any one of these responses has been reported to increase susceptibility to infection. However, the relative importance of these antiviral immune responses and how they are related remain unclear. In humans, while IFN-I responses are essential, MyD88 appears to be dispensable for antiviral immunity. However, the mechanisms that could compensate MyD88 deficiency in humans have not been elucidated. Moreover, it has been assumed, but not proven, that MyD88-deficient mice fail to mount protective IFN-I responses to systemic herpes virus infections. To address these issues, we compared resistance to MCMV infection between mouse strains deficient for MyD88, the IFN-I receptor (IFNAR) and/or Ly49H. We show that selective depletion of pDC or genetic deficiencies for MyD88 drastically decreased production of IFN-I, but not the protective antiviral responses mediated by these cytokines. Moreover, MyD88, but not IFNAR, deficiency could be compensated by Ly49H mediated antiviral NK cell responses. Thus, contrary to the current dogma, but consistent with the situation in humans, we conclude that, in mice, MyD88 is redundant for splenic IFN-I responses against a systemic herpes virus infection.

La cellule NK fait partie du système immunitaire inné et participe à l’immunosurveillance anti-tumorale. La compréhension des facteurs affectant leur biologie, telle que la génétique, est donc cruciale. Dans un premier temps, nous avons évalué le rôle de la sous-unité d’intégrine CD11d, sur le phénotype et l'expression d’autres sous-unités (CD11a, CD11b, CD11c, CD18) de diverses cellules immunitaires entre un modèle murin CD11d-KO et une souris C57BL/6 (B6). Nous avons remarqué que l'effet de la délétion de CD11d sur l'expression des autres sous-unités d'intégrine est spécifique à chaque type de cellule immunitaire. La différence la plus notable dans l'expression de CD11b et CD11c a été observée dans les cellules NK. La perte de CD11d dans les cellules NK a entraîné une diminution de l'expression de CD107a après leur activation, ce qui suggère une altération de la dégranulation des cellules NK. Ensuite, malgré une croissance de mélanome similaire, une plus grande proportion de cellules NK issues de CD11d-KO se sont accumulées dans les lits tumoraux par rapport à leur homologue B6. Dans un deuxième temps, nous avons exploité le modèle murin NOD, connu d’avoir des défauts immunitaires importants. L’acquisition des fonctions cytotoxiques des cellules NK se fait par un processus appelé maturation fonctionnelle où une cellule NK est d’abord CD27-CD11b-, suivi du stade CD27+CD11b-, puis CD27+CD11b+ et finalement CD27-CD11b+, soit le stade le plus mature et cytotoxique. Nous avons démontré que les cellules NK de la souris NOD produisent nettement moins d’IFN-γ, de TNFα et de Granzyme B et échouent à réguler l’expression du récepteur d’activation NKG2D pour chaque stade de maturation fonctionnelle. Finalement, nous avons traité des souris immunodéficientes porteuses de tumeurs avec des cellules NK de NOD et B6. Nous avons démontré que, tout comme pour les cellules NK de B6, ce sont surtout des cellules NK CD27+ de NOD qui s’accumulent dans les tumeurs. Par contre, les souris injectées avec des cellules de NOD montraient une croissance tumorale significativement plus importante. De manière générale, ces études sont les premières à élucider les impacts de l’absence de CD11d sur le phénotype et la fonction des cellules NK ainsi que leurs défauts fonctionnels dans la souris NOD au courant de leur maturation fonctionnelle. / NK cells are part of the innate immune system and participate in anti-tumor immunosurveillance. Understanding the factors affecting their biology, such as genetics, is therefore crucial. First, we evaluated the role of the integrin subunit CD11d on the phenotype and expression of other subunits (CD11a, CD11b, CD11c, CD18) of various immune cells between a CD11d-KO mouse model and a C57BL/6 (B6) mouse. We noted that the effect of CD11d deletion on the expression of other integrin subunits is specific to each immune cell type. The most notable difference in CD11b and CD11c expression was observed in NK cells. Loss of CD11d in NK cells resulted in decreased CD107a expression after their activation, suggesting impaired NK cell degranulation. Second, despite similar melanoma growth, a greater proportion of CD11d-KO-derived NK cells accumulated in tumor beds compared to their B6 counterpart. We then exploited the NOD mouse model, known to have significant immune defects. The acquisition of cytotoxic functions of NK cells occurs through a process called functional maturation where an NK cell is first CD27-CD11b-, followed by the CD27+CD11b- stage, then CD27+CD11b+ and finally CD27-CD11b+, the most mature and cytotoxic stage. We demonstrated that NK cells from NOD mice produce significantly less IFN-γ, TNFα, and Granzyme B and fail to regulate the expression of the activation receptor NKG2D for each stage of functional maturation. Finally, we treated immunodeficient tumor-bearing mice with NOD and B6 NK cells. We demonstrated that, as with B6 NK cells, NOD CD27+ NK cells predominantly accumulated in tumors. However, mice injected with NOD NK cells showed significantly greater tumor growth. Overall, these studies are the first to elucidate the impact of the absence of CD11d on the phenotype and function of NK cells as well as their functional defects in NOD mice during their functional maturation.

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