Plasticité fonctionnelle des cellules « Natural Killer » déciduales dans les conditions physiologiques et infectieuses

Functional plasticity of decidual ''natural killer'' cells in physiologic and infectious conditions

• Auteur / Autrice : Johan Siewiera
• Direction : Nabila Jabrane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytomégalovirus humain

Complications de la grossesse

Cellules NK

Mots clés libres

Natural Killer

Grossesse

Cytomegalovirus

Résumé

Au début de la grossesse, des cellules Natural Killer (NK) sont massivement recrutées au niveau de l'utérus et constituent la population immunitaire maternelle majoritaire au niveau du site d'implantation embryonnaire, la decidua basalis. Les cellules NK déciduales (dNK) présentent des propriétés uniques par rapport aux autres populations de cellules NK. Leur fonction principale est l'aide à l'implantation embryonnaire et au bon déroulement de la grossesse. Les fonctions des cellules NK sont contrôlées par les nombreux récepteurs activateurs et inhibiteurs qu'elles expriment. Les récepteurs de cytotoxicité naturels (NCR) NKp30, NKp44 et NKp46 sont exprimés aussi bien par les cellules dNK que les cellules NK du sang périphérique (pNK). Toutefois, leur fonction diffère entre les deux populations. Ainsi, bien que les cellules NK soient des cellules cytotoxiques, ce potentiel est parfaitement contrôlé dans la decidua, afin d'éviter des dommages aux cellules fœtales semi-allogéniques. Pourtant le fœtus est susceptible d'être infecté in utero par des pathogènes de la mère. Durant la première partie de ma thèse, nous avons analysé l'implication des cellules dNK dans la protection du fœtus contre les infections congénitales par le cytomégalovirus humain (HCMV). Nous avons mis au point un nouveau modèle d'infection de cellules stromales de decidua in vitro, afin d'étudier les mécanismes mis en jeu lors d'une réponse immune protectrice dans l'utérus gestant. Nous avons montré que les cellules dNK forment des synapses immunologiques activatrices avec des cellules cibles autologues infectées par le HCMV. Elles acquièrent un potentiel cytotoxique et sont capables de lyser les cibles infectées après engagement de récepteurs activateurs, notamment NKG2D et NKG2C. En réponse aux cellules infectées par le HCMV, les cellules dNK modifient leur profil de sécrétion de cytokines et de chimiokines. Cette première partie nous a permis de suggérer que les cellules dNK sont capables d'apporter une protection au fœtus contre les transmissions verticales de certains pathogènes. Durant la second partie de ma thèse, je me suis intéressé aux mécanismes moléculaires responsables des différences fonctionnelles entre cellules dNK et cellules pNK, notamment en ce qui concerne les NCR. Les gènes qui codent les trois NCR subissent un épissage alternatif qui donne naissance à plusieurs variants. Les protéines issues de cet épissage sont très proches en termes de séquence mais elles présentent des différences fonctionnelles. Nous avons ainsi pu montrer que les cellules dNK expriment différemment les transcrits alternatifs de NKp30 et NKp44 par rapport aux cellules pNK. Nous avons également pu démontrer que l'épissage '' sélectif '' des transcrits des NCR est sous l'influence de l'environnement cytokinique particulier de la decidua basalis. En effet, des cellules pNK cultivées dans des cocktails de cytokines définis modifient le profil d'épissage des ARNm de NKp30 et NKp44. L'environnement de la grossesse pourrait donc influer sur l'expression et la fonction des récepteurs des cellules NK, pour les adapter à leur rôle dans le bon déroulement de la grossesse.

During the first trimester of pregnancy, Natural Killer cells massively infiltrate the pregnant uterus and constitute the principal immune population at the fetal implantation site, called decidua basalis. Decidual NK cells (dNK) are a unique NK cell population. They play an important role in the establishment and maintenance of pregnancy mainly through vascular remodeling of the uterine arteries. DNK cells establish privileged contacts with fetal-derived trophoblasts via NK cell receptor engagement. NK cell effector functions are tightly controlled by a large panel of activating and inhibitory receptors. Natural cytotoxicity receptors (NCRs) NKp30, NKp44 and NKp46 are expressed by dNK cells and pNK cells, but their functions are quite different between these two NK cell populations. NK cells are robust cytotoxic effectors of the immune system. However, the cytotoxic potential of dNK cells is perfectly controlled to ensure protection of semi-allogenic fetal cells. Pathogens such as human Cytomegalovirus (HCMV) can be transmitted to the fetus across materno-fetal interfaces. In the first part of my PhD thesis, we investigated the role of dNK cells against the development of HCMV congenital infections. We developed a new in vitro autologous culture system of decidual stromal cells and dNK cells, to dissect the protective immune response in pregnant uterus. We showed that dNK cells can form activating immunological synapse with autologous HCMV-infected target cells. Engagement of NKG2D and NKG2C activating receptors trigger dNK cell cytotoxic functions against HCMV-infected cells. The dNK cell cytokine/chemokine secretion profile was modified after co-culture with HCMV-infected targets. All together, our data suggest that dNK cells can protect the fetus from vertically transmitted pathogens during pregnancy. During the second part of my PhD thesis, we dissected molecular mechanisms that orchestrate the functional differences between dNK cells and pNK cells, notably NCRs functions. NCRs genes are transcribed in multiples mRNA splice variants that can be translated to different functional proteins. Although there is a high sequence homology, the resulting proteins are endowed with huge functional differences. We demonstrated that dNK cells differentially express NKp30 and NKp44 transcripts compared to pNK cells. To clarify the role of the microenvironment in the ''selective'' splicing of NCR transcripts, we used a defined cytokine cocktail that characterize the decidual milieu. We showed that pNK cells are able to adjust their alternative splicing for NKp30 and NKp44 mRNAs. Our data suggest that the pregnant uterus micro-environnement can influence NK cell receptor expression and function, to render them able to support pregnancy.