Contribution à l'étude des fonctions anti-tumorales des cellules Natural Killer (NK) : Implication en greffe de cellules souches hématopoïétiques et dans le contexte des Immunothérapies

par Dhon Bérenger Roméo Makanga

Thèse de doctorat en Biologie, médecine et santé

Sous la direction de Christelle Retière et de Béatrice Clémenceau.

Soutenue le 17-12-2020

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Nantes) , en partenariat avec Centre de Recherche en Cancérologie et Immunologie Intégrée Nantes Angers (laboratoire) .

Le président du jury était Patrice Chevallier.

Le jury était composé de Gilles Thibault.

Les rapporteurs étaient Nicolas Dulphy, Laurence Chaperot.

mots clés

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• Cellules NK
• Immunothérapie
• Cellules souches hématopoïétiques

Résumé

La greffe de Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) haplo-identiques non-T déplétées avec utilisation de Cyclophosphamide Posttransplant (PTCy) pour la prophylaxie de la maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est indiquée pour le traitement des leucémies aigües en l’absence de donneurs HLA identiques. Ces greffes présentent des incompatibilités HLA de classe I entre le donneur et le receveur propices aux alloréactivités des cellules Natural Killer (NK) qui ont une fonction anti-leucémique importante. Cependant, le rôle des cellules NK dans cette modalité de greffe reste à l’heure actuelle peu documenté. Dans ce travail, nous avons montré que les incompatibilités KIR/HLA entre le donneur et le receveur étaient associées à plus de GvHD aigüe et moins de rechute après greffe-PTCy, participant à l’activation et la différentiation plus précoce des cellules NK. Par la suite, nous avons montré que l’association du PTCy avec l’antithymoglobuline (ATG) réduit l’incidence de GvHD aigüe sans augmenter la rechute après greffe-PTCy. Dans le but d’identifier les sous-populations NK avec une forte potentialité anti-leucémique, nous avons défini 9 souspopulations NK sur la base de marqueurs de différentiation des cellules NK et réalisé des études in vitro du potentiel fonctionnel de chacune de ces populations NK contre des cibles leucémiques. Nos résultats montrent que les souspopulations NK NKG2A+ sont les plus efficaces contre les leucémies aigües lymphoïdes (LAL) et représentent les sous-populations NK les plus fréquentes du répertoire de cellules NK. En revanche, les sous-populations NK CD57+ et/ou KIR+, faiblement représentées dans le répertoire de cellules NK, sont les plus efficaces contre les leucémies aigües myéloïdes (LAM). La reconstitution rapide de certaines sous-populations NK, comme celles exprimant le récepteur NKG2A par exemple, semble être associée à la réduction de rechute après greffe-PTCy. Par ailleurs, nous avons développé une autre étude mettant en évidence que le faible nombre de ligands KIR chez des patients atteints de lymphomes Non- Hodgkiniens (LNH) favorise une bonne réponse des cellules NK dépendante du rituximab. En conclusion, nos données peuvent aider, d’une part, à optimiser la sélection de donneurs de CSH et, d’autre part, à renforcer la prédiction des réponses au rituximab chez les patients atteints de LNH en prenant en compte les paramètres immunogénétiques KIR/HLA.

Titre traduit

Contribution to the study of the anti-tumor functions of Natural Killer cells (NK) : involvement in Hematopoietic Stem Cell Transplantation (HSCT) and in the context of immunotherapies

Résumé

T cell-replete haplo-identical Hematopoietic Stem Cell Transplantation (HSCT), using Post-transplant Cyclophosphamide (PTCy) as a treatment for Graft-versus- Host-Disease (GvHD), constitute a potential curative treatment for leukemic patients without identical HLA donor. These graft modalities presentHLA class I incompatibilities between donor and recipient that could sustain Natural Killer (NK) cell alloreactivity with an important anti-leukemic function. However, the role of NK cells in this modality of transplantation remains poorly understood. In this work, we showed that KIR/HLA incompatibilities between donor and recipient were associated with more acute GvHD and less relapse after PTCy-HSCT, participating in the activation and earlier differentiation of NK cells. Subsequently, we showed that the association of PTCy with Anti-thymoglobulin (ATG) could reduce the incidence of acute GvHD without increasing relapse after PTCy-HSCT. In order to identify NK cell subsets with high anti-leukemic potential, we defined 9 NK cell subsets based on NK cell differentiation markers and performed in vitro studies of the functional potential of each of these NK populations against leukemic targets. Our results show that NKG2A+ NK cell subsets are the most effective against acute lymphoid leukemia (ALL) targets and represent the most frequent NK cell subsets in the NK cell repertoire. In contrast, CD57+ and/or KIR+ NK cell subsets, poorly represented in the NK cell repertoire, were the most effective against acute myeloid leukemia (AML) targets. The rapid reconstitution of certain NK cell subsets, such as those expressing NKG2A for example, seems to be associated with the reduction of relapse after PTCy-HSCT. Furthermore, we have investigated the influence of KIR/HLA interactions on Antibody Dependant Cellular Cytotoxicity (ADCC) modulation, showing that the low number of KIR ligands in lymphoma patients favors a good rituximab-dependent NK cell responses. In conclusion, our data may help to optimize the selection of HSC donors and improve the prediction of rituximab responses in lymphoma patients by taking into account immunogenetic KIR/HLA parameters.