Soutenance de thèse de Mikael EBBO

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie - Spécialité Immunologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Cellules Natural Killer (NK),Cellules Lymphoides Innées (ILCs),Déficits immunitaires primitifs,Purpura thrombopénique immunologique (PTI),Pathologies inflammatoires,Homme
Keywords
Natural Killer cells (NK cells),Innate lymphoid cells (ILCs),Primary Immunodeficiencies (PID),Immune thrombocytopenia (ITP),Inflammatory diseases,Human
Titre de thèse
Rôles des cellules lymphoïdes innées chez l’homme : analyse au cours de déficits immunitaires, pathologies auto-immunes et inflammatoires
Roles of innate lymphoid cells in human: analysis in primary immunodeficiencies, autoimmune and inflammatory diseases
Date
Jeudi 19 Octobre 2017 à 14:00
Adresse
Faculté de Médecine secteur Timone (Aix-Marseille Université), 27 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille
Salle de thèse n°2
Jury
Directeur de these Frédéric VELY Aix-Marseille Université
Rapporteur Sophie CAILLAT-ZUCMAN Université Paris Diderot
Rapporteur Marie CHERRIER Université Paris Descartes
Examinateur Philippe NAQUET Aix Marseille Université
Examinateur Benjamin TERRIER Université Paris Descartes

Résumé de la thèse

Les cellules lymphoïdes innées (ILCs) représentent des acteurs du système immunitaire d’identification récente. Outre leur réprésentant cytotoxique (cellules Natural Killer ou NK), les ILCs dites « auxiliaires » sont divisées en 3 groupes, en fonction de l’expression de facteurs de transciption et de leur capacité de production de cytokines. Alors que les études dans des modèles animaux sont nombreuses, le rôle de ces cellules in vivo chez l’homme reste mal connu. L’objectif de ce travail était donc, par des études de cohortes de patients atteints de déficits immunitaires primitifs d’une part, puis de pathologies auto-immunes et inflammatoires d’autre part, de mieux préciser respectivement les rôles protecteurs et pro-inflammatoires des ILCs chez l’homme. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié 2 cohortes de patients atteints de déficits immunitaires primitifs. Dans la 1ère étude (étude NK-DEFI), nous avons pu montrer qu’un déficit sévère en NK au cours de déficits immunitaires communs variables (DICV) est associé à un risque accru de manifestations non infectieuses, en particulier granulomateuses, mais également infectieuses bactériennes sévères (bactériémies, pneumonies). Ce risque est d’autant plus important et associé à une diminution de la survie chez les patient présentant un déficit T associé. Cela suggère un rôle protecteur non redondant des cellules NK dans la lutte contre les infections bactériennes et la survenue de manifestations inflammatoires lorsque le système immunitaire adaptatif n’est pas fonctionnel. La 2ème étude (étude ILC-SCID) montre que des patients atteints de déficits immunitaires combinés sévères (SCID), porteurs de mutations du gène codant pour la chaine ɣ commune des récepteurs aux cytokines (IL-2Rɣ) ou du gène codant pour la tyrosine kinase JAK3, n’ont pas d’ILCs. Après allogreffe de moelle osseuse, alors qu’une reconstitution T est observée, le nombre d’ILCs circulantes reste indétectable ou très bas par rapport à des sujets contrôles. Ce déficit « sélectif » en ILCs n’est pas associé à des manifestations cliniques notables, malgré un suivi prolongé en post-greffe. Ces résultats sont en faveur d’une redondance des fonctions protectrices des ILCs in natura chez l’homme, lorque les fonctions T et B sont conservées, du moins dans les conditions d’hygiène et de médecine modernes. Dans la deuxième partie de ce travail, nous nous sommes intéressés aux modifications phénotypiques et fonctionnelles des ILCs au cours de pathologies auto-immunes et inflammatoires. La 1ère étude s’est intéressée au compartiment NK au cours du purpura thrombopénique immunologique (PTI), avec la mise en évidence d’un défaut de production d’interféron-ɣ par les cellules NK circulantes de ces patients, alors que leur nombre, l’expression de récepteurs activateurs et inhibiteurs, ainsi que leur capacité de dégranulation ne sont pas modifiés. Au niveau splénique, les cellules NK de ces patients présentent une augmentation de cytotoxicité dépendante des anticorps pouvant concourir à la physiopathologie de la maladie. Enfin, nous avons étudié l’effet des immunoglobulines polyvalentes, un des traitements de 1ère ligne du PTI, sur les cellules NK, et rapporté une inhibition de leur activation par ce traitement. Les résultats préliminaires d’une 2ème étude décrivant les modifications des ILCs circulantes au cours d’une maladie fibro-inflammatoire, la maladie associée aux IgG4, sont également rapportés, ainsi qu’une revue de la littérature extensive sur l’étude des ILCs au cours des pathologies inflammatoires. Au total, l’apparente redondance des ILCs en conditions naturelles chez l’homme ainsi que leur implication dans de nombreuses pathologies auto-immunes et inflammatoires en font de potentielles cibles thérapeutiques dans ces indications. Les futures directions ainsi que les questions en suspend dans ce domaine sont abordées dans la discussion de cette thèse.

Thesis resume

Innate lymphoid cells (ILCs) are recently identified components of the immune system. Beside their cytotoxic counterparts (Natural Killer (NK) cells), « helper-like » ILC subsets are categorized into three groups on the basis of their expression of key transcription factors and cytokine production. Principal known functions of these cells were indentified in studies on mice, but few data are available for humans. The objective of this work was to study protective and pro-inflammatory roles of ILCs in cohorts of patients with primary immunodeficiencies and inflammatory diseases, respectively. In the first part of this thesis, we describe 2 studies from cohorts of patients with primary immunodeficnencies. In the first study (« NK-DEFI » study), we show in a large cohort of patients with common variable immunodeficiency (CVID) that non-infectious inflammatory complications, especially granulomatous disease, and severe bacterial infections (bacteraemia and pneumonia) were more frequent in patients with severe NK cell lymphopenia. Invasive infections and mortality were particularly high in the subgroup of patients with both NK cell and CD4 T cell deficiencies. These data may indicate a protective role of NK cells against severe bacterial infections and other complications, and non-redundant immune functions when the adaptive immune response is not optimal. In the second study (“ILC-SCID” study), we observe that in patients with severe combined immunodeficiencies (SCID) who had mutation of the gene encoding the common ɣ-chain cytokine receptor subunit IL-2Rɣ or the gene encoding the tyrosine kinase JAK3, all ILC subsets are absent. After hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), T cell reconstitution is observed, but ILCs remain indetectable or considerably fewer than in healthy control subjets. This “selective” ILC deficiency is not associated with any susceptibility to disease with a long follow-up after HSCT. These results show that ILCs might be redundant and dispensable in natural conditions in humans, if T and B cells functions are preserved and in modern conditions of hygien and medicine. In the second part of this thesis, we study phenotypic and functional modifications of ILCs in autoimmune and inflammatory diseases. The first study focus on NK cell compartment in primary immune thrombocytopenia (ITP). Interferon gamma production by the peripheral blood NK cells of ITP patients is lower than those of healthy controls, whereas no major alteration to the number, the expression of inhibitory or activating NK cell receptors and the ability to degranulate are observed. In contrast, splenic NK cells of ITP patients tend to be more efficient in antibody-dependent cell cytotoxicity. Finally, we find that intravenous polyvalent immunoglobulins, a first line therapy of ITP, lead to the inhibition of NK cell activation. We also present the preliminary results of a second study investigating the modifications of circulating ILCs in IgG4-related disease, a recently identified fibro-inflammatory disease, and present an extensive litterature review of the most recent data concerning the role of ILCs in inflammatory diseases. In conclusion, the apparent redundancy of ILCs for protective immunity and their pathogenic role in many inflammatory diseases make their targeting and depletion in vivo in humans for therapeutic purposes particularly promising. Outstanding questions and future directions in the field are also addressed in the discussion of this thesis.