Natural killer cells responsiveness to Toll-like receptor agonists during bacterial sepsis

par Fernando de Souza Fonseca Guimaraes

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Minou Adib-Conquy.

Le président du jury était Marc Delpech.

Le jury était composé de Minou Adib-Conquy, Marc Delpech, Guillaume Monneret, Tom van der Poll, Daniel Scott-Algara.

Les rapporteurs étaient Guillaume Monneret, Tom van der Poll.

  • Titre traduit

    Les cellules de l’immunité innée sensibles aux récepteurs Toll-like au cours d’une infection bactérienne


  • Résumé

    Au cours d’une infection, les cellules de l’immunité innée sont capables de reconnaître via les Toll-like receptors (TLR) des motifs appelés pathogen-associated molecular patterns. Les cellules natural killer (NK) contribuent au processus inflammatoire en produisant de nombreuses cytokines. Chez la souris, nous avons montré que l’expression du TLR2 et du TLR4 dans les cellules NK spléniques est intracellulaire, comme pour le TLR9. La réponse des NK aux agonistes des TLR2, 4 et 9 nécessite la présence de cytokines accessoires (IL-15 et IL-18), afin d’obtenir une production significative des cytokines pro-inflammatoires IFN- et GM-CSF. En revanche, dans un modèle de sepsis polymicrobial, les NK spléniques de souris présentent une diminution dramatique de leur production d’IFN- et de GM-CSF en réponse aux agonistes des TLR. Cette diminution est sous le contrôle des cellules T régulatrices (Treg) et due au TGF-1. L’analyse des voies de signalisation nous a permis de montrer que la production de GM-CSF est abolie chez les cellules NK de souris déficientes pour STING en réponse au CpG-DNA. Ces résultats mettent en lumière une voie alternative et cytoplasmique pour la détection de l’ADN bactérien dans les cellules NK, différente de la voie classique TLR9-MyD88 dépendante. De plus, nous avons montré un trafic du récepteur TLR2 depuis l’intérieur vers la surface des cellules NK. La migration du TLR2 à la surface des NK nécessite la molécule UNC93B1, précédemment décrite comme transporteur endosomal de TLR.Chez les cellules NK humaines circulantes (sous-populations CD3-CD56bright et CD3-CD56dim), nous avons montré que l’expression des TLR2 et 4 est majoritairement intracellulaire, comme pour le TLR9 et comme chez la souris. La production d’IFN- par les NK de sujets sains en réponse aux agonistes des TLR nécessite également la présence de cytokines accessoires. Nous montrons que cette production est fortement altérée pour les NK des patients admis en soins intensifs et ayant un sepsis ou un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS). De même nous avons trouvé des différences entre les patients et les sujets sains dans l’expression du CD69 (marqueur d’activation précoce) et des TLR eux-mêmes. Cette étude indique que les NK des patients sepsis et SIRS deviennent tolérants aux agonistes des TLR en terme de production d’IFN-, de manière similaire à ce qui a été décrit pour d’autres cellules comme les monocytes


  • Résumé

    As sensors of infection, innate immune cells are able to recognize pathogen-associated molecular patterns by receptors such as Toll-like receptors (TLR). NK cells contribute to inflammatory processes by the production of numerous cytokines. In mice, we have shown that the protein expression of TLR2 and TLR4 in naive NK cells from spleen is predominantly intracellular, similarly to TLR9. The responsiveness of purified NK cells to TLR2, 4 or 9 agonists in vitro requires the presence of accessory cytokines (IL-15 and 18) to trigger a significant production of IFN- and GM-CSF. In contrast, NK cells purified from a model of in vivo polymicrobial sepsis, showed a dramatic reduction in their capacity to respond to TLR agonists in terms of IFN- and GM-CSF release due an inhibitory cross talk with Treg cells mediated by TGF-1. Analyzing the signaling pathways involved in cytokine production in response to CpG-DNA, we found that GM-CSF production was abolished in NK cells from STING-deficient mice, revealing that this intracytoplasmic receptor acts as a TLR9/MyD88-independent alternative sensor to bacterial DNA in NK cells. Additionally we show that intracellularly expressed TLR2 traffics to the cell surface of NK cells, by a mechanism involving UNC93B1, a protein previous described as an endosomal TLR carrier.In human peripheral blood NK cells (CD3-CD56bright and CD3-CD56dim subsets), we show that TLR2 and 4 protein expression is primarily intracellular, similar to TLR9, and similar to our findings in murine NK cells. The ex vivo responsiveness of human blood NK cells to TLR2, 4 or 9 agonists also requires accessory cytokines, to promote secretion of IFN-. In intensive care patients diagnosed with systemic inflammatory response syndrome (SIRS) and sepsis, IFN- production was significantly decreased. We also discovered modulations in the expression of CD69 (early activation marker) and in that of TLR themselves. This study indicates that NK cells undergo tolerance in response to TLR agonists during SIRS or sepsis, similarly to other cells, such as monocytes.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2012 par Université Paris Descartes à Paris

Natural killer cells responsiveness to Toll-like receptor agonists during bacterial sepsis


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Informations

  • Sous le titre : Natural killer cells responsiveness to Toll-like receptor agonists during bacterial sepsis
  • Détails : 1 vol. (192-(16) f.)
  • Notes : Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. NK Cell Tolerance to TLR Agonists Mediated by Regulatory T Cells after Polymicrobial Sepsis / Souza-Fonseca-Guimaraes, Fernando, Parlato, Marianna, Fitting, Catherine, Cavaillon, Jean-Marc, Adib-Conquy, Minou. - The Journal of Immunology, 2012. . TLR9-independent signaling induced by CpG-DNA in natural killer cells / Souza-Fonseca-Guimaraes, Fernando, Parlato, Marianna, de Oliveira, Rosane, Fitzgerald, Katherine, Shalova, Irina, Biswas, Subhra, Golenbock, Douglas, Cavaillon, Jean-Marc, Adib-Conquy, Minou. - ,. . Intracellular TLR2 expression and responsiveness to its agonist in NK cells involves UNC93b1 and IL-12 / Souza-Fonseca-Guimaraes, Fernando, de Oliveira, Rosane, Golenbock, Douglas, Biswas, Subhra, Cavaillon, Jean-Marc, Adib- Conquy, Minou. - ,. . Toll-like receptors expression and interferon-gamma production by NK cells in human sepsis / Souza-Fonseca-Guimaraes, Fernando, Parlato, Marianna, Philippart, François, Misset, Benoît, Cavaillon, Jean-Marc, Adib-Conquy, Minou, Captain study Group. - ,.
  • Annexes : Bibliogr. f. 171-190
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