NK CELLULES: CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS, TYPES, VALEURS - LA BIOLOGIE - 2025

Les cellules NK (issues des cellules anglaises N atural K iller), cellules tueuses naturelles ou cellules cytocides naturelles, sont un type d'effecteur lymphocytaire impliqué dans les réponses du système immunitaire inné ou non spécifique.

Ces cellules ont été découvertes il y a plus de 40 ans et certains auteurs les décrivent comme des «lymphocytes granulaires» qui, contrairement aux lymphocytes T et B, participent à la réponse immunitaire innée et ne subissent pas de processus de réarrangement génétique dans leurs lignées germinales.

Photographie d'une cellule humaine tueuse naturelle (Source: NIAID via Wikimedia Commons)

Comme elles n'expriment pas les marqueurs communs pour les deux autres classes de lymphocytes, les cellules NK étaient initialement appelées «cellules nulles». Cependant, d'autres études ont montré qu'il s'agissait de lymphocytes avec de gros granulocytes.

Ces cellules sont capables de contrôler différents types de tumeurs et d'infections microbiennes en limitant leur propagation et les lésions tissulaires. De plus, ils peuvent lyser différents types de cellules sans stimulation antigénique définie.

Les cellules NK sont des cellules extrêmement importantes dans la première ligne de défense contre les agents pathogènes, un fait qui a été démontré par des études dans lesquelles des êtres humains déficients en cellules NK peuvent souffrir d'infections mortelles pendant l'enfance.

caractéristiques

Fonction de la cellule tueuse naturelle, relation avec la maladie et emplacement dans le corps humain. Source: Institut national des allergies et des maladies infectieuses (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Les cellules NK se trouvent dans une proportion plus faible que l'une ou l'autre des deux autres classes de lymphocytes (elles constituent 2 à 10% des lymphocytes circulants) et, comme elles appartiennent au système de défense inné, on pense qu'elles ont été parmi les premiers éléments cellulaires impliqués. dans la protection des organismes multicellulaires.

Comme les lymphocytes T et les lymphocytes B, les cellules NK font partie du système hématopoïétique des mammifères et sont dérivées de cellules hématopoïétiques progénitrices qui expriment les marqueurs membranaires CD34 +, également connus sous le nom de cellules HPC.

Alors que l'on sait que les lymphocytes T mûrissent dans le thymus et que les lymphocytes B mûrissent dans la moelle osseuse, les tentatives pour déterminer la voie de développement complète des NK à partir des précurseurs de HPC n'ont pas été entièrement couronnées de succès; ils ne sont connus que pour être indépendants du thymus.

Les cellules NK expriment des molécules d'adhésion sur leur surface membranaire appelées CD2, LFA-1, NCAM ou CD56. Ils expriment également des récepteurs de faible affinité pour la portion constante (Fc) de l'immunoglobuline IgG qui sont collectivement appelés FcγRIIIA ou CD16.

Composants cytosoliques

L'intérieur d'une cellule cytocide naturelle est rempli de gros granules cytosoliques chargés de perforine, de granzymes et de protéoglycanes.

Les perforines sont des protéines porogènes qui «transpercent» la membrane plasmique des cellules attaquées par les NK. Les granzymes, par contre, sont des sérine protéases qui pénètrent dans les cellules à travers les pores formés par les perforines et dégradent les protéines intracellulaires.

L'action combinée des perforines et des granzymes conduit à l'arrêt de la production de protéines virales ou bactériennes et à l'apoptose ou à la mort cellulaire programmée de la cellule infectée.

Caractéristiques

Micrographie électronique à balayage couleur d'une cellule tueuse naturelle d'un donneur humain. Source: Institut national des allergies et des maladies infectieuses (NIAID) CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Les cellules tueuses naturelles fonctionnent dans l'élimination des cellules "cibles" ou "cibles" de manière naturelle, c'est-à-dire spontanément et sans grande spécificité, puisqu'elles ne nécessitent aucun type d'amorçage antigénique.

L'une des fonctions les plus importantes de ce groupe de cellules est leur capacité à tuer les cellules tumorales, en particulier celles appartenant aux lignées hématopoïétiques, ainsi que les cellules envahies par différents types de virus et / ou de bactéries.

Son activité est fortement stimulée par des facteurs tels que les interférons IFN-α et β, ainsi que par l'interleukine IL-12.

Grâce au fait que ces cellules produisent des cytokines importantes pour le système immunitaire, les NK participent à la régulation immunitaire, à la fois dans les systèmes innés et adaptatifs ou spécifiques.

Par exemple, la production d'interféron gamma (IFN-γ) dans les cellules NK peut perturber la participation des macrophages à l'immunité innée, car cette molécule interfère avec les activités phagocytaires et microbicides.

Dans le même temps, l'IFN-γ produit par des cytocides naturels peut modifier l'engagement de populations entières de cellules T auxiliaires, puisque l'IFN-γ inhibe également l'expansion et le développement d'une population par rapport à une autre.

Les cellules NK représentent la première ligne de défense lors d'infections virales, car elles contrôlent la réplication des virus tandis que les cellules T cytotoxiques sont activées, prolifèrent et se différencient, ce qui peut prendre plus de 6 jours.

Les types

Les populations de cellules NK sont assez hétérogènes, à la fois phénotypiquement, fonctionnellement et anatomiquement. De plus, ses caractéristiques dépendent du type d'organisme étudié.

Chez les rongeurs

Dans le modèle murin (souris), trois ensembles différents de cellules cytocides naturelles ont été décrits qui diffèrent les uns des autres par l'expression des marqueurs CD11b et CD27. En ce sens, il existe des cellules CD11bdullCD27 +, CD11b + CD27 + et CD11b + CD27dull.

L'exposant "terne" se réfère à "éteint" ou "inactif" et est utilisé, dans ce cas, pour décrire l'état de terne à la surface des cellules murines.

Les cellules CD11bdullCD27 + se différencient d'un double précurseur de type positif (CD11b + CD27 +) qui, à son tour, donne naissance au type plus mature de cellules NK chez les rongeurs: CD11b + CD27dull.

Les lignées doubles positives et les lignées mates CD11b + CD27 sont caractérisées par l'élimination de leurs cellules cibles et par la sécrétion d'une cytokine appelée interféron (INF-γ). Cependant, ces derniers sont dans quelque chose appelé «sénescence réplicative».

Les trois types de cellules NK sont répartis dans différents tissus. Les cellules CD11bdullCD27 + se trouvent principalement dans les ganglions lymphatiques et la moelle osseuse. Les cellules ternes CD11b + CD27 sont abondantes dans le sang, la rate, les poumons et le foie; pendant ce temps, les cellules doublement positives ont une distribution plus homogène ou systémique.

Chez les humains

Les cellules NK chez l'homme sont également classées en fonction des marqueurs de surface qu'elles expriment, mais dans ce cas elles se différencient par la présence des marqueurs CD56dim et CD56bright. Les exposants «faible» et «clair» se réfèrent respectivement à «sombre» et «clair».

Les différences entre ces cellules résident dans les propriétés de «recherche de cible» de chacune d'elles, qui sont données par la présence de l'un ou l'autre marqueur.

Dans le sang périphérique et la rate des humains, le type principal de cellules NK est connu sous le nom de CD56dimCD16 +, qui expriment généralement la protéine porphyrine et sont cytotoxiques. Ils produisent également de l'IFN-γ à la suite d'une interaction avec des cellules tumorales dans des conditions in vitro.

Les cellules CD56brightCD16- se trouvent dans les ganglions lymphatiques et les amygdales, qui, au lieu de produire de la porphyrine, sécrètent la cytokine IFN-γ en réponse à la stimulation par les interleukines IL-12, IL-15 et IL-18.

Chez l'homme et les rongeurs, on pense que les amygdales et autres organes lymphoïdes secondaires sont les sites de production et de maturation de la plupart des cellules NK.

Certaines études suggèrent qu'il existe une certaine similitude entre les cellules CD56bright humaines et les cellules CD11dull de rongeur en termes de localisation anatomique, de caractéristiques phénotypiques, de contenu cytosolique de perforine, de potentiel prolifératif et d'expression de surface de l'interleukine IL-7R.

Valeurs normales

Ceux-ci ont une demi-vie assez courte (environ 2 semaines) et on pense que chez un être humain adulte, il y a environ 2 billions de cellules en circulation. Ils sont abondants dans le sang, la rate et d'autres tissus lymphoïdes et non lymphoïdes.

Des études montrent que la concentration normale chez les hommes et les femmes adultes est d'environ 200 à 600 cellules par microlitre de sang testé.

Activation et maturation

Tuer les cellules cancéreuses à médiation par les cellules NK (Source: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW via Wikimedia Commons)

L'intensité et la qualité des réponses cytotoxiques des cellules NK dépendent du micro-environnement généré par les cytokines et de l'interaction avec d'autres cellules du système immunitaire, en particulier avec les cellules T, les cellules dendritiques et les macrophages.

Parmi les cytokines activatrices des cellules NK, on ​​trouve les interleukines, spécifiquement IL-12, IL-18 et IL-15; ainsi que l'interféron de type I (IFN-I). L'interféron et les interleukines sont de puissants activateurs de la fonction effectrice des NK.

L'interleukine IL-2 est également impliquée dans la promotion de la prolifération, de la cytotoxicité et de la sécrétion de cytokines par les cellules NK.

L'IL-15 est cruciale pour la différenciation des NK, tandis que l'IL-2 et l'IL-18 sont essentielles pour la maturation ultérieure de ces cellules.

Processus d'activation

Les cellules cytocides naturelles sont activées grâce à la reconnaissance de molécules de soi (un processus connu en anglais sous le nom de «reconnaissance de molécules de soi») qui sont exprimées de manière constitutive en régime permanent.

Dans leurs membranes, ces cellules expriment différents membres d'une famille de protéines de surface qui contiennent deux ou trois domaines de type immunoglobuline dans leurs parties extracellulaires et des motifs similaires aux domaines d'activation des immunorécepteurs via la tyrosine dans leur région intracellulaire.

Chaque cellule NK peut exprimer une ou plusieurs de ces protéines réceptrices, et chaque récepteur est capable de reconnaître une forme spécifique d'une molécule de complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CMH-I).

La reconnaissance entre cette molécule et le récepteur à la surface des cellules cytocides naturelles conduit à la formation d'un complexe avec d'abondants peptides dérivés de protéines «auto».

Les récepteurs sont principalement des protéines inhibitrices qui activent une tyrosine phosphatase qui empêche la cellule d'émettre des réponses normales.

Mécanisme d'action

L'élimination ou la mort médiée par les cellules tueuses naturelles est similaire à celle qui se produit lors de l'action cytolytique des lymphocytes T CD8 (cytotoxiques), bien que la différence soit que les NK sont cytotoxiques constitutives, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas besoin d'être activées avant.

Les NK actifs expriment le ligand FasL, induisant ainsi la mort des cellules cibles qui expriment la protéine Fas à leur surface avec une relative facilité.

Après la formation du FasL / Fas complet, un processus connu sous le nom de "dégranulation" se produit, qui se termine par la libération de porphyrine et de granzymes au niveau des sites de contact intercellulaire.

Tuer les cellules cancéreuses à médiation par les cellules NK (Source: Xu Y, Zhou S, Lam YW, Pang SW via Wikimedia Commons)

Malgré les similitudes susmentionnées, les NK diffèrent des mécanismes médiés par les cellules T cytotoxiques en ce que la reconnaissance de leurs cellules cibles ne dépend pas des protéines du complexe majeur d'histocompatibilité.

Une autre différence est que les cellules NK n'ont pas de système de «mémoire immunitaire», ce qui est démontré par le fait que leur activité n'augmente pas après une seconde exposition à leurs cellules cibles.

Distinction entre cellules saines et infectées

Les cytocides naturels font la distinction entre une cellule saine et une autre infectée ou tumorale (cancéreuse) grâce à un équilibre de signaux d'activation et d'inhibition, qui sont reconnus par des récepteurs de surface spécifiques.

Ces récepteurs sont de deux types: de type lectine (protéines qui se lient aux glucides et autres protéines) et de type immunoglobuline (similaire à la région constante des immunoglobulines).

Dans ce dernier groupe, les KIR (Killer-Cell Immunoglobulin-like receptors) sont reconnus, capables de reconnaître et de lier des formes spécifiques des protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (HLA- B ou HLA-C).

Il est important de noter que les NK "n'attaquent" pas les cellules qui expriment des niveaux normaux de molécules du CMH de classe I, mais ils tuent les cellules qui expriment des molécules étrangères de ce type ou celles dépourvues desdits marqueurs (ce qui est typique des cellules tumorales et infectés par des virus).

Marqueurs

Les NK expriment certains marqueurs membranaires communs pour les monocytes et les granulocytes, et d'autres typiques pour les lymphocytes T.

D'autre part, les cytocides naturels expriment des groupes distincts de marqueurs de surface, mais il n'est pas encore clair si l'hétérogénéité indique des sous-populations cellulaires ou des stades lors de leur activation ou de leur maturation.

Quelques exemples de marqueurs de cellules NK sont:

CD7, CD2 et CD5

Les cellules NK sont dérivées du même parent qui donne naissance aux cellules T. Cette cellule mère exprime généralement les marqueurs CD7, CD2 et parfois CD5.

CD2 est une protéine de poids moléculaire de 50 kDa qui est également présente dans les cellules T. Elle est connue comme une molécule d'adhésion de surface et est impliquée dans l'activation des cellules T.

Le CD5 est normalement présent sur les cellules T et certaines sous-populations de cellules B. C'est un marqueur de 67 kDa et a également des fonctions adhésives.

Le marqueur CD7 est typique des cellules souches hématopoïétiques et a également été trouvé dans certaines sous-populations de cellules T. Il a un poids moléculaire de 40 kDa et fonctionne dans la transduction du signal.

CD11b

Ce récepteur est partagé entre les NK, les monocytes et les granulocytes. Il a un poids moléculaire de 165 kDa et est capable de s'associer à d'autres marqueurs de surface. Ses principales fonctions sont adhésives, notamment lors des processus de phagocytose ou d '«opsonisation».

CD16

C'est un récepteur de 50-70 kDa qui est lié à une molécule transmembranaire de phosphatidyl inositol. Il participe à l'activation des cellules tueuses naturelles et se retrouve également dans les granulocytes et les macrophages.

Il fonctionne également comme un récepteur pour la région constante de la chaîne gamma de certains anticorps.

CD27

Il se trouve dans la plupart des lymphocytes T et est un homodimère de chaîne peptidique de 55 kDa. Il semble être un membre de la famille des récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TNF-R) et est également impliqué dans la co-stimulation des cellules T.

CD56

Ce récepteur est unique aux cellules NK et est composé de chaînes de 135 et 220 kDa. Participe à l'adhésion «homotypique» de ces cellules.

Références

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