Les associations potentielles de gènes KIR avec la susceptibilité/résistance au développement de la maladie de Crohn

La famille des gènes KIR « Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor » comprend six gènes activateurs, d'autres étant des gènes inhibiteurs. En raison des différences haplotypiques, les humains diffèrent entre eux par le nombre des gènes KIR activateurs hérités. Ils peuvent hériter de zéro à un nombre complet de six de ces gènes. Dans cette étude, nous voulons investiguer si cette variation du nombre de ces gènes KIR activateurs est impliquée avec une association à la maladie de Crohn (MC), qui est une maladie inflammatoire chronique du tractus gastro-intestinal dans laquelle des facteurs génétiques jouent un rôle important. L'approche du" candidate gene" a été utilisée pour génotyper six gènes KIR activateurs des cas et des contrôles dans trois cohortes indépendantes (Montréal, Ottawa et Winnipeg) par PCR en utilisant des amorces spécifiques, l’usage de la régression logistique inconditionnelle nous permet de déterminer la présence de cette association. Notre étude démontre une forte association entre la plupart des gènes et la MC dans les trois cohortes. Après une analyse globale pour toutes les cohortes quatre des gènes démontrent une forte association avec la maladie. Nous avons également étudié l'expression des récepteurs KIR et non-KIR et des différentes intégrines sur les cellules NK du sang périphérique chez les patients atteints de la maladie vis-à-vis des sujets témoins en bonne santé. De plus, nous avons également déterminé l'historique de la dégranulation et le potentiel cytotoxique des cellules NK en utilisant du sang périphérique fraîchement isolé provenant des patients MC et des sujets témoins sains. Nos résultats montrent que les cellules NK des patients atteints de la MC expriment des niveaux plus élevés des KIR activateurs ainsi que d'autres récepteurs activateurs non-KIR. Les cellules NK provenant des patients également expriment des niveaux accrus de différentes « gut-homing » intégrines. De plus, les cellules NK de ces patients ont démontré une dégranulation et un potentiel cytotoxique plus élevé. En générale, cette étude montre que les gènes KIR activateurs confèrent un risque de développer la MC chez les enfants et les adultes et que les cellules NK du sang périphérique chez les patients sont plus actives et plus cytotoxiques comparées aux individus sains. Nos résultats nous offrent de nouvelles perspectives sur l'immuno-pathogenèse de la maladie et pourraient être utiles dans le traitement en développant de nouvelles immunothérapies.The KIR (Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor) gene family comprises six activating genes, others being inhibitory ones. Due to the existence of different KIR haplotypes, humans differ from one another in the number of inherited activating KIR genes. They may inherit zero to a full complement of six of these genes. The KIR gene variations have been shown to affect human’s susceptibility to a wide variety of human diseases. In this study, we sought to determine whether variations in the numbers of activating KIR gene in humans bear any associations with Crohn disease (CD), a chronic inflammatory disease of the gastrointestinal tract in which genetic factors have been shown to play an important role. We used the candidate gene approach, whereby we genotyped cases and controls for all six activating KIR genes by PCR using gene-specific primers in three independent cohorts (Montreal, Ottawa and Winnipeg) of Canadian Caucasian CD patients and determined associations using unconditional logistic regression. We observed strong associations between most of the genes and CD in all the three cohorts of the patients. An overall analysis for all the cohorts showed strong associations with four of the genes. We also investigated the expression of KIR and non-KIR receptors and different integrins on peripheral blood NK cells in Crohn disease (CD) patients vis-a-vis healthy control subjects. Furthermore, we also determined recent degranulation history and cytotoxic potential of NK cells using freshly isolated peripheral blood from both CD patients and healthy control subjects. Our results show that NK cells from CD patients expressed higher levels of activating KIR as well as other non-KIR activating receptors. They also showed increased frequencies of the cells expressing these receptors. NK cells from the patients also expressed increased levels of different gut-homing integrin molecules. Furthermore, NK cells from CD patients showed a recent history of increased cytotoxic events and exhibited higher cytotoxicity. Collectively, this study shows that activating KIR genes confer risk for CD in both children and adults and peripheral blood NK cells in CD patients are more activated and more cytotoxic compared with their counterparts from healthy individuals. Our results provide novel insights on the immuno-pathogenesis of the disease and bear implications for devising novel immunotherapies

Études sur le rôle d’IL-18 dans l’immunopathogénèse du SIDA

Le virus de l’immunodéficience humaine ou VIH est l’agent qui cause le SIDA. Le VIH donne lieu à une dérégulation dans la production de certaines cytokines qui ont un rôle immunologique très important chez les patients infectés. L’IL-18, autrement nommé facteur inducteur d’IFN-γ, est une cytokine pro-inflammatoire qui affecte le système immunitaire de façon importante. Son activité est régulée par l’"IL-18 Binding Protein" (IL-18BP), une autre cytokine qui se lie avec l’IL-18 et inhibe son activité biologique. Des études ultérieures ont montré des niveaux élevés d’Il-18 chez les patients infectés par le VIH par rapport aux personnes saines. Cependant, aucune étude n’a été réalisée concernant la production d’IL-18BP chez ces patients. Due à sa relevance dans la régulation de l’IL-18, nous avons étudié l’effet de l’infection par le VIH sur l’équilibre entre ces deux facteurs et l’impact de cet équilibre sur l’homéostasie des cellules NK. Nous avons mesuré les taux de l’IL-18 et de l’IL-18BP circulantes dans les sérums des patients infectés par le VIH en les comparants avec le même nombre de personnes saines et séronégatives. Nous avons aussi déterminé le nombre total des différents sous-types de cellules NK et analysé l’activité des cellules NK (Natural Killer). Finalement nous avons cherché à déterminer si l’IL-18 pouvait induire l’apoptose des cellules NK en activant l’expression de Fas ligand. Nos résultats nous démontrent que les patients infectés par le VIH ont trois fois plus d’IL-18 que les donneurs sains. Cependant les niveaux d’IL-18BP sont plus bas chez les patients infectés comparés aux donneurs sains. Alors, le ratio IL-18/IL-18BP est augmenté chez les patients infectés, ce qui entraîne une grande quantité d’IL-18 libre et biologiquement active circulante dans leur organisme. Nos études démontrent que chez ces patients, les concentrations d’IL-18 sont en corrélation négative avec l’activité cytotoxique de leurs cellules NK. Nos études in vitro démontrent que le traitement des cellules NK par l’IL-18 induit de façon fratricide leur apoptose en augmentant l’expression de Fas ligand. Finalement, cette production non coordonnée de ces deux facteurs pourrait contribuer à une immunopathologie induite par l’IL-18 en entraînant une apoptose fratricide des cellules NK qui possèdent un rôle important dans la réponse antivirale. Le dérèglement de l’homéostasie des cellules NK pourrait donc contribuer à la pathogenèse induite par le VIH.HIV-1, the causative agent of AIDS, induces a deregulated production of several immunologically important cytokines in the infected persons. One of these cytokines is IL-18: a powerful proinflammatory cytokine that can regulate both innate and adaptive immune responses. In vivo, its activity is tightly regulated by IL-18 Binding Protein (IL-18BP), another cytokine that specifically binds and neutralizes IL-18 with high affinity. Previous studies have shown that IL-18 concentrations are significantly increased in the circulation of HIV-infected AIDS patients compared to those in healthy people. However, it is not yet clear how the increased levels of this cytokine affect the development of AIDS in HIV infected persons. Furthermore, little is known concerning the production of IL-18 antagonist (IL-18BP) in these patients. These issues were addressed in the studies presented in this thesis. We measured levels of IL-18 and IL-18BP in the sera of HIV-infected patients by using commercial ELISA kits and compared them with the values obtained from a similar number of healthy HIV-seronegative persons. We also determined the absolute and total number of different NK cell subsets and NK cell activity in the peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of these individuals. Finally we determined the effects of recombinant human IL-18 as well as of IL-18-rich sera from AIDS patients on cytolytic activity and survival of human NK cells. Our results show that sera from HIV- infected patients contain up to 3 fold higher levels of IL-18 compared to the sera from healthy people. However, levels of IL-18BP were lower in the infected individuals compared to the healthy ones. Consequently, IL-18/IL-18BP ratio is increased in the patients resulting in a further increase in the concentrations of biologically active IL-18 in the circulation of these patients. Our results show that the concentrations of IL-18 correlated inversely with NK cell numbers as well as with their cytolytic activity in the infected persons. These results suggested the involvement of IL-18 in the disappearance of NK cells that prompted us to determine the potential cytocidal effects of this cytokine on human NK cells. The results from our in vitro experiments show that recombinant human IL-18 and IL-18-rich sera from AIDS patients caused apoptosis in a human NK cell line as well as in primary human NK cells. Anti-FasL antagonist antibodies inhibited this cell death. In a series of experiments, we found that IL-18 enhances expression of FasL but does not affect the expression of Fas on human NK cells. In vitro IL-18 also stimulated transcription from human FasL promoter. Furthermore, the cytokine also enhanced susceptibility of NK cells to Fas-mediated death, as it decreased the expression of an anti-apoptotic protein Bcl-XL. Our study shows that enhanced IL-18 bioactivity in HIV-infected patients may contribute to the pathogenesis of AIDS by disrupting NK cell homoeostasis

L’interleukine-21, une cytokine clé dans le contrôle du VIH et d’autres infections virales chroniques

La différenciation et les fonctions effectrices des cellules immunes sont principalement contrôlées par les cytokines. L’infection par les virus entraîne souvent des dysfonctionnements de la réponse immunitaire. Ces dérèglements se manifestent par une sécrétion altérée des cytokines et une dérégulation de leurs effets biologiques. Parmi celles-ci, on trouve l’interleukine-21 (IL-21), une cytokine récemment découverte qui exerce des effets multiples et pléïotropes sur les cellules immunes et joue un rôle indispensable dans le contrôle des infections virales aiguës et chroniques. Cette revue présente les connaissances actuelles concernant les effets biologiques de l’IL-21 sur la réponse immunitaire, et discute son rôle dans la mise en place de la réponse immune antivirale, et en particulier celle dirigée contre le VIH-1 (virus de l’immunodéficience humaine). L’IL-21 est présentée comme un nouvel agent thérapeutique et un « adjuvant » potentiellement utilisable dans des stratégies de vaccination contre les infections virales

Le

Au cours de la dernière décennie, de considérables progrès ont été réalisés dans la compréhension des mécanismes d’action des cellules NK, et spécialement dans les processus de reconnaissance et de lyse des cellules cibles. Ces percées pourraient conduire à de nouvelles applications cliniques recrutant les cellules NK comme outils thérapeutiques lors de greffes de moelle osseuse chez les patients atteints de leucémies. Cependant, les propriétés potentielles des cellules NK applicables dans le traitement de tumeurs solides restent à ce jour faiblement exploitées. Nous examinons dans cet article l’immunobiologie des cellules NK sur laquelle se fonde leur possible utilisation en tant qu’agents thérapeutiques en consignant les limites et les problèmes auxquels les scientifiques seront exposés

Phenotypic and Functional Changes in Peripheral Blood Natural Killer Cells in Crohn Disease Patients

We investigated activation status, cytotoxic potential, and gut homing ability of the peripheral blood Natural Killer (NK) cells in Crohn disease (CD) patients. For this purpose, we compared the expression of different activating and inhibitory receptors (KIR and non-KIR) and integrins on NK cells as well as their recent degranulation history between the patients and age-matched healthy controls. The study was conducted using freshly obtained peripheral blood samples from the study participants. Multiple color flow cytometry was used for these determinations. Our results show that NK cells from treatment-naïve CD patients expressed higher levels of activating KIR as well as other non-KIR activating receptors vis-à-vis healthy controls. They also showed increased frequencies of the cells expressing these receptors. The expression of several KIR and non-KIR inhibitory receptors tended to decrease compared with the cells from healthy donors. NK cells from the patients also expressed increased levels of different gut-homing integrin molecules and showed a history of increased recent degranulation events both constitutively and in response to their in vitro stimulation. Furthermore, treatment of the patients tended to reverse these NK cell changes. Our results demonstrate unequivocally, for the first time, that peripheral blood NK cells in treatment-naïve CD patients are more activated and are more poised to migrate to the gut compared to their counterpart cells from healthy individuals. Moreover, they show that treatment of the patients tends to normalize their NK cells. The results suggest that NK cells are very likely to play a role in the immunopathogenesis of Crohn disease

Potential Role of Interleukin-18 in the Immunopathogenesis of AIDS: Involvement in Fratricidal Killing of NK Cells▿

We had shown earlier that the concentrations of circulating interleukin-18 (IL-18) are increased significantly in human immunodeficiency virus (HIV)-infected persons compared to HIV-seronegative healthy subjects. In the present study, we investigated the consequences of these elevated levels of IL-18 on natural killer (NK) cells and the immunopathogenesis of AIDS. We show here an inverse correlation between IL-18 concentrations and absolute numbers of various subsets of NK cells in infected persons. Recombinant human IL-18 caused increased death of a human NK cell line, as well as of primary human NK cells in vitro. The IL-18-mediated cell death was dependent upon Fas-FasL interactions and tumor necrosis factor alpha. IL-18 induced the expression of FasL on NK cells, increased the transcription from the human FasL promoter, reduced the expression of Bcl-XL in NK cells, and increased their sensitivity to FasL-mediated cell death. These results suggest that increased IL-18 concentrations present in the circulation of HIV-infected persons contribute to the immunopathogenesis of AIDS by altering NK cell homeostasis