Caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK) dans le mélanome métastatique humain

Les cellules Natural Killer (NK) sont de grands lymphocytes granuleux capables de rapidement éliminer des cellules tumorales et des cellules infectées par des virus sans immunisation au préalable. Au cours de ma thèse, j’ai analysé plusieurs paramètres impliqués dans la reconnaissance et la lyse des cellules de mélanome par les NK. J’ai montré à partir d’analyses ex vivo que les NK sanguines de patients atteints de mélanome métastatique (stade III-IV) présentent un faible potentiel lytique. Cependant, de telles NK provenant de patients mélanomes de tout stade clinique activées in vitro par de l’IL-2 lysent efficacement des lignées de mélanome métastatique. L’analyse du phénotype de NK circulantes de patients stade IV a montré une diminution de l’expression du récepteur activateur NKp46/NCR1 comparé aux NK de donneurs sains. J’ai également montré une corrélation positive entre l’expression du NKp46 à la surface des NK et la durée du stade IV. Pour caractériser les NK infiltrant le mélanome, J’ai analysé ex vivo les NK infiltrant des ganglions métastatiques (GG) provenant de 25 patients en stade III. Les GG de patients mélanomes contiennent une population unique de NK CD56brightCD16+ représentant 50% des NK dans ces GG qui expriment fortement les récepteurs NK NCR, NKG2D, KIRs et produisent une plus forte proportion de perforin comparée aux NK CD56brightCD16- ganglionnaires. Les NK immunsélectionnées à partir de GG et activées avec de l’IL-2 ou de l’IL-15 lysent rapidement et efficacement des lignées cellulaires de mélanome. Elles sont caractérisées par des capacités lytiques supérieures aux NK sanguines. De plus, afin d’évaluer l’impact des NK au cours du mélanome, j’ai analysé in situ les NK infiltrant des ganglions sentinelles positive et négatif ainsi que des tumeurs cutanées primaires. Les NK sont faibles dans les GS ; cependant nous avons montré que le nombre de NK infiltrant ces ganglions sentinelles est associé à une plus forte rechute à cinq ans des patients. Les cellules NK infiltrant les tumeurs cutanées sont présentes préférentiellement dans la zone peritumorale et sont très rares dans la tumeur.Chez les patients atteints de mélanome, les NK sanguines et infiltrant les tumeurs ont des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles différentes. Une meilleure compréhension de telles différences doit être prise en compte, ainsi la biologie des NK et de leur modulation au cours du cancer est nécessaire pour développer une stratégie thérapeutique à base de cellules NK efficace.Cytotoxic immune effectors can control the development and growth of certain solid tumours. Among these cytotoxic effectors, NK cells are capable of rapidly eliminating tumour cells and virus-infected cells without prior immunization.The objectives of my thesis were to evaluate the potential role of NK cells in the immune response against melanoma. First, I have characterized the functional status of blood NK cells from melanoma patients at different stages of the disease. I showed that ex vivo NK cells from most advanced stage III-IV patients display low lytic potential. However, IL-2-activated NK cells from patients efficiently lyse melanoma cells and that independently to the clinical stage. Moreover, the expression of the activating receptor NKp46/NCR1 by blood NK cells was decreased in stage IV patients compared to healthy donors, and a positive correlation between NKp46 expression by NK cells and the duration of stage IV was found. I have also characterized ex vivo NK cells infiltrating metastatic lymph nodes (M-LN) from stage III melanoma patients. I have identified in M-LN a unique subpopulation of mature CD56brightCD16+ NK cells that expressed higher NCR, NKG2D, KIRs, and perforin levels than CD56brightCD16- NK cells counterpart. NK cells from M-LN activated with IL-2 or IL-15, rapidly lysed metastatic melanoma cell lines with higher efficiency than autologous blood NK cells. Finally, to determine if NK cells display a prognostic value, I analysed by immunohistochemistry NK cells and other immune cells infiltrating positive and negative sentinel lymph nodes (SLN). SLN are characterized by high densities of macrophages and endothelial cells, even higher in SLN+. Few NK cells and Granzyme B+ cells infiltrate SLNs while CD8+ T cells are numerous. Moreover, numbers of NK cells in SLN correlated with higher rate of 5 year-relapse of patients. Compared to SLN, primary cutaneous melanomas contain high numbers of NK cells that are preferentially localized in the periphery of the tumour and are not related to the Breslow. My findings showed that in melanoma patients, circulating and tumour infiltrating NK cells display unique phenotypic and functional characteristics, indicating that tumour may alter their function. However, they respond to cytokine activation and acquire antitumor lytic potential. In the new landscape of melanoma treatment, NK cells are worthy to be considered for combined treatment with BRAF inhibitors