Alloréactivité et cellules highlights de l’ASH 2009 Natural killer cells and alloreactivity:

Correspondances en Onco-hématologie - Vol. V - n° 2 - avril-mai-juin 2010
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dossier thématique
Coordinatrice : M.C. Béné
Alloréactivité et cellules
NK : rappels et highlights
de l’ASH 2009
Natural killer cells and alloreactivity:
reminder and highlights of the ASH 2009
P. Chevallier*, C. Retière**, M.C. Béné***
* Service d’hématologie, CHU de Nantes.
** Établissement français du sang,
université de Nantes, et service
d’immunovirologie et de polymorphisme
génétique, EA4271, Nantes.
*** Service d’immunologie, CHU de
Nancy, et Nancy université.
L’
alloréactivité est une réaction immuni-
taire qui se développe lorsqu’un organe
est greffé à un individu dont le système
de reconnaissance du soi (complexe majeur
d’histo compatibilité [CMH] ou système HLA chez
l’homme) diffère de celui du greffon. Cette réaction
fait intervenir 2 contingents cellulaires majeurs,
respectivement des lymphocytes T et des cellules
“natural killer” ou NK. Dans le cas de la greffe de
moelle osseuse, ce sont ces cellules issues du
greffon hématopoïétique immunocompétent qui
reconnaissent ou non le receveur comme étranger.
Cet article a pour objectif de se focaliser sur les
cellules NK et leur rôle dans l’alloréactivité déclen-
chée après l’allogreffe de cellules souches hémato-
poïétiques (CSH), en rappelant tout d’abord les
mécanismes en jeu dans l’interaction donneur/
receveur au sein du complexe NK/CMH, avant
d’évoquer les avancées rapportées cette année
à l’ASH de La Nouvelle-Orléans dans ce domaine.
RAPPEL SUR LES CELLULES NK
Les cellules NK représentent 5 à 16 % de la popu-
lation totale des lymphocytes humains. Ces cel-
lules tueuses “naturelles” appartiennent à une
sous-population de lymphocytes un peu plus
RÉSUMÉ
♦ Après un rappel sur les connaissances
actuelles concernant les cellules NK
et leur rôle dans l’alloréactivité après
greffe
mismatch de cellules souches
hématopoïétiques, nous présentons les
avancées rapportées dans ce domaine
cette année à La Nouvelle-Orléans lors
du congrès ASH 2009. L’alloréactivité
NK est le résultat d’une interaction
entre certains récepteurs activateurs et
inhibiteurs (récepteurs KIR, CD94, NKG2) à
la surface des cellules NK chez le donneur
et certaines molécules du CMH classe 1
chez le receveur, ou réciproquement.
Différents modèles théoriques ont été
proposés pour décrire cette alloréactivité
NK dont l’infl uence bénéfi que, en
particulier dans la LAM, est maintenant
bien démontrée. Les
abstracts avaient
pour thèmes principaux la reconstitution
post-greffe et l’impact pronostique de
certaines paires NK/KIR récepteurs, ainsi
que le rôle de l’alloréactivité NK après
greffe placentaire. Nous en donnons ici
un aperçu.
Mots-clés : NK – Alloréactivité – Récepteur
KIR.
Summary. We fi rst present here a
reminder of what we know currently
concerning NK cells and their role in
alloreactivity after mismatch allograft.
We then report the highlights of the 2009
ASH annual meeting concerning NK cells
and NK alloreactivity, summarizing the
main abstracts presented last year. The
highlights shed light on the reconstitution
post-transplantation and the prognostic
impact of some NK/KIR receptors and on
the role of NK alloreactivity after cord
blood transplant.
Keywords: NK – Alloreactivity – KIR receptor.

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Alloréactivité et cellules NK : rappels et highlights de l’ASH 2009
grands et à cytoplasme plus granuleux que les
autres lymphocytes appelés LGL (large granular
lymphocytes). Elles résultent de la différenciation
de cellules souches lymphoïdes produites par
la moelle osseuse. Initialement, on les a égale-
ment appelées lymphocytes “nuls” du fait de leur
caractère non T (absence d’expression de CD3) et
non B (absence d’expression de CD19).
En revanche, les cellules NK portent à leur sur-
face des antigènes de différenciation leucocytaire
qui leur sont relativement spécifiques, comme
CD16 (ou Fc-gamma récepteur III), CD56 (N-CAM)
ou CD57, ainsi que des marqueurs communs à
d’autres lymphocytes comme CD2, CD8 (parfois),
CD54 (ICAM-1), CD11a/CD18 (LFA-1).
Surtout, les cellules NK expriment toute une série
de récepteurs activateurs ou inactivateurs (1) qui
se répartissent en 2 grandes familles moléculaires
(figure 1).
• Des molécules de la superfamille des immuno-
globulines, très polymorphiques, appelées KIR
(Killer Ig-like Receptors), dont les gènes sont sur
le chromosome 19. Ces récepteurs KIR sont appe-
lés Ly 49 chez la souris. Leur nomenclature tient
compte du fait que les récepteurs KIR activateurs
ont une courte (S pour short) queue intracytoplas-
mique et que les récepteurs KIR inhibiteurs ont
une longue (L) queue intracytoplasmique. Ainsi,
KIR3DL1 désigne un KIR possédant 3 domaines
de la superfamille des immunoglobulines dans
sa portion extracellulaire et une longue portion
intracytoplasmique. Les KIR reconnaissent les
molécules de classe I du CMH.
•Des récepteurs activateurs de la famille des
lectines de type C, invariantes, notamment
CD94 et les NKG2, dont les gènes sont sur le
chromosome 12. Ces récepteurs activateurs sont
également présents sur des lymphocytes T. Ils
reconnaissent les molécules HLA-E, qui sont
des molécules de classe I du CMH, et des molé-
cules structuralement proches, notamment les
MIC (pour MHC class I Chain like gene), MICA
et MICB.
Certaines paires KIR/ligand sont maintenant bien
identifiées : KIR2DL2 et/ou KIR2DL3, présents
chez 100 % des individus, ont pour ligands les
molécules HLA-C de groupe I (présence d’un
résidu lysine en position 80) ; KIR2DL1, présent
chez 97 % des individus, a pour ligands les molé-
cules HLA-C de groupe II (présence d’un résidu
asparagine en position 80) ; KIR3DL1, présent
chez 90 % des individus, reconnaît quant à lui
les molécules HLA du groupe Bw4 (2).
Il existe en fait une expression aléatoire de ces
nombreux récepteurs, et chacun est exprimé par
un sous-ensemble de cellules NK. Ainsi, la popu-
lation NK est la somme de sous-populations qui
expriment des récepteurs différents.
Les cellules NK participent à l’immunité innée ou
naturelle et n’ont pas besoin, contrairement aux
lymphocytes T, d’être “éduquées” pour entraîner
une réponse immunitaire. Elles différencient le soi
du non-soi au sein de l’individu, en recherchant
avec leurs récepteurs la présence de molécules
de CMH de classe I. Elles ont la capacité de recon-
naître et de détruire les cellules dépourvues de
ces molécules HLA tout en épargnant les cellules
saines du soi qui en expriment pratiquement
toutes. Les cellules NK sont éduquées au cours
de leur ontogenèse par un mécanisme appelé
licensing ou “éducation”. Seules les cellules
NK/ KIR ayant rencontré leur ligand HLA au cours
de leur développement sont fonctionnelles, c’est-
à-dire cytotoxiques et capables de produire des
cytokines telles que l’IFNγ.
Figure 1. Les récepteurs NK et leurs ligands. Sur toutes les cellules nucléées, les molécules
de classe I du CMH sont exprimées, constituées d’une chaîne α, codée par le chromosome 6 et
comportant 3 domaines de la superfamille des immunoglobulines (en rose), et une molécule
de β-2 microglobuline, invariante (en bleu), absente dans les molécules de CMH dites “non
classiques” que sont MICA et MICB. Les 2 domaines les plus externes constituent un sillon
présentoir contenant des peptides du soi. Les récepteurs des cellules NK comportent d’une
part des KIR (en vert), constitués de 2 ou 3 domaines (D) extracellulaires de la superfamille
des immunoglobulines, et d’une portion intracytoplasmique courte (S) pour les KIR activa-
teurs ou longue (L) pour les récepteurs inhibiteurs. Sur ces derniers, 1 ou 2 domaines ITIM
(Immunoreceptor TyrosIne-based Inhibition Motif) empêchent la destruction par la cellule
NK de la cellule cible sur laquelle a été reconnue la molécule du CMH correspondante. La
nomenclature des KIR tient compte de ces caractéristiques moléculaires. Il existe aussi des
récepteurs de la famille des lectines C, NKG2 (en outremer) et CD94 (en violet) qui forment
des hétéro- ou des homodimères et utilisent DAP12 (non figuré ici) comme corécepteur.
Molécules de classe I du CMH
HLA-A HLA-B HLA-C
KIR2DS KIR2DL KIR3DS KIR3DL CD94/NKG2n NKG2n/NKG2n
HLA-E MICA, MICB...
Cellule
cible
Cellule
NK

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Les cellules NK sont ainsi activées en permanence,
et leur cytotoxicité spontanée est activée dès lors
que la cible ne porte pas de molécules HLA de
classe I complémentaires des récepteurs KIR inhi-
biteurs de l’individu. Dans le cas contraire, leur
action est inhibée, ce qui permet la non-destruction
du “soi”. La lyse de la cellule cible ne se produit
que si les signaux d’activation surpassent les
signaux d’inhibition. On peut rappeler ici que le
trophoblaste fœtal, qui n’exprime pas les molé-
cules HLA de classe I classiques, exprime en
revanche une molécule HLA unique à ce tissu,
HLA-G, complémentaire d’un KIR inhibiteur des
cellules NK de la mère qui permet à l’embryon de
ne pas être détruit pendant la grossesse (tolé-
rance fœtale).
Une fois activée, la réponse immunitaire médiée
par les NK est similaire à celle des lymphocytes T
cytotoxiques détruisant les cellules cibles par
cytolyse, principalement par la voie perforine/
granzyme. Grâce à la présence de CD16, les cel-
lules NK peuvent également aider les anticorps
à tuer les cellules exprimant la cible qu’ils ont
reconnue (mécanisme de défense dit ADCC pour
Antibody Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity,
ou cytotoxicité cellulaire dépendante des anti-
corps). Après activation, les cellules NK peuvent
aussi libérer plusieurs cytokines (notamment de
l’IFNγ) susceptibles de participer à la destruction
de la cellule cible, d’induire un environnement
infl ammatoire et de stimuler les réponses lym-
phocytaires T.
Ainsi, lorsqu’une infection ou une transformation
maligne provoque un défaut d’expression ou une
perte d’expression des molécules HLA de classe
I spécifi ques d’un individu, rendant le système
des lymphocytes T cytotoxiques aveugle, les cel-
lules NK interviennent spontanément pour tenter
d’éliminer ces variants. À l’inverse, la conserva-
tion ou la surexpression des molécules HLA de
classe I, par les cellules infectées ou malignes
peut être un mécanisme de résistance à l’immu-
nité de type NK.
✔Cellules NK et alloréactivité
L’alloréactivité NK repose sur la présence d’une
incompatibilité (mismatch) entre les KIR d’un
donneur et les ligands (les molécules du CMH de
classe I) d’un receveur. En d’autres termes, les
cellules NK d’un individu X seront alloréactives
(lytiques) vis-à-vis des cellules d’un individu Y
si elles expriment des KIR inhibiteurs pour les-
quels il n’existe pas de ligands CMH de classe I
chez l’individu Y. L’alloréactivité NK intervient
dans les greffes mismatch (haplo-identiques ou
géno/phéno-identiques avec mismatch partiel),
mais aussi dans les greffes où les cellules T du
donneur ne jouent pas le premier rôle (greffons
T-déplétés).
Plusieurs modèles ont été proposés dans le
contexte de la greffe de CSH pour prédire une
alloréactivité NK.
• Le modèle du mismatch ligand/ligand ou de
l’incompatibilité HLA donneur/HLA receveur
(fi gure 2).
Ce modèle, proposé par une équipe italienne
de Pérouse (2) dans le cadre des greffes haplo-
identiques, repose sur la comparaison des allèles
HLA du donneur et du receveur à la recherche de
l’absence, chez le receveur, d’un ligand HLA de
classe I présent chez le donneur. Les cellules NK
greffées, spécifi ques de ce ligand HLA, ne pour-
ront pas être inhibées par les cellules du receveur
et seront donc alloréactives. Elles présenteront
une activité lytique vis-à-vis des cellules du rece-
veur. Cette alloréactivité dans le sens de la prise
de greffe ou de la réaction du greffon contre l’hôte
(Graft Versus Host [GVH]), est un effet favorable
attendu. Lorsque la situation inverse se présente,
c’est-à-dire lorsque les cellules NK résiduelles du
receveur ne sont pas inhibées en raison d’une
non-reconnaissance du CMH de classe I des cel-
lules du donneur, un effet contraire au précédent
peut se produire, autrement dit une alloréactivité
Figure 2. Modèle du mismatch ligand/ligand.
Ligands de groupe C1 et C2
Inhibition des KIR
Cw1 Cw2 Cw4
KIR2DL2 KIR2DL1 KIR3DL1
Absence de ligand du groupe C2
Pas d’inhibition de KIR2DL1
Cw1 Cw2 Cw4
KIR2DL2 KIR2DL1 KIR3DL1
Cellule cible
du donneur
Cellule NK
du donneur
Cellule cible
du receveur
Cellule NK
du receveur

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Alloréactivité et cellules NK : rappels et highlights de l’ASH 2009
dans le sens du rejet avec un effet défavorable
attendu et la perte du greffon.
• Le modèle du mismatch ou de l’incompatibilité
KIR receveur/ligand CMH donneur (figure 3).
Le modèle précédent ne prend en compte que
l’analyse des molécules HLA donneur/receveur.
On peut également étudier l’incompatibilité entre
les KIR du donneur et leurs ligands HLA chez le
receveur. Ce modèle a été proposé par W. Leung
et al. en 2004 (3).
•Le modèle du ligand “manquant” (figure 4).
Il repose sur la constatation que la majorité de la
population de type caucasien (cela ne vaut donc
que pour cette population) exprime la plupart des
KIR spécifiques des molécules HLA de classe I
des groupes C1, C2 et Bw4 (2). L’idée est ainsi
de n’étudier que l’expression des ligands HLA de
classe I chez le receveur, sans tenir compte ni du
HLA ni des KIR du donneur.
• Le modèle du mismatch ou de l’incompatibilité
KIR receveur/KIR donneur.
Ce modèle a été développé par l’équipe nantaise
(5) et repose sur la caractérisation des KIR du
donneur et des KIR du receveur, sans faire inter-
venir l’étude du HLA donneur/receveur.
✔Alloréactivité NK et activité antileucémique
L’activité antileucémique liée à l’alloréactivité
NK est maintenant bien démontrée, depuis les
travaux italiens de 2002 dans le cadre de greffes
haplo-identiques T-déplétées (2). Cette étude
rapportait les résultats de la greffe de cellules
souches chez 112 patients atteints d’une leucémie
aiguë myéloblastique (LAM) de haut risque. La
présence d’une alloréactivité NK dans le sens
donneurreceveur était significativement asso-
ciée à une probabilité supérieure de survie glo-
bale (60 % versus 5 %) et de survie sans rechute
(0 % de rechute versus 75 %) à 5 ans. Le taux de
GVH était également réduit (13,7 % versus 0 %). Le
mécanisme évoqué était la lyse des cellules den-
dritiques présentatrices d’antigènes du receveur
par les cellules NK du donneur. Depuis, d’autres
équipes ont démontré l’utilité complémentaire
de l’alloréactivité NK en termes d’activité anti-
leucémique dans le cadre de greffes non appa-
rentées avec incompatibilité partielle (6). Le
concept d’une alloréactivité NK dans le contexte
des greffes en situation HLA-identique a été aussi
envisagé, bien que le dogme voulant que chaque
cellule NK d’un individu exprime au moins un
récepteur KIR inhibiteur spécifique du soi reste
d’actualité. Le mécanisme évoqué est la présence
de clones NK autoréactifs latents chez le donneur,
qui deviendraient réactifs vis-à-vis des cellules
du receveur après la greffe.
HIGHLIGHTS DE L’ASH 2009
✔ Reconstitution immunitaire NK/KIR récepteur
après allogreffe
La reconstitution du patrimoine NK/KIR après allo-
greffe est encore imparfaitement connue. Deux
abstracts ont cette année abordé ce sujet (7, 8).
J.D. Goldberg et al. (7) ont étudié la reconstitu-
tion T et NK à différents temps (jusqu’à 1 an) après
allogreffe T-déplétée chez 353 patients principa-
lement atteints de leucémies aiguës (65 %) avec
Figure 4. Modèle du ligand manquant.
Absence de ligand du groupe C2
Pas d’inhibition de KIR2DL1
Cw1 Cw2 Cw4
On considère que le donneur de type caucasien a des cellules
NK exprimant les 3 KIR Inhibiteurs des ligands C1, C2 et Bw4.
Figure 3. Modèle du mismatch KIR/ligand.
Absence de ligand du groupe C2
Pas d’inhibition de KIR2DL1
Cw1 Cw2 Cw4
Cellule cible
du receveur
Cellule NK du donneur :
génotypage KIR
identifiant KIR2DL1
KIR2DL1
Cellule cible
du receveur

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un âge médian de 39 ans. Comme dans d’autres
études, une reconstitution précoce du taux global
de lymphocytes à J30 était significativement asso-
ciée à une meilleure survie globale en analyse
univariée (p < 0,001) mais aussi en analyse multi-
variée (p = 0,01), démontrant le caractère indé-
pendant en termes de facteur pronostique de ce
paramètre. De même, une reconstitution précoce
du taux de NK après allogreffe analysée à J60 est
associée dans cette étude à une meilleure survie
globale et sans progression en analyses univariée
(p = 0,01 ; p = 0,01) et multivariée (p = 0,007 ;
p = 0,002). L’impact pronostique favorable est
également observé pour les patients ayant une
reconstitution rapide des T CD4 (analyse à 6 et
12 mois), alors que la reconstitution T CD8 n’in-
fluence pas la survie. La reconstitution T et NK
n’est pas influencée par un sous-type particulier
d’hémopathies. Cette étude confirme l’influence
favorable en termes de survie d’une reconstitution
précoce lymphocytaire T globale et CD4 après allo-
greffe, mais démontre aussi qu’une reconstitution
NK précoce est peut-être encore plus favorable.
Il reste à préciser les facteurs influençant cette
reconstitution afin de pouvoir éventuellement
intervenir pour la potentialiser.
S. Giebel et al. (8) ont étudié chez 83 patients
ayant reçu une greffe myéloablative matchée
T-déplétée de donneur familial (n = 32) ou non
familial (n = 51), ainsi que chez les donneurs,
l’expression sur les cellules NK des récepteurs
KIR2DL1, KIR2DL2/3, KIR3DL1, NKG2A et la
reconstitution lymphocytaire T et B jusqu’à 1 an
après la greffe. Le pourcentage médian de cel-
lules NK exprimant KIR2DL1 augmente au fil du
temps, mais reste significativement en dessous
de celui observé chez les donneurs, qui se situe
aux alentours de 20 % (4,7 %, 5,6 %, 5,9 %, 9,1 %
et 12,6 % à 1 mois, 2 mois, 3 mois, 6 mois et 1 an
après allogreffe). La proportion de cellules NK/
KIR2DL1 post-greffe dépend du type de greffon
utilisé. Elle est plus importante à 1 mois chez les
patients ayant reçu des cellules souches péri-
phériques que chez ceux ayant reçu un greffon
médullaire (p = 0,02). Le pourcentage des cellules
exprimant KIR2DL2/L3 est significativement infé-
rieur à celui observé chez le donneur (≃ 25 %)
jusqu’à J100 avant de se normaliser aux valeurs du
donneur. Curieusement, l’expression de KIR3DL1
diminue progressivement au cours du temps,
alors qu’elle est normale (≃ 18 %) à 1 mois. De
même, l’expression de NKG2A, très élevée initia-
lement (90 % à 1 mois), diminue au fil du temps
pour rejoindre le taux normal observé chez le
donneur (≃ 47 %) à 1 an. L’expression de NKG2A
est également influencée par le type de greffon
(supérieure en cas de greffon médullaire) et par
le fait d’avoir reçu ou non des corticoïdes après la
greffe (60 % versus 48 % [p = 0,04]). Cette étude
démontre qu’il existe des profils différents de
reconstitution des récepteurs KIR après la greffe
et que les traitements reçus après la transplan-
tation peuvent influencer cette reconstitution.
✔ Alloréactivité NK et greffe de sang placen-
taire (CBT)
Le modèle de la greffe placentaire — où une com-
patibilité CMH parfaite n’est pas nécessaire du fait
de la présence de cellules T naïves non éduquées
dans le greffon — représente un domaine de choix
pour l’étude de l’alloréactivité NK. Néanmoins,
celle-ci a été peu explorée dans le contexte des
greffes de sang de cordon (9).
Deux abstracts se sont focalisés sur cette ques-
tion à l’ASH 2009 (10, 11). A. Ruggeri et al. (10)
ont analysé l’impact d’une alloréactivité NK
favorable dans le sens GVH dans une cohorte
de 137 patients, composée essentiellement
d’enfants (n = 124 ; âge médian : 3 ans) por-
teurs d’hémopathies non malignes et recevant
une greffe placentaire à conditionnement myé-
loablatif (48 %) ou atténué (52 %). Pour 23 % et
22 % des patients, il existait une incompatibilité
ligand/ligand intéressant les molécules HLA de
classe I des groupes 1 ou 2 dans le sens GVH et
dans le sens rejet. Cette étude démontre que ni la
prise de greffe ni la survie ne sont influencées par
l’incompatibilité NK ligand/ligand. L’incidence de
GVH aiguë était de 21 %, et seuls 10 % des patients
avec un mismatch NK ligand/ligand favorable
ont présenté une GVH aiguë de grade II-IV. De
manière intéressante, cette étude démontre que
dans ce contexte d’hémopathies non malignes,
l’alloréactivité NK joue probablement un faible
rôle, contrairement à ce qui est observé dans les
cancers hématologiques, en particulier la LAM.
Les auteurs concluent que la caractérisation du
mismatch NK ligand/ligand ne doit pas interve-
nir dans le choix du greffon placentaire dans ce
contexte.
L. Farnault et al. (11) se sont intéressés à la
réponse immune NK chez des enfants présentant
une infection virale à cytomégalovirus (CMV) ou
Epstein-Barr virus (EBV) après une greffe placen-
taire. Ils démontrent que les NK sont alors forte-
ment activées, avec une surexpression de NKG2A
et NKG2C, mais aussi de CD57 ; cette activation ne
se traduit cependant pas par une clairance virale.