> L’infection par le cytomégalovirus (CMV) demeure un risque important de malformations congénitales pour les nouveau-nés ; elle constitue aussi une cause de maladies graves chez des patients présentant des déficits immunitaires des cellules T cytotoxiques, en particulier les receveurs de greffes ou les individus infectés par le VIH [1]. Une vulnérabilité à l’infection par le CMV se manifeste aussi chez des patients souffrant de déficiences des cellules natural killer (NK) [2, 3], attestant l’importance de ces cellules dans l’opposition au CMV. En tant que lymphocytes cytotoxiques de l’immunité innée, les cellules NK constituent le premier front de résistance contre l’infection virale [3]. Elles font la différence entre cellules normales et anormales grâce à des récepteurs inhibiteurs et activateurs qui modulent aussi leur activité cytotoxique. Les ligands des récepteurs NK inhibiteurs sont des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH, HLA chez l’homme et H2 chez la souris) de classe I. Comme le CMV empêche l’expression du CMH de classe I, on considérait que les cellules infectées devenaient vulnérables à l’activité cytolytique des cellules NK [4]. Or, l’étude d’un modèle expérimental de résistance naturelle au CMV a apporté de nouvelles preuves en faveur du rôle central des récepteurs NK activateurs dans la reconnaissance spécifique de l’infection et, par la suite, dans son élimination [5].

En effet, lors de l’infection par le CMV, certaines lignées de souris sont relativement « résistantes » et limitent rapidement l’infection par un faible inoculum ; d’autres lignées de souris vulnérables, « sensibles », celles-là, permettent une croissance effrénée du virus et succombent à l’infection [6]. La résistance ou la vulnérabilité dépend d’un locus majeur codant pour les récepteurs NK aux molécules du CMH de classe I appelés LY49 chez la souris [7, 8]. Les gènes Ly49 sont génétiquement liés et présentent des haplotypes très variables en fonction du type et du nombre de gènes [9]. Certains haplotypes Ly49 sont associés à la résistance et d’autres à la susceptibilité au CMV [10]. Il s’avère que le récepteur activateur LY49H est le responsable de la résistance dans certaines lignées de souris [11-13]. LY49H doit se lier à une protéine virale exprimée à la surface des cellules infectées par le CMV [14, 15]. Cette interaction hôte-pathogène mène à l’activation et à la prolifération des cellules NK permettant une élimination rapide de la charge virale dans les 72 heures suivant l’infection. C’était le premier exemple de l’isolement d’une fonction spécifique des cellules NK dans l’infection ; il allait de pair avec l’identification d’un nouveau récepteur de l’immunité innée, Ly49H.

Le travail de Desrosiers et al. [5] a établi l’existence d’un nouveau mécanisme de résistance au CMV impliquant les NK en l’absence de Ly49h. L’étude de ce chercheur et de son équipe met en lumière trois points importants : (1) la souris de laboratoire MA/My est résistante à l’infection par le CMV bien qu’elle porte un haplotype Ly49 semblable à celui des souris vulnérables ; (2) le phénotype de résistance n’est observé que lors d’une combinaison particulière entre les haplotypes Ly49 (chromosome 6) et du CMH de classe I (chromosome 17) ; (3) le récepteur activateur LY49P reconnaît spécifiquement la cellule infectée par CMV dans un contexte CMH de classe I donné. Expérimentalement, l’activité des récepteurs a été testée en utilisant un système rapporteur cellulaire où les récepteurs activateurs sont clonés individuellement ; leur fonction est révélée par l’expression du gène rapporteur de la green fluorescent protein (GFP). Ainsi, lorsque les cellules reporters sont incubées en présence des cellules cibles, la fluorescence de la GFP signale la liaison du récepteur activateur par un ligand sur la cellule cible (Figure 1). Seules les cellules portant le récepteur LY49P ont réussi à reconnaître les cellules infectées par le CMV. Cette reconnaissance est en outre dépendante de la présence de l’haplotype H2^k dans les cellules infectées (Figure 1, A-C). Afin de valider ces résultats et de caractériser plus finement quel produit des gènes H2 joue un rôle dans cette interaction, les mêmes expériences ont été menées en présence d’anticorps monoclonaux dirigés contre les molécules de classe I afin d’inhiber spécifiquement une possible interaction avec Ly49P. En effet, une inhibition de cette interaction a été repérée en présence d’anticorps dirigés contre le produit du gène H2-D^k, et non d’anticorps dirigés contre H2-K^k, (Figure 1, D, E). Ces résultats suggèrent que, dans le contexte d’une infection par le CMV, l’interaction conjointe du récepteur activateur Ly49P et de H2-D^k conduit à l’élimination rapide du virus et détermine la résistance de la souris MA/My à l’infection.

Figure 1. Interaction entre les récepteurs activateurs des cellules NK de MA/My et les molécules de classe I du CMH durant l’infection par le CMV en utilisant le système rapporteur cellulaire. L’émission de la fluorescence verte de la GFP est visible à la lumière ultraviolette. Co-culture des cellules reporters (A) avec les cellules cibles non infectées : absence de sécrétion de la GFP (B) avec les cellules H2bdq infectées par le CMV : absence de sécrétion de la GFP (C) exprimant Ly49P avec les cellules H2k infectées par le CMV : les cellules acquièrent la couleur verte par sécrétion de la GFP. Inhibition de l’interaction entre Ly49P et H2k par un anticorps (D) anti-Ly49P ou (E) anti-H-2Dk : inhibition de la synthèse de la GFP.

 

Ce travail montre que l’interaction entre un récepteur activateur Ly49 et une molécule du CMH-I dépend de l’infection de la cellule cible par le CMV. Il sera important de clarifier si la spécificité de cette liaison dépend d’une protéine virale associée à la molécule du CMH-1, ou si elle relève de la présentation spécifique d’un peptide viral par cette molécule du CMH-1. Il est également surprenant, compte tenu du nombre limité des récepteurs activateurs des cellules NK, qu’au moins deux récepteurs, LY49P et LY49H, soient consacrés à la reconnaissance de l’infection par CMV par des mécanismes différents (Figure 2). Il n’est pas exclu que les récepteurs NK activateurs participent à la reconnaissance d’autres pathogènes. En effet, l’existence d’autres locus de susceptibilité liés à la région Ly49, tels que la susceptibilité au virus herpès simplex 1 ou au virus ectromelia, conforte cette hypothèse.

Figure 2. Modèles de reconnaissance des cellules infectées par le CMV médiée par les récepteurs Ly49 des cellules NK chez la souris. Les lignées de souris consanguines, dessinées en jaune, gris foncé et gris clair, possèdent des répertoires Ly49 et H2 particuliers. Le virus CMV et ses produits sont indiqués en rouge. A. Chez les souris sensibles au CMV, le manque de reconnaissance de la cellule infectée par les récepteurs LY49 activateurs permet la progression de l’infection. B. Chez certaines souris résistantes au CMV, la reconnaissance spécifique de la molécule virale m157 par le récepteur activateur Ly49H induit la lyse des cellules infectées et, en conséquence, la restriction de l’infection. C. Chez la souris résistante MA/My, l’interaction spécifique entre le récepteur activateur LY49P et la molécule H2-Dk sur la cellule infectée induit la lyse de la cellule et la restriction de l’infection chez la souris.

 

Le travail de Desrosiers et de ses collaborateurs ouvre également de nouvelles perspectives pour des études chez l’homme. En effet, les LY49 sont les homologues des killer immunoglobulin-like receptors (KIR) humains. Comme pour les LY49, les KIR se divisent en inhibiteurs et en activateurs et peuvent se lier aux molécules de classe I du CMH. Des études épidémiologiques ont mis en relief des associations entre des combinaisons KIR activateurs/CMH de classe I et certaines pathologies [16, 17]. Ainsi, l’étude de Desrosiers fournit de nouvelles pistes pour l’identification des ligands des KIR activateurs. L’étude de la réponse au CMV humain devra enfin tenir compte des études qui, chez la souris, annoncent l’existence d’un avantage sélectif lié à la présence de multiples génotypes des récepteurs activateurs NK contre l’infection. ‡

 

Références

1. Gandhi MK, Khanna R. Human cytomegalovirus : clinical aspects, immune regulation, and emerging treatments. Lancet Infect Dis 2004 ; 4 : 725-38.

2. Biron CA, Byron KS, Sullivan JL. Severe herpesvirus infections in an adolescent without natural killer cells. N Engl J Med 1989 ; 320 : 1731-5.

3. Biron CA, Nguyen KB, Pien GC, et al. Natural killer cells in antiviral defense : function and regulation by innate cytokines. Annu Rev Immunol 1999 ; 17 : 189-220.

4. Karre K, Ljunggren HG, Piontek G, Kiessling R. Selective rejection of H-2-deficient lymphoma variants suggests alternative immune defence strategy. Nature 1986 ; 319 : 675-8.

5. Desrosiers MP, Kielczewska A, Loredo-Osti JC, et al. Epistasis between mouse Klra and major histocompatibility complex class I loci is associated with a new mechanism of natural killer cell-mediated innate resistance to cytomegalovirus infection. Nat Genet 2005 ; 37 : 593-9.

6. Scalzo AA, Fitzgerald NA, Simmons A, et al. Cmv-1, a genetic locus that controls murine cytomegalovirus replication in the spleen. J Exp Med1990 ; 171 : 1469-83.

7. Depatie C, Chalifour A, Pare C, et al. Assessment of Cmv1 candidates by genetic mapping and in vivo antibody depletion of NK cell subsets. Int Immunol 1999 ; 11 : 1541-51.

8. Scalzo AA, Fitzgerald NA, Wallace CR, et al. The effect of the Cmv-1 resistance gene, which is linked to the natural killer cell gene complex, is mediated by natural killer cells. J Immunol 1992 ; 149 : 581-9.

9. Kane KP, Silver ET, Hazes B. Specificity and function of activating Ly-49 receptors. Immunol Rev 2001 ; 181 : 104-14.

10. Lee SH, Gitas J, Zafer A, et al. Haplotype mapping indicates two independent origins for the Cmv1s susceptibility allele to cytomegalovirus infection and refines its localization within the Ly49 cluster. Immunogenetics 2001 ; 53 : 501-5.

11. Brown MG, Dokun AO, Heusel JW, et al. Vital involvement of a natural killer cell activation receptor in resistance to viral infection. Science 2001 ; 292 : 934-7.

12. Daniels KA, Devora G, Lai WC, et al. Murine cytomegalovirus is regulated by a discrete subset of natural killer cells reactive with monoclonal antibody to Ly49H. J Exp Med 2001 ; 194 : 29-44.

13. Lee SH, Girard S, Macina D, et al. Susceptibility to mouse cytomegalovirus is associated with deletion of an activating natural killer cell receptor of the C-type lectin superfamily. Nat Genet 2001 ; 28 : 42-5.

14. Arase H, Mocarski ES, Campbell AE, et al. Direct recognition of cytomegalovirus by activating and inhibitory NK cell receptors. Science 2002 ; 296 : 1323-6.

15. Smith HR, Heusel JW, Mehta IK, et al. Recognition of a virus-encoded ligand by a natural killer cell activation receptor. Proc Natl Acad Sci USA 2002 ; 99 : 8826-31.

16. Martin MP, Gao X, Lee JH, et al. Epistatic interaction between KIR3DS1 and HLA-B delays the progression to AIDS. Nat Genet 2002 ; 31 : 429-34.

17. Rajagopalan S, Long EO. Understanding how combinations of HLA and KIR genes influence disease. J Exp Med 2005 ; 201 : 1025-9.