34 resultados para PAMPs


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Background Chlamydia trachomatis infection results in reproductive damage in some women. The process and factors involved in this immunopathology are not well understood. This study aimed to investigate the role of primary human cellular responses to chlamydial stress response proteases and chlamydial infection to further identify the immune processes involved in serious disease sequelae. Results Laboratory cell cultures and primary human reproductive epithelial cultures produced IL-6 in response to chlamydial stress response proteases (CtHtrA and CtTsp), UV inactivated Chlamydia, and live Chlamydia. The magnitude of the IL-6 response varied considerably (up to 1000 pg ml-1) across different primary human reproductive cultures. Thus different levels of IL-6 production by reproductive epithelia may be a determinant in disease outcome. Interestingly, co-culture models with either THP-1 cells or autologous primary human PBMC generally resulted in increased levels of IL-6, except in the case of live Chlamydia where the level of IL-6 was decreased compared to the epithelial cell culture only, suggesting this pathway may be able to be modulated by live Chlamydia. PBMC responses to the stress response proteases (CtTsp and CtHtrA) did not significantly vary for the different participant cohorts. Therefore, these proteases may possess conserved innate PAMPs. MAP kinases appeared to be involved in this IL-6 induction from human cells. Finally, we also demonstrated that IL-6 was induced by these proteins and Chlamydia from mouse primary reproductive cell cultures (BALB/C mice) and mouse laboratory cell models. Conclusions We have demonstrated that IL-6 may be a key factor for the chlamydial disease outcome in humans, given that primary human reproductive epithelial cell culture showed considerable variation in IL-6 response to Chlamydia or chlamydial proteins, and that the presence of live Chlamydia (but not UV killed) during co-culture resulted in a reduced IL-6 response suggesting this response may be moderated by the presence of the organism.

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Periodontal Disease affects the supporting structures of the teeth and is initiated by a microbial biofilm called dental plaque. Severity ranges from superficial inflammation of the gingiva (gingivitis) to extensive destruction of connective tissue and bone leading to tooth loss (periodontitis). In periodontitis the destruction of tissue is caused by a cascade of microbial and host factors together with proteolytic enzymes. Matrix metalloproteinases (MMPs) are known to be central mediators of the pathologic destruction in periodontitis. Initially plaque bacteria provide pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) which are sensed by Toll-like receptors (TLRs), and initiate intracellular signaling cascades leading to host inflammation. Our aim was to characterize TNF-α (tumor necrosis factor-alpha) and its type I and II receptors in periodontal tissues, as well as, the effects of TNF-α, IL-1β (interleukin-1beta) and IL-17 on the production and/or activation of MMP-3, MMP-8 and MMP-9. Furthermore we mapped the TLRs in periodontal tissues and assessed how some of the PAMPs binding to the key TLRs found in periodontal tissues affect production of TNF-α and IL-1β by gingival epithelial cells with or without combination of IL-17. TNF-α and its receptors were detected in pericoronitis. Furthermore, increased expression of interleukin-1β and vascular cell adhesion molecule-1 was found as a biological indicator of TNF-α ligand-receptor interaction. MMP-3, -8, and 9 were investigated in periodontitis affected human gingival crevicular fluid and gingival fibroblasts produced pro-MMP-3. Following that, the effect of IL-17 was studied on MMP and pro-inflammatory cytokine production. IL-17 was increased in periodontitis and up-regulated IL-1β, TNF-α, MMP-1 and MMP-3. We continued by demonstrating TLRs in gingival tissues, in which significant differences between patients with periodontitis and healthy controls were found. Finally, enzyme-linked immunosorbent assays were performed to show that the gingival cells response to inflammatory responses in a TLR-dependent manner. Briefly, this thesis demonstrates that TLRs are present in periodontal tissues and present differences in periodontitis compared to healthy controls. The cells of gingival tissues respond to inflammatory process in a TLR-dependent manner by producing pro-inflammatory cytokines. During the destruction of periodontal tissues, the release (IL-1β and TNF-α) and co-operation with other pro-inflammatory cytokines (IL-17), which in turn increase the inflammation and thus be more harmful to the host with the increased presence of MMPs (MMP-1, MMP-3, MMP-8, MMP-9) in diseased over healthy sites.

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Innate immunity and host defence are rapidly evoked by structurally invariant molecular motifs common to microbial world, called pathogen associated molecular patterns (PAMPs). In addition to PAMPs, endogenous molecules released in response to inflammation and tissue damage, danger associated molecular patterns (DAMPs), are required for eliciting the response. The most important PAMPs of viruses are viral nucleic acids, their genome or its replication intermediates, whereas the identity and characteristics of virus infection-induced DAMPs are poorly defined. PAMPs and DAMPs engage a limited set of germ-line encoded pattern recognition receptors (PRRs) in immune and non-immune cells. Membrane-bound Toll-like receptors (TLRs), cytoplasmic retinoic acid inducible gene-I (RIG-I)-like receptors (RLRs) and nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor (NLRs) are important PRRs involved in the recognition of the molecular signatures of viral infection, such as double-stranded ribonucleic acids (dsRNAs). Engagement of PRRs results in local and systemic innate immune responses which, when activated against viruses, evoke secretion of antiviral and pro-inflammatory cytokines, and programmed cell death i.e., apoptosis of the virus-infected cell. Macrophages are the central effector cells of innate immunity. They produce significant amounts of antiviral cytokines, called interferons (IFNs), and pro-inflammatory cytokines, such as interleukin (IL)-1β and IL-18. IL-1β and IL-18 are synthesized as inactive precursors, pro-IL-1β and pro-IL-18, that are processed by caspase-1 in a cytoplasmic multiprotein complex, called the inflammasome. After processing, these cytokines are biologically active and will be secreted. The signals and secretory routes that activate inflammasomes and the secretion of IL-1β and IL-18 during virus infections are poorly characterized. The main goal of this thesis was to characterize influenza A virus-induced innate immune responses and host-virus interactions in human primary macrophages during an infection. Methodologically, various techniques of cellular and molecular biology, as well as proteomic tools combined with bioinformatics, were utilized. Overall, the thesis provides interesting insights into inflammatory and antiviral innate immune responses, and has characterized host-virus interactions during influenza A virus-infection in human primary macrophages.

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Background: The DExD/H domain containing RNA helicases such as retinoic acid-inducible gene I (RIG-I) and melanoma differentiation-associated gene 5 (MDA5) are key cytosolic pattern recognition receptors (PRRs) for detecting nucleotide pathogen associated molecular patterns (PAMPs) of invading viruses. The RIG-I and MDA5 proteins differentially recognise conserved PAMPs in double stranded or single stranded viral RNA molecules, leading to activation of the interferon system in vertebrates. They share three core protein domains including a RNA helicase domain near the C terminus (HELICc), one or more caspase activation and recruitment domains (CARDs) and an ATP dependent DExD/H domain. The RIG-I/MDA5 directed interferon response is negatively regulated by laboratory of genetics and physiology 2 (LGP2) and is believed to be controlled by the mitochondria antiviral signalling protein (MAVS), a CARD containing protein associated with mitochondria. Results: The DExD/H containing RNA helicases including RIG-I, MDA5 and LGP2 were analysed in silico in a wide spectrum of invertebrate and vertebrate genomes. The gene synteny of MDA5 and LGP2 is well conserved among vertebrates whilst conservation of the gene synteny of RIG-I is less apparent. Invertebrate homologues had a closer phylogenetic relationship with the vertebrate RIG-Is than the MDA5/LGP2 molecules, suggesting the RIG-I homologues may have emerged earlier in evolution, possibly prior to the appearance of vertebrates. Our data suggest that the RIG-I like helicases possibly originated from three distinct genes coding for the core domains including the HELICc, CARD and ATP dependent DExD/H domains through gene fusion and gene/domain duplication. Furthermore, presence of domains similar to a prokaryotic DNA restriction enzyme III domain (Res III), and a zinc finger domain of transcription factor (TF) IIS have been detected by bioinformatic analysis. Conclusion: The RIG-I/MDA5 viral surveillance system is conserved in vertebrates. The RIG-I like helicase family appears to have evolved from a common ancestor that originated from genes encoding different core functional domains. Diversification of core functional domains might be fundamental to their functional divergence in terms of recognition of different viral PAMPs.

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本论文采用连续互穿网络技术,自由基的水溶液聚合,制备了一系列pH敏感的互穿网络的水凝胶膜,详细的研究了它们的性质,并探讨了其在药物输送体系潜在的应用。 用溶液聚合和化学交联方法合成了一系列PVA/PAA,PAA-co-PAMPS/PVA全互穿网络水凝胶膜,用红外光谱、DSC、SEM表征了网络的结构特征,并系统的研究了在不同介质中的溶胀性质、机械性质和吸湿性。 用水相沉淀聚合和同时采用化学交联又有物理缠结的互穿网络思想,制备了具有纳米结构、pH敏感的水凝胶膜,进一步得到了透明的PHEMA的水凝胶膜。SEM,FTIR光谱,和紫外可见光谱表征了多重互穿网络的特征。DSC分析表明这种方法使互不相容的PVA, PHEMA 和PMA具有热力学相容性。溶胀和去溶胀动力学表明由于其纳米结构使这种多重的IPN具有快速的响应;且透明的膜具有高的水含量。 本论文的创新之处是同时采用化学交联又有物理缠结的互穿网络技术制备了纳米结构的含PHEMA的水凝胶膜,解决了PHEMA与PVA、PAA、PMA不相容的问题,并进一步获得了溶胀透明的水凝胶膜,透光率最高可达93%。这种方法单体含量低,方便简单,避免了使用有机溶剂,有利于生物医学应用。

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Lipopolysaccharide and beta-1, 3-glucan binding protein (LGBP) is a kind of pattern recognition receptor, which can recognize and bind LPS and beta-1, 3-glucan, and plays curial roles in the innate immune defense against Gram-negative bacteria and fungi. In this study, the functions of LGBP from Zhikong scallop Chlamys farreri performed in innate immunity were analyzed. Firstly, the mRNA expression of CfLGBP in hemocytes toward three typical PAMPS stimulation was examined by realtime PCR. It was up-regulated extremely (P < 0.01) post stimulation of LPS and beta-glucan, and also exhibited a moderate up-regulation (P < 0.01) after PGN injection. Further PAMPs binding assay with the polyclonal antibody specific for CfLGBP proved that the recombinant CfLGBP (designated as rCfLGBP) could bind not only LPS and beta-glucan, but also PGN in vitro. More importantly, rCfLGBP exhibited obvious agglutination activity towards Gram-negative bacteria Escherichia coil, Gram-positive bacteria Bacillus subtilis and fungi Pichia pastoris. Taking the results of immunofluorescence assay into account, which displayed CfLGBP was expressed specifically in the immune cells (hemocytes) and vulnerable organ (gill and mantle), we believed that LGBP in C farreri, serving as a multi-functional PRR, not only involved in the immune response against Gram-negative and fungi as LGBP in other invertebrates, but also played significant role in the event of anti-Gram-positive bacteria infection. As the first functional research of LGBP in mollusks, our study provided new implication into the innate immune defense mechanisms of C. farreri and mollusks. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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The globular C1q-domain-containing (C1qDC) proteins are a family of versatile pattern recognition receptors via their globular C1q (gC1q) domain to bind various ligands including several PAMPs on pathogens. In this study, a new gC1q-domain-containing protein (AiC1qDC-1) gene was cloned from Argopecten irradians by rapid amplification of cDNA ends (RACE) approaches and expressed sequence tag (EST) analysis. The full-length cDNA of AiC1qDC-1 was composed of 733 bp, encoding a signal peptide of 19 residues and a typical gC1q domain of 137 residues containing all eight invariant amino acids in human C1qDC proteins and seven aromatic residues essential for effective packing of the hydrophobic core of AiC1qDC-1. The gC1q domain of AiC1qDC-1, which possessed the typical 10-stranded beta-sandwich fold with a jelly-roll topology common to all C1q family members, showed high homology not only to those of Cl qDC proteins in mollusk but also to those of C1qDC proteins in human. The AiC1qDC-1 transcripts were mainly detected in the tissue of hepatopancreas and also marginally detectable in adductor, heart, mantle, gill and hemocytes by fluorescent quantitative real-time PCR. In the microbial challenge experiment, there was a significant up-regulation in the relative expression level of AiC1qDC-1 in hepatopancreas and hemocytes of the scallops challenged by fungi Pichia pastoris GS115, Gram-positive bacteria Micrococcus luteus and Gram-negative bacteria Listonella anguillarum. The recombinant AiC1qDC-1 (rAiC1qDC-1) protein displayed no obvious agglutination against M. luteus and L. anguillarum, but it aggregated P. pastoris remarkably. This agglutination could be inhibited by D-mannose and PGN but not by LPS, glucan or D-galactose. These results indicated that AiC1qDC-1 functioned as a pattern recognition receptor in the immune defense of scallops against pathogens and provided clues for illuminating the evolution of the complement classical pathway. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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C-type lectins are a superfamily of carbohydrate-recognition proteins which play crucial roles as pattern recognition receptors (PRRs) in the innate immunity. In this study, the full-length cDNA of a C-type lectin was cloned from scallop Chlamys farreri (designated as Cflec-5) by expression sequence tag (EST) analysis and rapid amplification of cDNA ends (RACE) approach The full-length cDNA of Cflec-5 was of 1412 bp. The open reading frame encoded a polypeptide of 153 amino acids, including a signal sequence and a conserved carbohydrate-recognition domain with the EPN motif determining the mannose-binding specificity The deduced amino acid sequence of Cflec-5 showed high similarity to members of C-type lectin superfamily. The quantitative real-time PCR was performed to investigate the tissue distribution of Cflec-5 mRNA and its temporal expression profiles in hemocytes post pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) stimulation. In healthy scallops, the Cflec-5 mRNA was mainly detected in gill and mantle, and marginally in other tissues The mRNA expression of Cflec-5 could be significantly induced by lipopolysaccharide (LPS) and glucan stimulation and reached the maximum level at 6 h and 12 h, respectively But its expression level did not change significantly during peptidoglycan (PGN) stimulation The function of Cflec-5 was investigated by recombination and expression of the cDNA fragment encoding its mature peptide in Escherichia coli Rosetta Gami (DE3) The recombinant Cflec-5 agglutinated Pichia pastoris in a calcium-independent way The agglutinating activity could be inhibited by D-mannose. LPS and glucan, but not by D-galactose or PGN. These results collectively suggested that Cflec-5 was involved in the innate Immune response of scallops and might contribute to nonself-recognition through its interaction with various PAMPs (C) 2010 Elsevier Ltd All rights reserved

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扇贝是我国海水养殖的重要品种,但自1994年以来,养殖扇贝陆续爆发的大规模死亡,不但造成了巨大的经济损失,而且直接威胁到现有产业的生存和发展。引起扇贝大规模死亡原因是多方面的,其主要原因是养殖环境恶化、扇贝种质衰退和抗病力下降。因此,深入研究扇贝免疫防御机制,探讨提高机体抗病力的有效途径和方法,改良种质和培育抗病品系,无疑是解决目前困扰扇贝养殖业健康可持续发展的必经之路。 Toll样受体(TLRs)家族是新近发现的模式识别受体(PRRs),参与识别病原体相关的分子模式(PAMPs),在天然免疫系统中起着非常重要的作用。哺乳动物中Toll样受体信号通路还参与诱导树枝状细胞成熟、参与免疫耐受、参与凋亡发生发展、介导非感染性因素的识别等,被视为联系天然免疫和获得性免疫的桥梁。同时果蝇的Toll信号通路也是不具备获得性免疫的果蝇赖以抵御病毒、细菌和真菌感染,介导天然免疫反应的重要信号通路。 本研究采用大规模EST测序方法,结合Genome Walker库的构建和cDNA末端快速扩增技术,从栉孔扇贝克隆得到CfToll-1、CfMyd88、CfTRAF6和CfCactus这四个Toll样受体信号通路基因的全长cDNA,同时用荧光实时定量PCR技术检测了这些基因的组织分布及在脂多糖(LPS)和肽聚糖(PGN)刺激下的表达规律。 栉孔扇贝Toll样受体(CfToll-1)的cDNA序列全长4308 bp,包含5’非翻译区(UTR)211 bp,3597 bp的开放阅读框,500 bp的3’UTR,最后为18个腺嘌呤的ploy A 尾巴。开放阅读框编码1198个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为137.41kd,估计的等电点为5.62,该多肽有信号肽,具有一个预测的跨膜区,因此是一种跨膜蛋白。经BLAST比对,CfToll-1基因与节肢动物多种Toll蛋白高度的相似性。SMART(Simple Modular Architecture Research Tool)软件分析,CfToll-1包含典型的Toll样受体的结构:富含亮氨酸的重复序列的胞外区(leucine-rich repeats, LRR),一段跨膜结构域,以及胞内区的TIR结构域(Toll/IL-1 receptor homologous region)。利用Real-time RT-PCR发现CfToll-1mRNA在扇贝体内普遍存在于血细胞、肌肉、外套膜、心、性腺和鳃组织中。利用体外培养的原代血细胞系研究不同浓度LPS刺激后CfToll-1的表达变化,结果显示低剂量(100ng.mL-1 )LPS 使CfToll-1 mRNA表达量减小,该变化在1.5h、3h 和9h组差异显著,虽然在6h组表达量稍有恢复,但尚未达到对照水平;用1μg.mL-1LPS处理细胞时, 6h组CfToll-1表达量明显上调,约为对照水平的2倍。证实细菌结构脂多糖对CfToll-1基因的表达有影响,且这种影响有剂量依赖效应。 栉孔扇贝Myd88同源基因(CfMyd88)的cDNA序列全长1554bp,包含5’UTR 427 bp,1101bp的开放阅读框,最后为18个腺嘌呤的ploy A 尾。CfMyd88的开放阅读框可编码367个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为42.37kD,估计的等电点为5.71。利用SMART程序分析发现CfMyd88编码了Death和TIR结构域, 这两个结构域是Myd88特征结构。BLAST程序发现扇贝的序列与数据库哺乳动物的Myd88基因高度同源。原代培养的扇贝血细胞在受到PGN刺激后,CfMyd88 mRNA表达在1.5小时开始下调,直到9小时下调至对照表达量的1/10,证实肽聚糖结构对CfMyd88基因的表达有影响。 栉孔扇贝TRAF6同源基因(CfTRAF6)的cDNA序列全长2510bp,包含5’UTR 337 bp,1965bp的开放阅读框,3’UTR 208bp,最后为21 个腺嘌呤的ploy A 尾巴。CfTRAF6开放阅读框编码655个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为74.09kD,估计的等电点为6.01。InterPro Scan在线分析发现CfTRAF6有典型的TRAF蛋白家族的特征结构,包括的一个指环结构,两个锌指结构,一个MATH (the meprin and TRAF homology)结构域以及Coiled-coil区域。CfTRAF6的序列与数据库多物种的TRAF6高度同源,同源性最高的是乌贼序列(Identity=68)和鼠类(Identity=45%)。利用Real-time RT-PCR,发现CfTRAF6在各组织普遍存在,在性腺中的表达最高。原代培养的扇贝血细胞在受到不同浓度PGN刺激后,与CfMyd88的情况一样,CfTRAF6的表达量变化减少,且这种变化随剂量的增加更加明显。 栉孔扇贝Cactus同源基因(CfCactus)的cDNA序列全长2488bp,包含5’UTR 181 bp,840bp的开放阅读框, 3’UTR 1467bp,最后为19个腺嘌呤的ploy A 尾巴。CfCactus的开放阅读框编码279个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为31.37 kD;估计的等电点为4.74,与果蝇的Cactus基因的等电点相近(4.5)。利用SMART程序分析发现CfCactus主要编码了ANK结构域(ankyrin repeats)。Cactus基因为哺乳动物NF-κB抑制蛋白IκB的同源分子,BLAST 程序发现扇贝的序列与数据库多物种的Cactus或IκB基因高度同源。同源性最高的是太平洋牡蛎(Identity=35%)和圆尾鲎(Identities = 44%)。对CfTCactus mRNA在扇贝的血细胞、性腺、 肠的组织表达进行分析,并同时与CfTRAF6和CfMyd88的表达量进行了对比,发现CfCactus的表达水平明显高于这两个基因,而且CfTRAF6的基因表达量也高于CfMyd88,表现出级联放大效应。正常情况下,三个基因在性腺的表达量最高,推测这条通路可能和发育等功能密切相关。 通过本研究我们首次在双壳类软体动物找得到与果蝇Toll蛋白家族高度同源的CfToll-1基因,同时发现其他三个在Toll样受体信号传递过程中起重要作用的基因,其中包括在软体动物中获得的第一个Toll样受体的接头分子-CfMyd88基因,该结果直接证明软体动物具有与哺乳动物和节肢动物高度类似Myd88依赖的Toll样受体信号通路。同时通过这些基因组织分布的研究以及细菌结构LPS和PGN对这条通路上基因表达的影响,证明扇贝Toll信号通路可能与在果蝇中一样,参与扇贝的发育和免疫防御等多种功能。

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Background: Tuberculosis-associated immune reconstitution inflammatory syndrome (TB-IRIS) remains a poorly understood complication in HIV-TB co-infected patients initiating antiretroviral therapy (ART). The role of the innate immune system in TB-IRIS is becoming increasingly apparent, however the potential involvement in TB-IRIS of a leaky gut and proteins that interfere with TLR stimulation by binding PAMPs has not been investigated before. Here we aimed to investigate the innate nature of the cytokine response in TB-IRIS and to identify novel potential biomarkers. Methods: From a large prospective cohort of HIV-TB co-infected patients receiving TB treatment, we compared 40 patients who developed TB-IRIS during the first month of ART with 40 patients matched for age, sex and baseline CD4 count who did not. We analyzed plasma levels of lipopolysaccharide (LPS)-binding protein (LBP), LPS, sCD14, endotoxin-core antibody, intestinal fatty acid-binding protein (I-FABP) and 18 pro-and anti-inflammatory cytokines before and during ART. Results: We observed lower baseline levels of IL-6 (p = 0.041), GCSF (p = 0.036) and LBP (p = 0.016) in TB-IRIS patients. At IRIS event, we detected higher levels of LBP, IL-1RA, IL-4, IL-6, IL-7, IL-8, G-CSF (p ≤ 0.032) and lower I-FABP levels (p = 0.013) compared to HIV-TB co-infected controls. Only IL-6 showed an independent effect in multivariate models containing significant cytokines from pre-ART (p = 0.039) and during TB-IRIS (p = 0.034). Conclusion: We report pre-ART IL-6 and LBP levels as well as IL-6, LBP and I-FABP levels during IRIS-event as potential biomarkers in TB-IRIS. Our results show no evidence of the possible contribution of a leaky gut to TB-IRIS and indicate that IL-6 holds a distinct role in the disturbed innate cytokine profile before and during TB-IRIS. Future clinical studies should investigate the importance and clinical relevance of these markers for the diagnosis and treatment of TB-IRIS. Copyright: © 2013 Goovaerts et al.

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CD33 is a member of the sialic acid–binding immunoglobulin-like lectin (Siglec) family of inhibitory receptors and a therapeutic target for acute myeloid leukemia (AML). CD33 contains a cytoplasmic immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif (ITIM), which can recruit SHP-1 and SHP-2. How CD33 expression is regulated is unclear. Suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3) is expressed in response to cytokines, LPS, and other PAMPs, and competes with SHP-1/2 binding to ITIMs of cytokine receptors, thereby inhibiting signaling. In this study, using peptide pull-down experiments, we found that SOCS3 can specifically bind to the phosphorylated ITIM of CD33. Additionally, following cross-linking SOCS3 can recruit the ECS E3 ligase resulting in accelerated proteasomal degradation of both CD33 and SOCS3. Our data suggest that the tyrosine motifs in CD33 are not important for internalization, while they are required for degradation. Moreover, SOCS3 inhibited the CD33-induced block on cytokine-induced proliferation. This is the first receptor shown to be degraded by SOCS3 and where SOCS3 and its target protein are degraded concomitantly. Our findings clearly suggest that during an inflammatory response, the inhibitory receptor CD33 is lost by this mechanism. Moreover, this has important clinical implications as tumors expressing SOCS3 may be refractory to -CD33 therapy.

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L'interaction entre le système immunitaire et le métabolisme du fer est bien illustrée par l'anémie des maladies chroniques (ACD), qui est fréquemment rencontrée dans les infections chroniques, l'inflammation et le cancer. La majorité des modifications dans les paramètres du fer observées dans l’ACD tient compte des modifications de l’homéostasie du fer, avec la délocalisation du métal de la circulation et les sites de l'érythropoïèse au compartiment de stockage dans les macrophages. Les mécanismes de la réponse hyposidérémique impliquent des cytokines, notamment TNF-alpha et IL-6, qui régulent les niveaux de plusieurs gènes du métabolisme du fer, y compris les transporteurs de fer et de l'hepcidine, un régulateur négatif de l’absorption du fer, ce qui entraîne l'inhibition de l'exportation du fer à travers la ferroportine 1 (FPN1) au niveau de l'intestin et les macrophages. Des études antérieures ont montré que l'IL-6 induit l’expression d’hepcidine dans les hépatocytes, mais il y a très peu de données concernant la façon par laquelle l'hepcidine et la FPN1 sont régulées dans les macrophages. Récemment, nous avons constaté que l'induction de l'hepcidine dans le foie par le lipopolysaccharide (LPS) dépend de la voie de signalisation médiée par le récepteur Toll-like 4 (TLR4). Le but de ce travail est d’identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages et de déterminer l’exigence des TLRs dans l’induction de l’hepcidine et le développement d’hyposidérémie. En plus, nous voulons étudier l’effet de l’inflammation causée par les ligands des TLRs sur le taux de fer sérique, la production des cytokines et l'expression de l’hepcidine et de la ferroportine. D’autre part nous voulons étudier l’effet du taux du fer sur la production d’IL-6 macrophagique en réponse à la stimulation par le TLR4. D'abord, pour identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages, nous avons traité les macrophages RAW 264.7 et les macrophages péritonéaux de souris (MPMs) avec différents ligands TLRs et on a mesuré l’expression de l'hepcidine par qRT-PCR. Nous avons observé que Pam3CSK4 (Pam), un ligand de TLR2/1; LPS, un ligand de TLR-4 et FSL1 un ligand de TLR2/6 induisent l’expression de l'hepcidine dans les cellules RAW 264.7 et les MPMs, contrairement au polyinosinic: polycytidylic acid (Poly I: C), un ligand de TLR3. De plus, LPS était capable de réprimer l’expression de la ferroportine dans les cellules RAW 264.7. Afin de mieux définir la nécessité des TLRs pour assurer cette expression, nous avons utilisé les souris TLR-2 knock-out et on a établi que l'expression de l'hepcidine dans les macrophages par LPS, Pam ou FSL1 est dépendante du TLR2. En accord avec les expériences in vitro, les études effectuées in vivo ont montré que LPS réprime l’expression de la ferroportine, ainsi que PolyI:C n’est pas capable de stimuler l'expression d'hepcidine hépatique, par contre il était efficace pour déclencher une hyposidérémie. Ensuite, on voulait déterminer la voie de signalisation utilisée dans l’induction de l’hepcidine dans les macrophages. Comme il y deux voies majeures connues pour la signalisation des TLRs : une dépendante et l’autre indépendante de la protéine MyD88, on a étudié l’expression de l’hepcidine dans les MPMs isolés des souris MyD88-/- et nous avons constaté que l'absence de signalisation MyD88 abolit l'induction de l'hepcidine déclenchée par Pam, LPS et FSL1. D’autre part, la stimulation avec du LPS induisait in vivo la production d’IL-6 et de TNF-alpha, et la stimulation d’IL-6 était renforcée in vitro par la présence du fer. Ces observations indiquent que l’expression de HAMP (Hepcidin Antimicrobial Peptide) dans les macrophages peut être régulée par différents TLRs, ce qui suggère que la production d'hepcidine macrophagique fait partie d'une réponse immunitaire activées par les TLRs.

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Le fer est un oligo-élément nécessaire pour le fonctionnement normal de toutes les cellules de l'organisme et joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions biologiques. Cependant, le niveau de fer dans le corps doit être bien réglé, sinon la carence en fer entraine des divers états pathologiques tels que l'anémie et la diminution de l’immunité. D'autre part, une surcharge en fer potentialise la multiplication des germes, aggrave l’infection et la formation de radicaux libres ayant des effets toxiques sur les cellules et leurs composants, ce qui favorise les maladies cardio-vasculaires, l'inflammation et le cancer. L'hepcidine (HAMP), un régulateur négatif de l'absorption du fer, induit la dégradation de la ferroportine (FPN), le seul exportateur connu de fer ce qui réduit sa libération par les macrophages et inhibe son absorption gastro-intestinale. HAMP est synthétisé principalement par les hépatocytes, mais aussi par les macrophages. Cependant, il y a très peu de données sur la façon dont HAMP est régulé au niveau des macrophages. Plus récemment, nous avons constaté que l’induction de l’hepcidin dans le foie par le polysaccharide (LPS) est dépendante de la voie de signalisation médiée par « Toll-like receptor 4 » (TLR4). Grâce au TLR4, le LPS induit l'activation des macrophages qui sécrètent de nombreuses différentes cytokines inflammatoires, y compris Interleukine 6 (IL-6), responsable de l'expression de HAMP hépatique. Dans le premier chapitre de la présente étude, nous avons étudié la régulation de HAMP dans la lignée cellulaire macrophagique RAW264.7 et dans les macrophages péritonéaux murins stimulés par différents ligands des TLRs. Nous avons constaté que TLR2 et TLR4 par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice « myeloid differentiation primary response gene 88 » (MyD88) activent l'expression de HAMP dans les cellules RAW264.7 et les macrophages péritonéaux sauvages murins, tandis que cette expression a été supprimée dans les macrophages isolés des souris TLR2-/-, TLR4-déficiente ou MyD88-/-. En outre, nous avons constaté que la production d'IL-6 par les cellules RAW264.7 stimulées avec du LPS a été renforcée par l’ajout des quantités élevées de fer dans le milieu de culture. Au cours de l’inflammation, le niveau de HAMP est fortement augmenté. Ainsi, lorsque l'inflammation persiste, l’expression de HAMP continue à être activée par des cytokines pro-inflammatoires conduisant à une hyposidérémie. Malgré que cette dernière soit considérée comme une défense de l'hôte pour priver les micro-organismes de fer, celle ci cause un développement d'anémies nommées anémies des maladies chroniques. Ainsi, dans le deuxième chapitre de la présente étude, nous avons étudié l'implication des TLRs et leurs protéines adaptatrices MyD88 et TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) dans le développement des hyposidérémies. En utilisant des souris déficientes en MyD88 et TRIF, nous avons montré que les voies de signalisations MyD88 et TRIF sont essentielles pour l’induction de HAMP par le LPS. Malgré l'absence de HAMP, les souris déficientes ont été capables de développer une hyposidérémie, mais la réponse des souris déficientes en MyD88 a été très légère, ce qui indique l'exigence de cette protéine pour assurer une réponse maximale au LPS. En outre, nous avons constaté que la signalisation MyD88 est nécessaire pour le stockage du fer au niveau de la rate, ainsi que l'induction de lipocaline 2 (LCN2), qui est une protéine impliquée dans la fixation du fer pour limiter la croissance bactérienne. Indépendamment de MyD88 ou TRIF, l'activation de TLR4 et TLR3 a conduit, au niveau de la rate, à une diminution rapide de l’expression de FPN et du « Human hemochromatosis protein » (HFE) qui est une protéine qui limite la séquestration du fer cellulaire à partir de la circulation. Cependant, malgré cette baisse d’expression, le manque de la signalisation MyD88 a altéré de manière significative la réponse hyposidérémique. En établissant le rôle des TLRs et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la diminution du taux du fer sérique au cours de la réponse inflammatoire, nous avons remarqué qu’en réponse au surcharge en fer les souris déficientes en MyD88 accumulent de manière significative plus de fer hépatique par rapport aux souris sauvages, et cela indépendamment des TLRs. Ainsi, dans le troisième chapitre de la présente étude, nous avons étudié le phénotype observé chez les souris déficientes en MyD88. Nous avons trouvé que l'expression de HAMP chez ces souris a été plus faible que celle des souris de type sauvage. Pour cela, nous avons exploré la signalisation à travers la voie du « Bone Morphogenetic Proteins 6 » (BMP6) qui est considérée comme étant la voie fondamentale de la régulation de HAMP en réponse aux concentrations du fer intracellulaires et extracellulaires et nous avons trouvé que l'expression protéique de Smad4, un régulateur positif de l'expression de HAMP, est significativement plus faible chez les souris MyD88-/- par rapport aux souris sauvages. En outre, on a montré que MyD88 interagit avec « mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 » (Smad4) et que cette interaction est essentielle pour l’induction de HAMP à travers la voie BMP6. En conclusion, notre étude montre que l'expression de HAMP dans les macrophages est régulée principalement par TLR2 et TLR4 à travers la voie MyD88 et que l'accumulation du fer dans les macrophages peut affecter les niveaux des cytokines pro-inflammatoires. En outre, nos analyses démontrent que le développement d’hyposidérémie en réponse au LPS se produit par l'intermédiaire d’un mécanisme dépendant de MyD88 qui est dissociée de la production de cytokines et de HAMP. En plus, nos recherches montrent que MyD88 est nécessaire pour l'expression de Smad4 et cela pour garantir une réponse optimale à travers la signalisation BMP6, conduisant ainsi à une expression adéquate de HAMP. Enfin, la protéine MyD88 joue un rôle crucial dans, la régulation de HAMP au niveau des macrophages, la diminution du taux du fer sérique en réponse au LPS et le maintien de l'homéostasie du fer.

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Le virus de l’hépatite C (VHC) est un virus à ARN simple brin positif (ssARN) qui se replique dans le foie. Deux cents millions de personnes sont infectées par le virus dans le monde et environ 80% d’entre elles progresseront vers un stade chronique de l’infection. Les thérapies anti-virales actuelles comme l’interféron (IFN) ou la ribavirin sont de plus en plus utilisées mais ne sont efficaces que dans la moitié des individus traités et sont souvent accompagnées d’une toxicité ou d’effets secondaires indésirables. Le système immunitaire inné est essentiel au contrôle des infections virales. Les réponses immunitaires innées sont activées suite à la reconnaissance par les Pathogen Recognition Receptors (PRRs), de motifs macromoléculaires dérivés du virus appelés Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Bien que l'activation du système immunitaire par l'ARN ou les protéines du VHC ait été largement étudiée, très peu de choses sont actuellement connues concernant la détection du virus par le système immunitaire inné. Et même si l’on peut très rapidement déceler des réponses immunes in vivo après infection par le VHC, l’augmentation progressive et continue de la charge virale met en évidence une incapacité du système immunitaire à contrôler l’infection virale. Une meilleure compréhension des mécanismes d’activation du système immunitaire par le VHC semble, par conséquent, essentielle au développement de stratégies antivirales plus efficaces. Dans le présent travail nous montrons, dans un modèle de cellule primaire, que le génome ARN du VHC contient des séquences riches en GU capables de stimuler spécifiquement les récepteurs de type Toll (TLR) 7 et 8. Cette stimulation a pour conséquence la maturation des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs), le production d’interféron de type I (IFN) ainsi que l’induction de chémokines et cytokines inflammatoires par les différentes types de cellules présentatrices d’antigènes (APCs). Les cytokines produites après stimulation de monocytes ou de pDCs par ces séquences ssARN virales, inhibent la production du virus de façon dépendante de l’IFN. En revanche, les cytokines produites après stimulation de cellules dendritiques myéloïdes (mDCs) ou de macrophages par ces mêmes séquences n’ont pas d’effet inhibiteur sur la production virale car les séquences ssARN virales n’induisent pas la production d’IFN par ces cellules. Les cytokines produites après stimulation des TLR 7/8 ont également pour effet de diminuer, de façon indépendante de l’IFN, l’expression du récepteur au VHC (CD81) sur la lignée cellulaire Huh7.5, ce qui pourrait avoir pour conséquence de restreindre l’infection par le VHC. Quoiqu’il en soit, même si les récepteurs au VHC comme le CD81 sont largement exprimés à la surface de différentes sous populations lymphocytaires, les DCs et les monocytes ne répondent pas aux VHC, Nos résultats indiquent que seuls les macrophages sont capables de reconnaître le VHC et de produire des cytokines inflammatoires en réponse à ce dernier. La reconnaissance du VHC par les macrophages est liée à l’expression membranaire de DC-SIGN et l’engagement des TLR 7/8 qui en résulte. Comme d’autres agonistes du TLR 7/8, le VHC stimule la production de cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-8, IL-6 et IL-1b) mais n’induit pas la production d’interféron-beta par les macrophages. De manière attendue, la production de cytokines par des macrophages stimulés par les ligands du TLR 7/8 ou les séquences ssARN virales n’inhibent pas la réplication virale. Nos résultats mettent en évidence la capacité des séquences ssARN dérivées du VHC à stimuler les TLR 7/8 dans différentes populations de DC et à initier une réponse immunitaire innée qui aboutit à la suppression de la réplication virale de façon dépendante de l’IFN. Quoiqu’il en soit, le VHC est capable d’échapper à sa reconnaissance par les monocytes et les DCs qui ont le potentiel pour produire de l’IFN et inhiber la réplication virale après engagement des TLR 7/8. Les macrophages possèdent quant à eux la capacité de reconnaître le VHC grâce en partie à l’expression de DC-SIGN à leur surface, mais n’inhibent pas la réplication du virus car ils ne produisent pas d’IFN. L’échappement du VHC aux défenses antivirales pourrait ainsi expliquer l’échec du système immunitaire inné à contrôler l’infection par le VHC. De plus, la production de cytokines inflammatoires observée après stimulation in vitro des macrophages par le VHC suggère leur potentielle contribution dans l’inflammation que l’on retrouve chez les individus infectés par le VHC.