Role of CD4+ T cells in the regulation of the immune response against encapsulated Group B Streptococcus

Le Streptocoque de groupe B (GBS) est un important agent d’infection invasive pouvant mener à la mort et demeure la cause principale de septicémie néonatale à ce jour. Neuf sérotypes ont été officiellement décrits basés sur la composition de la capsule polysaccharidique (CPS). Parmi ces sérotypes, le type III est considéré le plus virulent et fréquemment associé aux maladies invasives graves, telle que la méningite. Malgré que plusieurs recherches aient été effectuées au niveau des interactions entre GBS type III et les cellules du système immunitaire innées, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire adaptative dirigée contre ce dernier. Notamment, le rôle de cellules T CD4+ dans l’immuno-pathogenèse de l’infection causée par GBS n’a jamais été étudié. Dans cet étude, trois différents modèles murins d’infection ont été développé pour évaluer l’activation et la modulation des cellules T CD4+ répondantes au GBS de type III : ex vivo, in vivo, et in vitro. Les résultats d’infections ex vivo démontrent que les splénocytes totaux répondent à l’infection en produisant des cytokines de type-1 pro-inflammatoires. Une forte production d’IL-10 accompagne cette cascade inflammatoire, probablement dans l’effort de l’hôte de maintenir l’homéostasie. Les résultats démontrent aussi que les cellules T sont activement recrutées par les cellules répondantes du système inné en produisant des facteurs chimiotactiques, tels que CXCL9, CXCL10, et CCL3. Plus spécifiquement, les résultats obtenus à partir des cellules isolées T CD4+ provenant des infections ex vivo ou in vivo démontrent que ces cellules participent à la production d’IFN-γ et de TNF-α ainsi que d’IL-2, suggérant un profil d’activation Th1. Les cellules isolées T CD4+ n’étaient pas des contributeurs majeurs d’IL-10. Ceci indique que cette cytokine immuno-régulatrice est principalement produite par les cellules de l’immunité innée de la rate de souris infectées. Le profil Th1 des cellules T CD4+ a été confirmé en utilisant un modèle in vitro. Nos résultats démontrent aussi que la CPS de GBS a une role immuno-modulateur dans le développement de la réponse Th1. En résumé, cette étude adresse pour la première fois, la contribution des cellules T CD4+ dans la production d’IFN-γ lors d’une infection à GBS et donc, dans le développement d’une réponse de type Th1. Ces résultats renforcent d’avantage le rôle central de cette cytokine pour un control efficace des infections causées par ce pathogène.

Étude de protection conférée par vaccination ADN dans un modèle murin d’hépatite auto-immune

La vaccination ADN à l’aide de plasmides codant pour des autoantigènes s’est avérée efficace dans la protection contre plusieurs maladies auto-immunes. Le but de ce mémoire était dans un premier temps d’établir si un protocole de vaccination ADN composé de 3 injections de pCMV-CTLA-4-NP et de pVR-IL-12 à deux semaines d’intervalle avait un effet protecteur contre le développement d’une hépatite auto-immune chez la souris TTR-NP, un modèle murin transgénique de la maladie et précédemment développé au laboratoire. Dans un deuxième temps, le but était d’élucider, le cas échéant, les mécanismes sous-tendant la protection conférée par la vaccination ADN. Les hypothèses initiales étaient qu’une protection allait effectivement être conférée par la vaccination ADN et que celle-ci pouvait être attribuable à une déviation de la réponse typiquement Th1 de la maladie vers une réponse Th2, à un épuisement des cellules immunitaires et/ou à l’activation et à l’induction de prolifération de cellules régulatrices. Les résultats montrent que la vaccination ADN induit une protection transitoire contre le développement d’infiltrations lymphocytaires au foie. Cette protection se ferait via un épuisement des cellules CD4+, CD8+ et CD19+ se retrouvant à la rate et exprimant PD 1 dans une plus forte proportion à 3 mois, et ne serait médiée ni par les lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+FoxP3+, ni par les cellules CD8+FoxP3+. Une déviation de la réponse Th1 vers une réponse Th2 demeure une explication supplémentaire plausible à la protection conférée mais nécessiterait une caractérisation en situation plus physiologique avant de pouvoir inférer sur son implication réelle. La vaccination ADN n’influe ni sur la présence d’autoanticorps, ni sur les niveaux d’alanine aminotransférase, deux marqueurs de la maladie.

Rôle essentiel des cellules dendritiques dans l'immunité innée face a des streptocoques encapsulés

Streptococcus du Groupe B (GBS) et Streptococcus suis sont deux pathogènes encapsulés qui induisent des pathologies similaires dont la méningite et la septicémie chez les animaux et/ou les humains. Les sérotypes III et V du GBS et les sérotypes 2 et 14 du S. suis (utilisés dans cette étude) sont parmi les plus prévalents et/ou les plus virulents. La capsule polysaccharidique (CPS) définit le sérotype et est considérée comme un facteur de virulence essentiel pour les deux espèces bactériennes. Malgré que plusieurs études aient été réalisées au niveau des interactions entre ces streptocoques et les cellules de l’immunité innée, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire contre ces pathogènes par les cellules dendritiques (DCs) et leur interactions avec d’autres cellules, notamment les cellules ‘natural killer’ (NK). Dans cette étude, différentes approches (in vitro, ex vivo et in vivo) chez la souris ont été développées pour caractériser les interactions entre les DCs, les cellules NK et GBS ou S. suis. L’utilisation de mutants non encapsulés a permis d’évaluer l’importance de la CPS dans ces interactions. Les résultats in vitro avec les DCs infectées par GBS ou S. suis ont démontré que ces deux pathogènes interagissent différemment avec ces cellules. GBS est grandement internalisé par les DCs, et ce, via de multiples mécanismes impliquant notamment les radeaux lipidiques et la clathrine. Le mécanisme d’endocytose utilisé aurait un effet sur la capacité du GBS à survivre intracellulairement. Quant au S. suis, ce dernier est très faiblement internalisé et, si le cas, rapidement éliminé à l’intérieur des DCs. GBS et S. suis activent les DCs via différents récepteurs et favorisent la production de cytokines et chimiokines ainsi que l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation. Cette activation permet la production d’interferon-gamma (IFN-y) par les cellules NK. Cependant, GBS semble plus efficient à activer les DCs, et par conséquent, les cellules NK que S. suis. La production d’IFN-y, en réponse à la stimulation bactérienne, est principalement assurée par un contact direct entre les DCs et les cellules NK et ne dépend qu’en partie de facteurs solubles. De plus, nos résultats in vivo ont démontré que ces deux streptocoques induisent rapidement la libération d'IFN-y par les cellules NK lors de la phase aiguë de l'infection. Ceci suggère que les interactions entre les DCs et les cellules NK pourraient jouer un rôle dans le développement d’une réponse immune T auxiliaire de type 1 (T ‘helper’ 1 en anglais; Th1). Cependant, la capacité de S. suis à activer la réponse immunitaire in vivo est également plus faible que celle observée pour GBS. En effet, les CPSs de GBS et de S. suis jouent des rôles différents dans cette réponse. La CPS de S. suis empêche une activation optimale des DCs et des cellules NK alors que c’est l’opposé pour la CPS de GBS, indépendamment du sérotype évalué. En résumé, cette étude adresse pour la première fois la contribution des DCs et des cellules NK dans la réponse immunitaire innée lors d’une infection à GBS ou à S. suis et, par extension, dans le développement d’une réponse Th1. Nos résultats renforcent davantage le rôle central des DCs dans le contrôle efficace des infections causées par des bactéries encapsulées.

Rôle de la molécule CD47 sur le lymphocyte T dans la régulation de la réponse immunitaire

L’importance respective des lymphocytes T régulateurs naturels générés dans le thymus ou induits en périphérie dans la régulation immunitaire et la résolution de l’inflammation est désormais bien établie. Nous avons contribué à mettre en évidence une nouvelle voie d’induction de lymphocytes T régulateurs périphériques à partir de cellules T humaines CD4+CD25- naïves et mémoires. Nous avons montré que l’engagement de la molécule ubiquitaire transmembranaire CD47 sur la cellule T par un anticorps monoclonal ou par le peptide 4N1K (peptide dérivé du domaine carboxy-terminal de la thrombospondine-1 et spécifique du site de liaison à CD47) induisait des lymphocytes T CD4+ régulateurs exerçant une fonction suppressive sur les lymphocytes T effecteurs. Les propriétés suppressives induites par la thrombospondine-1 confortent les fonctions anti-inflammatoires de cette protéine de la matrice extracellulaire. L’inhibition exercée par les lymphocytes T régulateurs induits dépend du contact intercellulaire entre les cellules T régulatrices et leurs cibles, et est indépendante du TGF-. Nos résultats démontrent également le rôle de CD47 sur le lymphocyte T CD4+ dans la réponse immunitaire spécifique de l’antigène in vivo. En effet, les souris BALB/c déficientes pour CD47 présentent un biais de la sécrétion d’anticorps et de cytokines de type Th1, alors que les souris BALB/c sont décrites comme exprimant un profil de production de cytokines de type Th2. Nos travaux mettent en évidence le rôle de CD47 dans l’inhibition du développement d’une réponse cellulaire et humorale de type Th1 in vivo, confirmant de précédentes études in vitro réalisées avec des cellules T CD4+ humaines. Nous présentons également le rôle inhibiteur de l’engagement de CD28 in vitro sur la différenciation en cellules Th17 des lymphocytes T CD4+ naïfs isolés de souris BALB/c. Le mécanisme proposé est dépendant de la production de l’IL-2 et de l’IFN- et indépendant de la présence de lymphocytes T régulateurs. Notre étude du rôle de deux molécules transmembranaires CD47 et CD28 exprimées sur la cellule T CD4+, contribue à une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans la tolérance immunologique, la résolution de l’inflammation et la différenciation des cellules T "helper" CD4+.

Rôle des cellules dendritiques dans la modulation de la réponse immunitaire de l'hôte contre Streptococcus suis

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et agent zoonotique responsable de méningites et de septicémies. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis sont peu connus; et il en est de même pour les stratégies utilisées par S. suis afin de déjouer cette réponse. L’augmentation de l’incidence et de la sévérité des cas humains souligne le besoin d’une meilleure compréhension des interactions entre S. suis et le système immunitaire afin de générer une réponse immunitaire efficace contre ce pathogène. Les cellules dendritiques (DCs) sont de puissantes cellules présentatrices d’antigènes qui stimulent les lymphocytes T et B, assurant la liaison entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. L’objectif principal de ce projet était d’évaluer le rôle joué par différents facteurs de virulence de S. suis sur la modulation de la fonction des DCs et de la réponse T-dépendante. Nous avons examiné l’effet des facteurs clés pour la virulence de S. suis, dont la capsule polysaccharidique (CPS), les modifications de la paroi cellulaire (D-alanylation de l’acide lipotéichoïque et N-déacétylation du peptidoglycane) et la toxine suilysine, sur l’activation et la maturation de DCs murines dérivées de la moelle osseuse (bmDCs). Suite à l’infection par S. suis, les bmDCs sont activées et subissent un processus de maturation caractérisé par l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation et la production de cytokines pro-inflammatoires. La CPS est le principal facteur interférant avec la production de cytokines, même si les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine peuvent également moduler la production de certaines cytokines. Enfin, la CPS, les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine interfèrent avec la déposition du complément à la surface des bactéries et, en conséquence, avec le « killing » dépendant du complément. Les résultats ont été confirmés à l’aide de bmDCs porcines. Nous avons aussi voulu identifier les récepteurs cellulaires impliqués dans la reconnaissance de S. suis par les DCs. Nous avons démontré que la production de cytokines et l’expression des molécules de co-stimulation par les DCs sont fortement dépendantes de la signalisation par MyD88, suggérant que les DCs reconnaissent S. suis et deviennent activées majoritairement via la signalisation par les récepteurs de type Toll (TLRs). En effet, on remarque une diminution de la production de plusieurs cytokines ainsi que de l’expression de certaines molécules de co-stimulation chez les DCs TLR2-/- ou TLR2-/- et TLR9-/- double négatives. Finalement, le récepteur NOD2 semblait jouer un rôle partiel dans l’activation des DCs suite à une infection par S. suis.Enfin, nous avons évalué les conséquences de la modulation des fonctions des DCs sur le développement de la réponse T-dépendante. Les splénocytes totaux produisent plusieurs cytokines en réponse à S. suis. Des analyses in vivo et ex vivo ont permis d’observer l’implication des cellules T CD4+ et le développement d’une réponse de type « T helper » 1 (TH1) bien que la quantité de cytokines TH1 produites lors de l’infection in vivo par S. suis demeure assez basse. La CPS de S. suis interfère avec la production de plusieurs cytokines par les cellules T in vitro. Expérimentalement, l’infection induite par S. suis résulte en de faibles niveaux de production d’anticorps anti-S. suis, mais aussi d’anticorps dirigés contre l’ovalbumine utilisée comme antigène rapporteur. Cette interférence est corrélée avec la sévérité des signes cliniques, suggérant que S. suis interfère avec le développement d’une réponse immunitaire adaptative appropriée qui serait requise pour contrôler la progression de l’infection. Les résultats de cette étude mèneront à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis.

Induction of a Th1 immune response and suppression of IgE via immunotherapy with a recombinant hybrid molecule encapsulated in liposome-protamine-DNA nanoparticles in a model of experimental allergy

Liposome-protamine-DNA nanoparticles (LPD) are safe, effective, and non-toxic adjuvants that induce Th1-like immune responses. We hypothesized that encapsulation of allergens into liposomes could be an appropriate option for immunotherapy. The present study evaluated the immunotherapeutic potential of a recombinant hybrid molecule (rHM) encapsulated in LPD nanoparticles in a murine model of Chenopodium album allergy. BALB/c mice were sensitized with the allergen in alum, and the immunotherapy procedure was performed by subcutaneous injections of LPD-rHM, rHM, or empty LPD at weekly intervals. Sensitized mice developed a Th2-biased immune response characterized by strong specific IgG1 and IgE production, IL-4, and the transcription factor GATA3 in spleen cell cultures. Treatment with the LPD-rHM resulted in a reduction in IgE and a marked increase in IgG2a. The LPD-rHM induced allergen-specific responses with relatively high interferon-gamma production, as well as expression of the transcription factor T-bet in stimulated splenocytes. In addition, lymphoproliferative responses were higher in the LPD-rHM-treated mice than in the other groups. Removal of the nanoparticles from the rHM resulted in a decrease in the allergen's immunogenicity. These results indicate that the rHM complexed with LPD nanoparticles has a marked suppressive effect on the allergic response and caused a shift toward a Th1 pathway.

The Glycosylated Rv1860 Protein of Mycobacterium tuberculosis Inhibits Dendritic Cell Mediated TH1 and TH17 Polarization of T Cells and Abrogates Protective Immunity Conferred by BCG

We previously reported interferon gamma secretion by human CD4(+) and CD8(+) T cells in response to recombinant E. coli-expressed Rv1860 protein of Mycobacterium tuberculosis (MTB) as well as protection of guinea pigs against a challenge with virulent MTB following prime-boost immunization with DNA vaccine and poxvirus expressing Rv1860. In contrast, a Statens Serum Institute Mycobacterium bovis BCG (BCG-SSI) recombinant expressing MTB Rv1860 (BCG-TB1860) showed loss of protective ability compared to the parent BCG strain expressing the control GFP protein (BCG-GFP). Since Rv1860 is a secreted mannosylated protein of MTB and BCG, we investigated the effect of BCG-TB1860 on innate immunity. Relative to BCG-GFP, BCG-TB1860 effected a significant near total reduction both in secretion of cytokines IL-2, IL-12p40, IL-12p70, TNF-alpha, IL-6 and IL-10, and up regulation of co-stimulatory molecules MHC-II, CD40, CD54, CD80 and CD86 by infected bone marrow derived dendritic cells (BMDC), while leaving secreted levels of TGF-beta unchanged. These effects were mimicked by BCG-TB1860His which carried a 6-Histidine tag at the C-terminus of Rv1860, killed sonicated preparations of BCG-TB1860 and purified H37Rv-derived Rv1860 glycoprotein added to BCG-GFP, but not by E. coli-expressed recombinant Rv1860. Most importantly, BMDC exposed to BCG-TB1860 failed to polarize allogeneic as well as syngeneic T cells to secrete IFN-gamma and IL-17 relative to BCG-GFP. Splenocytes from mice infected with BCG-SSI showed significantly less proliferation and secretion of IL-2, IFN-gamma and IL-17, but secreted higher levels of IL-10 in response to in vitro restimulation with BCG-TB1860 compared to BCG-GFP. Spleens from mice infected with BCG-TB1860 also harboured significantly fewer DC expressing MHC-II, IL-12, IL-2 and TNF-alpha compared to mice infected with BCG-GFP. Glycoproteins of MTB, through their deleterious effects on DC may thus contribute to suppress the generation of a TH1- and TH17-dominated adaptive immune response that is vital for protection against tuberculosis.

Contribution à l'étude de la réponse de type IgA chez l'homme: signification de la présence des anticorps IgA polymériques

Doctorat en sciences médicales

SLAT regulates Th1 and Th2 inflammatory responses by controlling Ca2+/NFAT signaling

SWAP-70-like adapter of T cells (SLAT) is a novel guanine nucleotide exchange factor for Rho GTPases that is upregulated in Th2 cells, but whose physiological function is unclear. We show that SLAT-/- mice displayed a developmental defect at one of the earliest stages of thymocyte differentiation, the double-negative 1 (DN1) stage, leading to decreased peripheral T cell numbers. SLAT-/- peripheral CD4+ T cells demonstrated impaired TCR/CD28-induced proliferation and IL-2 production, which was rescued by the addition of exogenous IL-2. Importantly, SLAT-/- mice were grossly impaired in their ability to mount not only Th2, but also Th1-mediated lung inflammatory responses, as evidenced by reduced airway neutrophilia and eosinophilia, respectively. Levels of Th1 and Th2 cytokine in the lungs were also markedly reduced, paralleling the reduction in pulmonary inflammation. This defect in mounting Th1/Th2 responses, which was also evident in vitro, was traced to a severe reduction in Ca2+ mobilization from ER stores, which consequently led to defective TCR/CD28-induced translocation of nuclear factor of activated T cells 1/2 (NFATc1/2). Thus, SLAT is required for thymic DN1 cell expansion, T cell activation, and Th1 and Th2 inflammatory responses.

Ubiquitin-dependent proteolysis of trihydrophobin 1 (TH1) by the human papilloma virus E6-associated protein (E6-AP).

Human Papilloma virus E6-associated protein (E6-AP), which is known as an E3 ubiquitin ligase, mediates ubiquitination and subsequent degradation of a series of cellular proteins. In this paper, we identify here trihydrophobin 1 (TH1), an integral subunit of the human negative transcription elongation factor (NELF) complex, as a novel E6-AP interaction protein and a target of E6-AP-mediated degradation. Overexpression of E6-AP results in degradation of TH1 in a dose-dependent manner, whereas knock-down of endogenous E6-AP elevates the TH1 protein level. TH1 protein turnover is substantially faster, compared to controls, in cells that overexpressed E6-AP. Wild-type E6-AP promotes the ubiquitination of TH1, while a catalytically inactive point mutant of E6-AP abolishes its ubiquitination. Furthermore, in vitro ubiquitination assay also demonstrates that TH1 can be ubiquitinated by E6-AP. The degradation is blocked by treatment with proteasome inhibitor MG132. Herein, we provide strong evidence that TH1 is a specific substrate that is targeted for degradation through E6-AP-catalyzed polyubiquitination.

Immunological Interactions between 2 Common Pathogens, Th1-Inducing Protozoan Toxoplasma gondii and the Th2-Inducing Helminth Fasciola hepatica

Background: The nature of the immune response to infection is dependent on the type of infecting organism. Intracellular organisms such as Toxoplasma gondii stimulate a Th1-driven response associated with production of IL-12, IFN-gamma, nitric oxide and IgG2a antibodies and classical activation of macrophages. In contrast, extracellular helminths such as Fasciola hepatica induce Th2 responses characterised by the production of IL-4, IL-5, IL-10 and IgG1 antibodies and alternative activation of macrophages. As co-infections with these types of parasites commonly exist in the field it is relevant to examine how the various facets of the immune responses induced by each may influence or counter-regulate that of the other.

Th1 not Th17 cells drive spontaneous MS-like disease despite a functional regulatory T cell response

Multiple sclerosis is considered a disease of complex autoimmune etiology, yet there remains a lack of consensus as to specific immune effector mechanisms. Recent analyses of experimental autoimmune encephalomyelitis, the common mouse model of multiple sclerosis, have investigated the relative contribution of Th1 and Th17 CD4 T cell subsets to initial autoimmune central nervous system (CNS) damage. However, inherent in these studies are biases influenced by the adjuvant and toxin needed to break self-tolerance. We investigated spontaneous CNS disease in a clinically relevant, humanized, T cell receptor transgenic mouse model. Mice develop spontaneous, ascending paralysis, allowing unbiased characterization of T cell immunity in an HLA-DR15-restricted T cell repertoire. Analysis of naturally progressing disease shows that IFN?(+) cells dominate disease initiation with IL-17(+) cells apparent in affected tissue only once disease is established. Tregs accumulate in the CNS but are ultimately ineffective at halting disease progression. However, ablation of Tregs causes profound acceleration of disease, with uncontrolled infiltration of lymphocytes into the CNS. This synchronous, severe disease allows characterization of the responses that are deregulated in exacerbated disease: the correlation is with increased CNS CD4 and CD8 IFN? responses. Recovery of the ablated Treg population halts ongoing disease progression and Tregs extracted from the central nervous system at peak disease are functionally competent to regulate myelin specific T cell responses. Thus, in a clinically relevant mouse model of MS, initial disease is IFN? driven and the enhanced central nervous system responses unleashed through Treg ablation comprise IFN? cytokine production by CD4 and CD8 cells, but not IL-17 responses.