Human invariant V alpha 24-J alpha Q TCR supports the development of CD1d-dependent NK1.1+ and NK1.1- T cells in transgenic mice.

A sizable fraction of T cells expressing the NK cell marker NK1.1 (NKT cells) bear a very conserved TCR, characterized by homologous invariant (inv.) TCR V alpha 24-J alpha Q and V alpha 14-J alpha 18 rearrangements in humans and mice, respectively, and are thus defined as inv. NKT cells. Because human inv. NKT cells recognize mouse CD1d in vitro, we wondered whether a human inv. V alpha 24 TCR could be selected in vivo by mouse ligands presented by CD1d, thereby supporting the development of inv. NKT cells in mice. Therefore, we generated transgenic (Tg) mice expressing the human inv. V alpha 24-J alpha Q TCR chain in all T cells. The expression of the human inv. V alpha 24 TCR in TCR C alpha(-/-) mice indeed rescues the development of inv. NKT cells, which home preferentially to the liver and respond to the CD1d-restricted ligand alpha-galactosylceramide (alpha-GalCer). However, unlike inv. NKT cells from non-Tg mice, the majority of NKT cells in V alpha 24 Tg mice display a double-negative phenotype, as well as a significant increase in TCR V beta 7 and a corresponding decrease in TCR V beta 8.2 use. Despite the forced expression of the human CD1d-restricted TCR in C alpha(-/-) mice, staining with mCD1d-alpha-GalCer tetramers reveals that the absolute numbers of peripheral CD1d-dependent T lymphocytes increase at most by 2-fold. This increase is accounted for mainly by an increased fraction of NK1.1(-) T cells that bind CD1d-alpha-GalCer tetramers. These findings indicate that human inv. V alpha 24 TCR supports the development of CD1d-dependent lymphocytes in mice, and argue for a tight homeostatic control on the total number of inv. NKT cells. Thus, human inv. V alpha 24 TCR-expressing mice are a valuable model to study different aspects of the inv. NKT cell subset.

Cutting edge: influence of the TCR Vbeta domain on the selection of semi-invariant NKT cells by endogenous ligands.

Invariant Valpha14 (Valpha14i) NKT cells are a murine CD1d-dependent regulatory T cell subset characterized by a Valpha14-Jalpha18 rearrangement and expression of mostly Vbeta8.2 and Vbeta7. Whereas the TCR Vbeta domain influences the binding avidity of the Valpha14i TCR for CD1d-alpha-galactosylceramide complexes, with Vbeta8.2 conferring higher avidity binding than Vbeta7, a possible impact of the TCR Vbeta domain on Valpha14i NKT cell selection by endogenous ligands has not been studied. In this study, we show that thymic selection of Vbeta7(+), but not Vbeta8.2(+), Valpha14i NKT cells is favored in situations where endogenous ligand concentration or TCRalpha-chain avidity are suboptimal. Furthermore, thymic Vbeta7(+) Valpha14i NKT cells were preferentially selected in vitro in response to CD1d-dependent presentation of endogenous ligands or exogenously added self ligand isoglobotrihexosylceramide. Collectively, our data demonstrate that the TCR Vbeta domain influences the selection of Valpha14i NKT cells by endogenous ligands, presumably because Vbeta7 confers higher avidity binding.

Cutting edge: influence of the TCR V beta domain on the avidity of CD1d:alpha-galactosylceramide binding by invariant V alpha 14 NKT cells.

CD1d tetramers loaded with alpha-galactosylceramide (alpha-GalCer) bind selectively to mouse invariant Valpha14 (Valpha14i) NKT cells and their human counterparts. Whereas tetramer binding strictly depends on the expression of a Valpha14-Jalpha18 chain in murine NKT cells, the associated beta-chain (typically expressing Vbeta8.2 or Vbeta7) appears not to influence tetramer binding. In this study, we describe novel alpha-GalCer-loaded mouse and human CD1d-IgG1 dimers, which revealed an unexpected influence of the TCR-beta chain on the avidity of CD1d:alpha-GalCer binding. A subset of Valpha14i NKT cells clearly discriminated alpha-GalCer bound to mouse or human CD1d on the basis of avidity differences conferred by the Vbeta domain of the TCR-beta chain, with Vbeta8.2 conferring higher avidity binding than Vbeta7.

Characterization of tumor antigen specific CD8+ T cells and semi-invariant Vα24/Vβ11 NKT cells in tumor invaded liver

Summary: Detailed knowledge on tumor antigen expression and specific immune cells is required for a rational design of immunotherapy for patients with tumor invaded liver. In this study, we confirmed that Cancer/Testis (CT) tumor-associated antigens are frequently expressed in hepatocellular carcinoma (HCC) and searched for the presence of CD8+ T cells specific for these antigens. In 2/10 HLA-A2+ patients with HCC, we found that MAGE-A10 and/or SSX-2 specific CD8+ T cells naturally responded to the disease, since they were enriched in tumor lesions but not in non-tumoral liver. Isolated T cells specifically and strongly killed tumor cells in vitro, suggesting that these CTL were selected in vivo for high avidity antigen recognition, providing the rational for specific immunotherapy of HCC, based on immunization with CT antigens such as MAGE-Al 0 and SSX-2. Type 1 NKT cells express an invariant TCR α chain (Vα24.1α18, paired with Vβ11 in human) and share a specific reactivity to αGalactosylceramide (αGC) presented by CD1d. These cells can display paradoxical immuno-regulatory properties including strong anti-tumor effects upon αGC administration in murine models. To understand why NKT cells were not sufficiently protective against tumor development in patients with tumor invaded liver, we characterized the diversity of Vα24/Vβ11 NKT cells in healthy donors (HD) and cancer patients: NKT cells from HD and patients were generally diverse in terms of TCR β chain (Vβ11) variability and NKT cells from HD showed a variable recognition of αGC loaded CD 1 d multimers. Vα24/ Vβ11 NKT cells can be divided in 3 populations, the CD4, DN (CD4-/CD8-) and CD8 NKT cell subsets that show distinct ability of cytokine production. In addition, our functional analysis revealed that DN and CD8 subsets displayed a higher cytolytic potential and a weaker IFNγ release than the CD4 NKT cell subset. NKT cell subsets were variably represented in the blood of HD and cancer patients. However, HD with high NKT cell frequencies displayed an enrichment of the DN and CD8 subsets, and few of them were suggestive of an oligoclonal expansion in vivo. Comparable NKT cell frequencies were found between blood, non-tumoral liver and tumor of patients. In contrast, we identified a gradual enrichment of CD4 NKT cells from blood to the liver and to the tumor, together with a decrease of DN and CD8 NKT cell subsets. Most patient derived NKT cells were unresponsive upon αGalactosylceramide stimulation ex vivo; NKT cells from few patients displayed a weak responsiveness with different cytokine polarization. The NKT cell repertoire was thus different in tumor tissue, suggesting that CD4 NKT cells infiltrating tumors may be detrimental for protection against tumors and instead may favour the tumor growth/recurrence as recently reported in mice. Résumé en français scientifique : Afin de développer le traitement des patients porteurs d'une tumeur dans le foie par immunothérapie, de nouvelles connaissances sont requises concernant l'expression d'antigènes par les tumeurs et les cellules immunitaires spécifiques de ces antigènes. Nous avons vérifié que des antigènes associés aux tumeurs, tels que les antigènes « Cancer-Testis » (CT), sont fréquemment exprimés par le carcinome hepatocéllulaire (CHC). La recherche de lymphocytes T CD8+ spécifiques (CTL) de ces antigènes a révélé que des CTL spécifiques de MAGE-A10 et/ou SSX-2 ont répondu naturellement à la tumeur chez 2/10 patients étudiés. Ces cellules étaient présentes dans les lésions tumorales mais pas dans le foie adjacent. De plus, ces CTL ont démontré une activité cytolytique forte et spécifique contre les cellules tumorales in vitro, ce qui suggère que ces CTL ont été sélectionnés pour une haute avidité de reconnaissance de l'antigène in vivo. Ces données fournissent une base pour l'immunothérapie spécifique du CHC, en proposant de cibler les antigènes CT tels que MAGE-A10 ou SSX-2. Les cellules NKT de type 1 ont une chaîne α de TCR qui est invariante (chez l'homme, Vα24Jα18, apparié avec Vβ11) et reconnaissent spécifiquement l'αGalactosylceramide (αGC) présenté par CD1d. Ces cellules ont des propriétés immuno¬régulatrices qui peuvent être parfois contradictoires et leur activation par l'αGC induit une forte protection anti-tumorale chez la souris: Afin de comprendre pourquoi ces cellules ne sont pas assez protectrices contre le développement des tumeurs dans le foie chez l'homme, nous avons étudié la diversité des cellules NKT Vα24/Vβ11 d'individus sains (IS) et de patients cancéreux. Les cellules NKT peuvent être sous-divisées en 3 populations : Les CD4, DN (CD4- /CD8-) ou CDS, qui ont la capacité de produire des cytokines différentes. Nos analyses fonctionnelles ont aussi révélé que les sous-populations DN et CD8 ont un potentiel cytolytique plus élevé et une production d'IFNγ plus faible que la sous-population CD4. Ces sous-populations sont représentées de manière variable dans le sang des IS ou des patients. Cependant, les IS avec un taux élevé de cellules NKT ont un enrichissement des sous- populations DN ou CDS, et certains suggèrent qu'il s'agit d'une expansion oligo-clonale in vivo. Les patients avaient des fréquences comparables de cellules NKT entre le sang, le foie et la tumeur. Par contre, la sous-population CD4 était progressivement enrichie du sang vers le foie et la tumeur, tandis que les sous-populations DN ou CD8 était perdues. La plupart des cellules NKT des patients ne réagissaient pas lors de stimulation avec l'αGC ex vivo et les cellules NKT de quelques patients répondaient faiblement et avec des polarisations de cytokines différentes. Ces données suggèrent que les cellules NKT CD4, prédominantes dans les tumeurs, sont inefficaces pour la lutte anti-tumorale et pourraient même favoriser la croissance ou la récurrence tumorale. Donc, une mobilisation spécifique des cellules NKT CD4 négatives par immunothérapie pourrait favoriser l'immunité contre des tumeurs chez l'homme. Résumé en français pour un large public Au sein des globules blancs, les lymphocytes T expriment un récepteur (le TCR), qui est propre à chacun d'entre eux et leur permet d'accrocher de manière très spécifique une molécule appelée antigène. Ce TCR est employé par les lymphocytes pour inspecter les antigènes associés avec des molécules présentatrices à la surface des autres cellules. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent un fragment de protéine (ou peptide), qui est présenté par une des molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de classe I et tuent la cellule qui présente ce peptide. Ils sont ainsi bien adaptés pour éliminer les cellules qui présentent un peptide issu d'un virus quand la cellule est infectée. D'autres cellules T CD8 reconnaissent des peptides comme les antigènes CT, qui sont produits anormalement par les cellules cancéreuses. Nous avons confirmé que les antigènes CT sont fréquemment exprimés par le cancer du foie. Nous avons également identifié des cellules T CD8 spécifiques d'antigènes CT dans la tumeur, mais pas dans le foie normal de 2 patients sur 10. Cela signifie que ces lymphocytes peuvent être naturellement activés contre la tumeur et sont capables de la trouver. De plus les lymphocytes issus d'un patient ont démontré une forte sensibilité pour reconnaître l'antigène et tuent spécifiquement les cellules tumorales. Les antigènes CT représentent donc des cibles intéressantes qui pourront être intégrés dans des vaccins thérapeutiques du cancer du foie. De cette manière, les cellules T CD8 du patient lui-même pourront être induites à détruire de manière spécifique les cellules cancéreuses. Un nouveau type de lymphocytes T a été récemment découvert: les lymphocytes NKT. Quand ils reconnaissent un glycolipide présenté par la molécule CD1d, ils sont capables, de manière encore incomprise, d'initier, d'augmenter, ou à l'inverse d'inhiber la défense immunitaire. Ces cellules NKT ont démontré qu'elles jouent un rôle important dans la défense contre les tumeurs et particulièrement dans le foie des souris. Nous avons étudié les cellules NKT de patients atteints d'une tumeur dans le foie, afin de comprendre pourquoi elles ne sont pas assez protectrice chez l'homme. Les lymphocytes NKT peuvent être sous-divisés en 3 populations: Les CD4, les DN (CD4-/CD8-) et les CD8. Ces 3 classes de NKT peuvent produire différents signaux chimiques appelés cytokines. Contrairement aux cellules NKT DN ou CDS, seules les cellules NKT CD4 sont capables de produire des cytokines qui sont défavorables pour la défense anti-tumorale. Par ailleurs nous avons trouvé que les cellules NKT CD4 tuent moins bien les cellules cancéreuses que les cellules NKT DN ou CD8. L'analyse des cellules NKT, fraîchement extraites du sang, du foie et de la tumeur de patients a révélé que les cellules NKT CD4 sont progressivement enrichies du sang vers le foie et la tumeur. La large prédominance des NKT CD4 à l'intérieur des tumeurs suggère que, chez l'homme, ces cellules sont inappropriées pour la lutte anti-tumorale. Par ailleurs, la plupart des cellules NKT de patients n'étaient pas capables de produire des cytokines après stimulation avec un antigène. Cela explique également pourquoi ces cellules ne protègent pas contre les tumeurs dans le foie.

A topological invariant to predict the three-dimensional writhe of ideal configurations of knots and links.

We present herein a topological invariant of oriented alternating knots and links that predicts the three-dimensional (3D) writhe of the ideal geometrical configuration of the considered knot/link. The fact that we can correlate a geometrical property of a given configuration with a topological invariant supports the notion that the ideal configuration contains important information about knots and links. The importance of the concept of ideal configuration was already suggested by the good correlation between the 3D writhe of ideal knot configurations and the ensemble average of the 3D writhe of random configurations of the considered knots. The values of the new invariant are quantized: multiples of 4/7 for links with an odd number of components (including knots) and 2/7 plus multiples of 4/7 for links with an even number of components.

The human Ia-associated invariant chain is synthesized in Ia-negative B cell variants and is not expressed on the cell surface of both Ia-negative and Ia-positive parental cells.

The expression of Ia-associated human Invariant (In) chain glycoproteins was studied in the Raji B cells as well as in their RJ 2.2.5 Ia-negative derived variant cells by using a specific rabbit anti-human In chain antiserum. Two-dimensional gel electrophoresis of immunoprecipitates from either biosynthetically labeled or surface labeled cells were analyzed. In addition, flow microfluorometric analysis of stained cells was performed. The results indicate that the In chain is constitutively produced in the Ia-negative B cell variant. Moreover, it appears that several forms of In chain-related molecules, with different charges and distinct m.w. are equally expressed in Ia-positive and Ia-negative B cells. Finally, no evidence could be obtained that the In molecular family was expressed on the cell surface of Ia-positive Raji and Ia-negative RJ 2.2.5 cells.

Mammalian target of rapamycin complex 1 orchestrates invariant NKT cell differentiation and effector function.

Invariant NKT (iNKT) cells play critical roles in bridging innate and adaptive immunity. The Raptor containing mTOR complex 1 (mTORC1) has been well documented to control peripheral CD4 or CD8 T cell effector or memory differentiation. However, the role of mTORC1 in iNKT cell development and function remains largely unknown. By using mice with T cell-restricted deletion of Raptor, we show that mTORC1 is selectively required for iNKT but not for conventional T cell development. Indeed, Raptor-deficient iNKT cells are mostly blocked at thymic stage 1-2, resulting in a dramatic decrease of terminal differentiation into stage 3 and severe reduction of peripheral iNKT cells. Moreover, residual iNKT cells in Raptor knockout mice are impaired in their rapid cytokine production upon αGalcer challenge. Bone marrow chimera studies demonstrate that mTORC1 controls iNKT differentiation in a cell-intrinsic manner. Collectively, our data provide the genetic evidence that iNKT cell development and effector functions are under the control of mTORC1 signaling.

Functional education of invariant NKT cells by dendritic cell tuning of SHP-1.

Invariant NKT (iNKT) cells play key roles in host defense by recognizing lipid Ags presented by CD1d. iNKT cells are activated by bacterial-derived lipids and are also strongly autoreactive toward self-lipids. iNKT cell responsiveness must be regulated to maintain effective host defense while preventing uncontrolled stimulation and potential autoimmunity. CD1d-expressing thymocytes support iNKT cell development, but thymocyte-restricted expression of CD1d gives rise to Ag hyperresponsive iNKT cells. We hypothesized that iNKT cells require functional education by CD1d(+) cells other than thymocytes to set their correct responsiveness. In mice that expressed CD1d only on thymocytes, hyperresponsive iNKT cells in the periphery expressed significantly reduced levels of tyrosine phosphatase SHP-1, a negative regulator of TCR signaling. Accordingly, heterozygous SHP-1 mutant mice displaying reduced SHP-1 expression developed a comparable population of Ag hyperresponsive iNKT cells. Restoring nonthymocyte CD1d expression in transgenic mice normalized SHP-1 expression and iNKT cell reactivity. Radiation chimeras revealed that CD1d(+) dendritic cells supported iNKT cell upregulation of SHP-1 and decreased responsiveness after thymic emigration. Hence, dendritic cells functionally educate iNKT cells by tuning SHP-1 expression to limit reactivity.

Fourier transform convolution integrals applied to generalized Born molecular volume.

Generalized Born methods are currently among the solvation models most commonly used for biological applications. We reformulate the generalized Born molecular volume method initially described by (Lee et al, 2003, J Phys Chem, 116, 10606; Lee et al, 2003, J Comp Chem, 24, 1348) using fast Fourier transform convolution integrals. Changes in the initial method are discussed and analyzed. Finally, the method is extensively checked with snapshots from common molecular modeling applications: binding free energy computations and docking. Biologically relevant test systems are chosen, including 855-36091 atoms. It is clearly demonstrated that, precision-wise, the proposed method performs as good as the original, and could better benefit from hardware accelerated boards.

Enrichment of human CD4+ V(alpha)24/Vbeta11 invariant NKT cells in intrahepatic malignant tumors.

Invariant NKT cells (iNKT cells) recognize glycolipid Ags via an invariant TCR alpha-chain and play a central role in various immune responses. Although human CD4(+) and CD4(-) iNKT cell subsets both produce Th1 cytokines, the CD4(+) subset displays an enhanced ability to secrete Th2 cytokines and shows regulatory activity. We performed an ex vivo analysis of blood, liver, and tumor iNKT cells from patients with hepatocellular carcinoma and metastases from uveal melanoma or colon carcinoma. Frequencies of Valpha24/Vbeta11 iNKT cells were increased in tumors, especially in patients with hepatocellular carcinoma. The proportions of CD4(+), double negative, and CD8alpha(+) iNKT cell subsets in the blood of patients were similar to those of healthy donors. However, we consistently found that the proportion of CD4(+) iNKT cells increased gradually from blood to liver to tumor. Furthermore, CD4(+) iNKT cell clones generated from healthy donors were functionally distinct from their CD4(-) counterparts, exhibiting higher Th2 cytokine production and lower cytolytic activity. Thus, in the tumor microenvironment the iNKT cell repertoire is modified by the enrichment of CD4(+) iNKT cells, a subset able to generate Th2 cytokines that can inhibit the expansion of tumor Ag-specific CD8(+) T cells. Because CD4(+) iNKT cells appear inefficient in tumor defense and may even favor tumor growth and recurrence, novel iNKT-targeted therapies should restore CD4(-) iNKT cells at the tumor site and specifically induce Th1 cytokine production from all iNKT cell subsets.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Molecular variation at a candidate gene implicated in the regulation of fire ant social behavior

The fire ant Solenopsis invicta and its close relatives display an important social polymorphism involving differences in colony queen number. Colonies are headed by either a single reproductive queen (monogyne form) or multiple queens (polygyne form). This variation in social organization is associated with variation at the gene Gp-9, with monogyne colonies harboring only B-like allelic variants and polygyne colonies always containing b-like variants as well. We describe naturally occurring variation at Gp-9 in fire ants based on 185 full-length sequences, 136 of which were obtained from S. invicta collected over much of its native range. While there is little overall differentiation between most of the numerous alleles observed, a surprising amount is found in the coding regions of the gene, with such substitutions usually causing amino acid replacements. This elevated coding-region variation may result from a lack of negative selection acting to constrain amino acid replacements over much of the protein, different mutation rates or biases in coding and non-coding sequences, negative selection acting with greater strength on non-coding than coding regions, and/or positive selection acting on the protein. Formal selection analyses provide evidence that the latter force played an important role in the basal b-like lineages coincident with the emergence of polygyny. While our data set reveals considerable paraphyly and polyphyly of S. invicta sequences with respect to those of other fire ant species, the b-like alleles of the socially polymorphic species are monophyletic. An expanded analysis of colonies containing alleles of this clade confirmed the invariant link between their presence and expression of polygyny. Finally, our discovery of several unique alleles bearing various combinations of b-like and B-like codons allows us to conclude that no single b-like residue is completely predictive of polygyne behavior and, thus, potentially causally involved in its expression. Rather, all three typical b-like residues appear to be necessary.