Redundant Notch1 and Notch2 signaling is necessary for IFNγ secretion by T helper 1 cells during infection with Leishmania major.

The protective immune response to intracellular parasites involves in most cases the differentiation of IFNγ-secreting CD4(+) T helper (Th) 1 cells. Notch receptors regulate cell differentiation during development but their implication in the polarization of peripheral CD4(+) T helper 1 cells is not well understood. Of the four Notch receptors, only Notch1 (N1) and Notch2 (N2) are expressed on activated CD4(+) T cells. To investigate the role of Notch in Th1 cell differentiation following parasite infection, mice with T cell-specific gene ablation of N1, N2 or both (N1N2(ΔCD4Cre)) were infected with the protozoan parasite Leishmania major. N1N2(ΔCD4Cre) mice, on the C57BL/6 L. major-resistant genetic background, developed unhealing lesions and uncontrolled parasitemia. Susceptibility correlated with impaired secretion of IFNγ by draining lymph node CD4(+) T cells and increased secretion of the IL-5 and IL-13 Th2 cytokines. Mice with single inactivation of N1 or N2 in their T cells were resistant to infection and developed a protective Th1 immune response, showing that CD4(+) T cell expression of N1 or N2 is redundant in driving Th1 differentiation. Furthermore, we show that Notch signaling is required for the secretion of IFNγ by Th1 cells. This effect is independent of CSL/RBP-Jκ, the major effector of Notch receptors, since L. major-infected mice with a RBP-Jκ deletion in their T cells were able to develop IFNγ-secreting Th1 cells, kill parasites and heal their lesions. Collectively, we demonstrate here a crucial role for RBP-Jκ-independent Notch signaling in the differentiation of a functional Th1 immune response following L. major infection.

Danger signaling through the inflammasome acts as a master switch between tolerance and sensitization.

Efficient priming of adaptive immunity depends on danger signals provided by innate immune pathways. As an example, inflammasome-mediated activation of caspase-1 and IL-1beta is crucial for the development of reactive T cells targeting sensitizers like dinitrofluorobenzene (DNFB). Surprisingly, DNFB and dinitrothiocyanobenzene provide cross-reactive Ags yet drive opposing, sensitizing vs tolerizing, T cell responses. In this study, we show that, in mice, inflammasome-signaling levels can be modulated to turn dinitrothiocyanobenzene into a sensitizer and DNFB into a tolerizer, and that it correlates with the IL-6 and IL-12 secretion levels, affecting Th1, Th17, and regulatory T cell development. Hence, our data provide the first evidence that the inflammasome can define the type of adaptive immune response elicited by an Ag, and hint at new strategies to modulate T cell responses in vivo.

Deregulated MHC class II transactivator expression leads to a strong Th2 bias in CD4+ T lymphocytes.

The MHC class II (MHC-II) transactivator (CIITA) is the master transcriptional regulator of genes involved in MHC-II-restricted Ag presentation. Fine tuning of CIITA gene expression determines the cell type-specific expression of MHC-II genes. This regulation is achieved by the selective usage of multiple CIITA promoters. It has recently been suggested that CIITA also contributes to Th cell differentiation by suppressing IL-4 expression in Th1 cells. In this study, we show that endogenous CIITA is expressed at low levels in activated mouse T cells. Importantly CIITA is not regulated differentially in murine and human Th1 and Th2 cells. Ectopic expression of a CIITA transgene in multiple mouse cell types including T cells, does not interfere with normal development of CD4(+) T cells. However, upon TCR activation the CIITA transgenic CD4(+) T cells preferentially differentiate into IL-4-secreting Th2-type cells. These results imply that CIITA is not a direct Th1-specific repressor of the IL-4 gene and that tight control over the expression of CIITA and MHC-II is required to maintain the normal balance between Th1 and Th2 responses.

Secretory IgA Induces Tolerogenic Dendritic Cells through SIGNR1 Dampening Autoimmunity in Mice.

IgA plays ambivalent roles in the immune system. The balance between inhibitory and activating responses relies on the multimerization status of IgA and interaction with their cognate receptors. In mucosal sites, secretory IgA (SIgA) protects the host through immune-exclusion mechanisms, but its function in the bloodstream remains unknown. Using bone marrow-derived dendritic cells, we found that both human and mouse SIgA induce tolerogenic dendritic cells (DCs) following binding to specific ICAM-3 grabbing nonintegrin receptor 1. This interaction was dependent on Ca(2+) and mannose residues. SIgA-primed DCs (SIgA-DCs) are resistant to TLR-dependent maturation. Although SIgA-DCs fail to induce efficient proliferation and Th1 differentiation of naive responder T cells, they generate the expansion of regulatory T cells through IL-10 production. SIgA-DCs are highly potent in inhibiting autoimmune responses in mouse models of type 1 diabetes and multiple sclerosis. This discovery may offer new insights about mucosal-derived DC immunoregulation through SIgA opening new therapeutic approaches to autoimmune diseases.

Schistosoma mansoni triggers Dectin-2, which activates the Nlrp3 inflammasome and alters adaptive immune responses.

The propensity of helminths, such as schistosomes, to immunomodulate the host's immune system is an essential aspect of their survival. Previous research has demonstrated how soluble schistosomal egg antigens (SEA) dampen TLR-signaling during innate immune responses. We show here that the suppressive effect by SEA on TLR signaling is simultaneously coupled to the activation of the Nlrp3 (NLR family, pyrin domain containing 3) inflammasome and thus IL-1β production. Therefore, the responsible protein component of SEA contains the second signal that is required to trigger proteolytic pro-IL-1β processing. Moreover, the SEA component binds to the Dectin-2/FcRγ (Fc receptor γ chain) complex and activates the Syk kinase signaling pathway to induce reactive oxygen species and potassium efflux. As IL-1β has been shown to be an essential orchestrator against several pathogens we studied the in vivo consequences of Schistosoma mansoni infection in mice deficient in the central inflammasome adapter ASC and Nlrp3 molecule. These mice failed to induce local IL-1β levels in the liver and showed decreased immunopathology. Interestingly, antigen-specific Th1, Th2, and Th17 responses were down-regulated. Overall, these data imply that component(s) within SEA induce IL-1β production and unravel a crucial role of Nlrp3 during S. mansoni infection.

Gene transfer of interleukin-18-binding protein attenuates cardiac allograft rejection.

Interleukin (IL) 18 is a potent pro-inflammatory Th1 cytokine that exerts pleiotropic effector functions in both innate and acquired immune responses. Increased IL-18 production during acute rejection has been reported in experimental heart transplantation models and in kidney transplant recipients. IL-18-binding protein (IL-18BP) binds IL-18 with high affinity and neutralizes its biologic activity. We have analyzed the efficacy of an adenoviral vector expressing an IL-18BP-Ig fusion protein in a rat model of heart transplantation. IL-18BP-Ig gene transfer into Fisher (F344) rat donor hearts resulted in prolonged graft survival in Lewis recipients (15.8 +/- 1.4 days vs. 10.3 +/- 2.5 and 10.1 +/- 2.1 days with control virus and buffer solution alone, respectively; P < 0.001). Immunohistochemical analysis revealed decreased intra-graft infiltrates of monocytes/macrophages, CD4(+), CD8alpha(+) and T-cell receptor alphabeta(+) cells after IL-18BP-Ig versus mock gene transfer (P < 0.05). Real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction analysis showed decreased cytokine transcripts for the RANTES chemokine and transforming growth factor-beta after IL-18BP-Ig gene transfer (P < 0.05). IL-18BP-Ig gene transfer attenuates inflammatory cell infiltrates and prolongs cardiac allograft survival in rats. These results suggest a contributory role for IL-18 in acute rejection. Further studies aiming at defining the therapeutic potential of IL-18BP are warranted.

Bacterial-induced protection against allergic inflammation through a multicomponent immunoregulatory mechanism.

Background Airborne microbial products have been reported to promote immune responses that suppress asthma, yet how these beneficial effects take place remains controversial and poorly understood. Methods We exposed mice to the bacterium Escherichia coli and subsequently induced allergic airway inflammation through sensitization and intranasal challenge with ovalbumin. Results Pulmonary exposure to the bacterium Escherichia coli leads to a suppression of allergic airway inflammation. This immune modulation was neither mediated by the induction of a T helper 1 (Th1) response nor regulatory T cells; however, it was dependent on Toll-like receptor 4 (TLR4) but did not involve TLR desensitisation. Dendritic cell migration to the draining lymph nodes and activation of T cells was unaffected by prior exposure to E.coli, while dendritic cells in the lung displayed a less activated phenotype and had impaired antigen presentation capacity. Consequently, in situ Th2 cytokine production was abrogated. The suppression of airway hyper-responsiveness was mediated through the recruitment of gd T cells; however, the suppression of dendritic cells and T cells was mediated through a distinct mechanism that could not be overcome by the local administration of activated dendritic cells, or by the in vivo administration of tumour necrosis factor a. Conclusion Our data reveal a localized immunoregulatory pathway that acts to protect the airways from allergic inflammation.

The role of nonhematopoietic MHC class II expression in immune responses and tolerance

Si les rôles fonctionnels de diverses cellules immunitaires infiltrant des tissus enflammés sont assez bien compris, par contre, étonnamment, on connaît bien moins la capacité des cellules non hématopoïétiques résidant dans des tissus, à moduler l'activité biologique des cellules immunitaires immigrantes, et donc le résultat de la réponse immunitaire. La présentation des antigènes, dans le contexte des molécules du CMH de classe II (CMHII) à la surface des cellules présentatrices d'antigènes (CPA) professionnelles à une sous- population de lymphocytes T, est cruciale pour le développement des réponses immunitaires protectives spécifiques de l'antigène. En général, l'expression de CMHII est réservée aux CPAs. Toutefois, au cours des pathologies inflammatoires spécifiques d'organe, telles que l'auto-immunité ou la maladie inflammatoire de l'intestin, l'expression de CMHII est également induite par la cytokine interféron (IFN)-y sur des cellules non hématopoïétiques qui résident dans des tissus enflammés. Les conséquences de ce phénomène sont encore peu comprises. Dans cette étude, nous avons utilisé une souche de souris génétiquement modifiées, qui n'a pas la capacité d'induire l'expression de CMHII sur les cellules non hématopoïétiques, mais a maintenu la régulation normale d'expression de CMHII sur les cellules hématopoïétiques. Nous avons appliqué ces souris à différents modèles d'inflammation intestinale et à un modèle de maladie qui imite la maladie auto-immune de l'inflammation du muscle cardiaque (myocardite) chez l'homme. Nous avons pu montrer que, au cours de l'inflammation intestinale, l'expression du CMHII nonhématopoïétique, ou encore l'expression du CMHII par les cellules épithéliales de l'intestin, confère une protection contre la maladie, en réduisant les cellules immunitaires inflammatoires et en augmentant les cellules Τ régulatrices anti-inflammatoires. Ces résultats pourraient expliquer l'échec des traitements d'anti-IFN-γ dans les maladies intestinales inflammatoires chez l'homme. En revanche, dans la myocardite auto-immune, nos résultats indiquent que la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques du coeur est nécessaire pour l'apparition de la pathologie cardiaque, comme nos souris sont résistantes à la maladie. Toutefois, cela n'est pas dû à un défaut d'activation des lymphocytes T, car les lymphocytes Τ des souris mutantes sont parfaitement capables de promouvoir la maladie après le transfert adoptif dans des animaux de type naturel. Nos résultats suggèrent que, durant les maladies inflammatoires spécifiques d'organe, la présentation d'antigène par des cellules non hématopoïétiques module et contribue au résultat de la réponse immunitaire d'une manière opposée, conférant soit la protection contre la maladie ou sa promotion. Nos résultats pourraient ouvrir la voie à des thérapies qui prennent en compte la contribution de la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques, au cours des maladies inflammatoires spécifiques d'organe. - Les molécules du CMH de classe II (CMHII) sont fondamentales pour la présentation des antigènes aux lymphocytes Τ CD4+, car elles permettent le développement des réponses immunitaires spécifiques de l'antigène. Il est largement admis que l'expression de CMHII est réservée aux cellules présentatrices d'antigènes (CPA). Cependant, dans des conditions inflammatoires, l'expression de CMHII est en principe également induite par l'interféron (IFN)-y sur les cellules non hématopoïétiques, telles que les cellules épithéliales et les cardiomyocytes. Une controverse existe jusqu'à présent au sujet de la fonction de cette présentation d'antigènes non professionnelle, pour savoir si elle favorise la tolérance ou l'immunité dépendante des lymphocytes Τ in vivo. Pour répondre à cette question, nous avons testé des souris qui ne sont pas capables d'induire l'expression du CMHII sur les cellules non hématopoïétiques (souris PIV-/- K14 CIITA Tg) parmi différents modèles murins de pathologies inflammatoires, à savoir les modèles de vaccination pour induire des réponses spécifiques d'antigènes des lymphocytes B, plusieurs modèles de colite et un modèle de myocardite auto-immune expérimental (EAM). Pour cela, nous avons administré à ces souris un modèle de colite atténuée, induite par une infection chronique à Helicobacter hepaticus et par l'administration d'anticorps monoclonaux bloquant le récepteur de l'interleukine (IL)-10 (anti-IL-10R). Dans ce système, nous avons pu observer que l'expression abrogée de CMHII a aggravé la colite bactérienne, soit par les cellules non hématopoïétiques, soit exclusivement par les cellules épithéliales intestinales (CEI) dans un autre modèle murin (souris plV_fl/fl vil-Cre Tg). Ce phénotype du côlon a été associé à une augmentation des fréquences de cellules immunitaires innées, de lymphocytes Th1 CD4+, et d'expression des cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires, y compris l'IFN-γ. Notamment, l'expression défectueuse de CMHII non hématopoïétique a également réduit les cellules Τ régulatrices (Treg) Forkhead box P3 (FoxP3)+, sans influencer les fréquences des cellules innées lymphoïdes et des cellules Th17. Ces résultats suggèrent un rôle tolérogène de CEIs CMHII+ qui contribue à l'homéostasie immunitaire intestinale. En revanche, dans le modèle d'EAM, les souris ayant subi une ablation de CMHII non hématopoïétique étaient résistantes à l'induction de la maladie, alors que la progression de la pathologie cardiaque, dans les souris de type naturel ou hétérozygotes, a été accompagnée par une régulation positive de l'expression de CMHII du myocarde. Cependant, l'inflammation cardiaque pourrait être transférée de manière adoptive depuis des souris amorcées PIV-/- K14 CIITA Tg vers des souris de type naturel, indiquant l'absence de défaut intrinsèque d'amorçage des cellules T CD4+ dans notre modèle de souris. Ces observations impliquent un rôle à jouer pour des cellules CMHII+ non hématopoïétiques résidentes du coeur, dans la promotion active de ΙΈΑΜ. En conclusion, nos résultats, provenant de diverses pathologies inflammatoires spécifiques d'organes, suggèrent un rôle complexe et divergent, soit tolérogène, soit immunogène/ pathologique, pour l'expression de CMHII non hématopoïétique au cours des pathologies inflammatoires. L'expression non professionnelle de CMHII semble influencer le résultat des réponses immunitaires en fonction de différents facteurs, tels que le tissu cible, le(s) type(s) de cellule(s) non hématopoïétique(s) participante(s) et l'origine de l'inflammation. Nos résultats pourraient potentiellement ouvrir la voie à des applications thérapeutiques, qui tiennent compte de la contribution de la présentation d'antigènes par des CPAs non professionnelles, au cours de l'inflammation spécifique d'organe. - MHC class II (MHCII) molecules are fundamental for the presentation of antigens to CD4+ Τ cells, allowing the development of antigen-specific immune responses. It is widely accepted that MHCII expression is restricted to antigen-presenting cells (APC). However, under inflammatory conditions, MHCII expression is typically also induced by interferon (IFN)-y on nonhematopoietic cells such as epithelial cells and cardiomyocytes. So far, it remains controversial whether this nonprofessional antigen-presentation function promotes CD4+ Τ cell-dependent tolerance or immunity in vivo. To address this issue, we utilised mice which lack inducible MHCII expression on nonhematopoietic cells (pIV-/- K14 CIITA Tg mice) in different mouse models of inflammatory pathologies, namely immunisation models to induce antigen-specific Β cell responses, various colitis models and a model of experimental autoimmune myocarditis (EAM). In an attenuated model of colitis induced by chronic Helicobacter hepaticus infection and treatment with anti-interleukin (IL)-10 receptor (anti-IL-10R) monoclonal blocking antibody, we observed that abrogated MHCII expression by nonhematopoietic cells or, in an alternative tamoxifen-inducible mouse model (plV_fl/fl vil-Cre Tg mice), exclusively by intestinal epithelial cells (IEC), exacerbated bacterial-driven colitis, which was associated with increased colonic frequencies of innate immune cells, CD4+ Th1 cells and expression of proinflammatory cytokines and chemokines, including IFN-γ. Notably, defective nonhematopoietic MHCII expression also resulted in reduced Forkhead box P3 (FoxP3)+ regulatory Τ (Treg) cells without influencing innate lymphoid cell (ILC) and Th17 cell frequencies. These findings suggest a tolerogenic role of MHClT lECs to contribute to intestinal immune homeostasis. In contrast, in the EAM model, mice ablated of nonhematopoietic MHCII were resistant to disease induction, whereas progression of cardiac pathology in WT and heterozygous control mice was accompanied by upregulation of myocardial MHCII expression. However, cardiac inflammation could be adoptively transferred from primed pIV-/- K14 CIITA Tg mice into WT mice, indicating no intrinsic defect of CD4+ Τ activation in our mouse model. These observations imply a role for MHCIT heart-resident nonhematopoietic cells in actively promoting EAM. In conclusion, our findings from different organ-specific inflammatory pathologies suggest a complex and diverging role - either tolerogenic or immunogenic/ pathologic - for nonhematopoietic MHCII expression during inflammatory pathologies: Nonprofessional MHCII expression appears to influence the outcome of immune responses depending on 7 factors such as the target tissue, participating non hematopoietic cell type(s) and the origin of inflammation. Our findings may potentially open the way to therapeutic applications taking into account the contribution of antigen presentation by nonprofessional, tissue-resident APCs during organ-specific inflammation.

The T cell-specific CXC chemokines IP-10, Mig, and I-TAC are expressed by activated human bronchial epithelial cells.

Recruitment of activated T cells to mucosal surfaces, such as the airway epithelium, is important in host defense and for the development of inflammatory diseases at these sites. We therefore asked whether the CXC chemokines IFN-induced protein of 10 kDa (IP-10), monokine induced by IFN-gamma (Mig), and IFN-inducible T-cell alpha-chemoattractant (I-TAC), which specifically chemoattract activated T cells by signaling through the chemokine receptor CXCR3, were inducible in respiratory epithelial cells. The effects of proinflammatory cytokines, including IFN-gamma (Th1-type cytokine), Th2-type cytokines (IL-4, IL-10, and IL-13), and dexamethasone were studied in normal human bronchial epithelial cells (NHBEC) and in two human respiratory epithelial cell lines, A549 and BEAS-2B. We found that IFN-gamma, but not TNF-alpha or IL-1 beta, strongly induced IP-10, Mig, and I-TAC mRNA accumulation mainly in NHBEC and that TNF-alpha and IL-1 beta synergized with IFN-gamma induction in all three cell types. High levels of IP-10 protein (&gt; 800 ng/ml) were detected in supernatants of IFN-gamma/TNF-alpha-stimulated NHBEC. Neither dexamethasone nor Th2 cytokines modulated IP-10, Mig, or I-TAC expression. Since IFN-gamma is up-regulated in tuberculosis (TB), using in situ hybridization we studied the expression of IP-10 in the airways of TB patients and found that IP-10 mRNA was expressed in the bronchial epithelium. In addition, IP-10-positive cells obtained by bronchoalveolar lavage were significantly increased in TB patients compared with normal controls. These results show that activated bronchial epithelium is an important source of IP-10, Mig, and I-TAC, which may, in pulmonary diseases such as TB (in which IFN-gamma is highly expressed) play an important role in the recruitment of activated T cells.

Genetically resistant mice lacking interleukin-12 are susceptible to infection with Leishmania major and mount a polarized Th2 cell response.

Mice with homologous disruption of the gene coding for either the p35 subunit or the p40 subunit of interleukin-12 (IL-12) and derived from a strain genetically resistant to infection with Leishmania major have been used to study further the role of this cytokine in resistance to infection and the differentiation of functional CD4+ T cell subsets in vivo. Wild-type 129/Sv/Ev mice are resistant to infection with L. major showing only small lesions which resolve spontaneously within a few weeks and develop a type 1 CD4+ T cell response. In contrast, mice lacking bioactive IL-12 (IL-12p35-/- and IL-12p40-/-) developed large, progressing lesions. Whereas resistant mice were able to mount a delayed-type hypersensitivity (DTH) response to Leishmania antigen, susceptible BALB/c mice as well as IL-12-deficient 129/Sv/Ev mice did not show any DTH reaction. To characterize the functional phenotype of CD4+ T cells triggered in infected wild-type mice and IL-12-deficient mice, the expression of mRNA for interferon-gamma (IFN-gamma) and interleukin-4 (IL-4) in purified CD4+ lymph node cells was analyzed. Wild-type 129/Sv/Ev mice showed high levels of mRNA for IFN-gamma and low levels of mRNA for IL-4 which is indicative of a Th1 response. In contrast, IL-12- deficient mice and susceptible BALB/c mice developed a strong Th2 response with high levels of IL-4 mRNA and low levels of IFN-gamma mRNA in CD4+ T cells. Similarly, lymph node cells from infected wild-type 129 mice produced predominantly IFN-gamma in response to stimulation with Leishmania antigen in vitro whereas lymph node cells from IL-12-deficient mice and susceptible BALB/c mice produced preferentially IL-4. Taken together, these results confirm in vivo the importance of IL-12 in induction of Th1 responses and protective immunity against L. major.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

GATA3-driven Th2 responses inhibit TGF-beta1-induced FOXP3 expression and the formation of regulatory T cells.

Transcription factors act in concert to induce lineage commitment towards Th1, Th2, or T regulatory (Treg) cells, and their counter-regulatory mechanisms were shown to be critical for polarization between Th1 and Th2 phenotypes. FOXP3 is an essential transcription factor for natural, thymus-derived (nTreg) and inducible Treg (iTreg) commitment; however, the mechanisms regulating its expression are as yet unknown. We describe a mechanism controlling iTreg polarization, which is overruled by the Th2 differentiation pathway. We demonstrated that interleukin 4 (IL-4) present at the time of T cell priming inhibits FOXP3. This inhibitory mechanism was also confirmed in Th2 cells and in T cells of transgenic mice overexpressing GATA-3 in T cells, which are shown to be deficient in transforming growth factor (TGF)-beta-mediated FOXP3 induction. This inhibition is mediated by direct binding of GATA3 to the FOXP3 promoter, which represses its transactivation process. Therefore, this study provides a new understanding of tolerance development, controlled by a type 2 immune response. IL-4 treatment in mice reduces iTreg cell frequency, highlighting that therapeutic approaches that target IL-4 or GATA3 might provide new preventive strategies facilitating tolerance induction particularly in Th2-mediated diseases, such as allergy.

Monitoring of innate and adaptive immune responses in the context of human immunotherapy

Summary1 SummaryCancer patients have a better clinical outcome when their tumours display marked infiltration by memory Τ cells. Moreover, the overrepresentation of Th1 gene signatures in primary tumours correlates with favourable prognosis. Thus, vaccination to induce Τ cells capable of infiltrating and eradicating the tumour seems a promising strategy for the treatment of cancer. Here, I monitored CD4 Τ cell responses in melanoma patients vaccinated with the long synthetic peptides Melan- A16-35(A27L) and NY-ESO-179.108. Most of the patients developed strong and diverse peptide antigen specific CD4 Τ cell responses. Analysis of the fine specificity of CD4 Τ cell antigen recognition led to the identification of two new epitopes. The peptide Melan-A16_35(A27L) was delivered by virus-like particles (VLPs) derived from bacteriophage Οβ, which themselves displayed strong immunogenicity. I show evidence for induction of Οβ- and Melan-A specific CD4 Τ cell responses that developed a Th1 functional profile after repeated vaccination cycles. They also specifically released the chemokines CCL-3 and CCL-4, which play important roles in attracting CD8 Τ cells to the APC surface for priming and formation of Τ cell memory. We further found induction of robust humoral IgG responses upon VLP vaccination, and the lgG1-lgG4 isotype composition depended on the adjuvant used. Since heavy chain class switching largely dépends on the presence of CD4 Τ cell help, this result suggests that the adjuvant can influence the differentiation of elicited CD4 Τ cells, thereby contributing to the quality and function of both Β cells and CD8 Τ cells. The nature of the inflammatory processes in the tumour microenvironment can modulate CD8 Τ cell function. A collaboration was established for the investigation regulation of inflammasome activation in human primary monocytes. We identified IL- 4 and TGF-β as strong inhibitors of IL-1 β secretion, Indicating some level of regulation from effector Th2 and Treg responses. We further found a potent inhibition of inflammasome activation by type I interferon, and demonstrated in vivo inhibition of IL-1 β responses in monocytes from active multiple sclerosis patients under IFN-β therapy. This finding further offers a possible explanation for its success, which mechanism of action is still largely unclear. Interestingly, type I interferon is also being used as adjuvant treatment for tumour free metastatic cutaneous melanoma patients. While its clinical benefit has remained controversial, recent data suggest that the subset of patients with ulcerated primary melanoma lesions can benefit from this therapy. Future investigations will shed light on the implication of the inflammasome in this context, and may offer new strategies for improved adjuvant treatments of melanoma.2 RésuméLes patients atteints de cancer ont une meilleure chance de survie si leurs tumeurs s'avèrent être largement infiltrées par des cellules Τ mémoires. De plus, la surreprésentation d'une signature génique Th1 est en corrélation avec un pronostic favorable. Ainsi, la vaccination visant à induire des cellules Τ capables d'infiltrer et de détruire la tumeur parait être une stratégie prometteuse pour le traitement du cancer. Dans ce travail, j'ai procédé au monitoring de la réponse des cellules Τ CD4 dans des patients atteints de mélanome vaccinés avec les longs peptides synthétiques Melan-A16_35(A27L) et NY-ESO-179_108. Ces peptides représentent des antigènes tumoraux reconnus par des lymphocytes T. La majorité des patients a développé une réponse forte et diversifiée des cellules Τ CD4 spécifiques contre les peptides. L'analyse de la spécificité fine de la reconnaissance antigénique des cellules Τ CD4 nous a conduits à l'identification de deux nouveaux épitopes. Le peptide Melan-Aie. 35(A27L) a été délivré par des particules de type viral (VLPs) dérivés de bactériophages Qβ, qui ont eux-mêmes démontré une forte immunogénicité. Mon travail montre les preuves d'une induction de réponses spécifiques des cellules Τ CD4 contre les Qβ et Melan-A développant un profil fonctionnel Th1 après plusieurs cycles de vaccination. Elles secrètent aussi spécifiquement les chimiokines CCL-3 et CCL-4, qui jouent un rôle important dans l'attraction des cellules Τ CD8 à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et contribuent ainsi à induire et former la mémoire cellulaire Τ CD8. Nous avons également remarqué une induction de fortes réponses humorales IgG après vaccination avec les VLPs, et que la composition des isotypes lgG1-lgG4 dépendait de l'adjuvant utilisé. Etant donné qu'une commutation de classe de la chaîne lourde dépend largement ùie l'aide des cellules Τ CD4, ce résultat suggère que l'adjuvant puisse influencer la différeritiation de cellules Τ CD4 en différent types, contribuant ainsi à la qualité et à la fonction des cellules Β et des cellules Τ CD8.La nature des processus d'inflammation dans le microenvironnement tumoral peut moduler la fonction des cellules Τ CD8. Une collaboration a été établie pour investiguer la régulation de l'activation de l'inflammasome dans des monocytes primaires humains. Nous avons identifié l'IL-4 et le TGF-β comme étant de puissants inhibiteurs de la sécrétion de IL-Ιβ, indiquant une certaine régulation de la réponse inflammatoire induite par les cellules Th2 et Τ régulatrices. Nous avons également trouvé une forte inhibition de l'activation de l'inflammasome par l'interféron type I, et nous avons démontré une inhibition in vivo de la réponse IL-1 β dans des monocytes de patients atteints d'une sclérose en plaque active sous traitement IFN-β. Ce résultat nous offre une possible explication du succès de cette thérapie, dont le mécanisme reste à ce jour encore largement obscur. Il est intéressant de noter que l'interféron de type I est également utilisé pour le traitement de patients atteints de mélanome cutané métastasique sans tumeurs. Bien que le bénéfice clinique de ce traitement reste controversé, des études récentes montrent qu'une partie des patients atteints de mélanome primaire ulcéré peut tirer bénéfice de cette thérapie. De futures investigations pourront mieux nous renseigner sur l'implication de l'inflammasome dans ce contexte et offrir de nouvelles stratégies pour améliorer les traitements adjuvants du mélanome.

Timing is everything: dendritic cell subsets in murine Leishmania infection.

Mouse models of Leishmania major infection have shown that a predominant CD4(+) T helper type 1 cell (Th1) response leads to protection, while T helper type 2 cell (Th2) predominance confers susceptibility. Dendritic cells (DCs) are antigen-presenting cells that orchestrate the T cell response. The immune response to L. major involves direct antigen presentation by migrating DCs or transfer of antigens to resident DCs to prime T cells. In this review, we discuss the timing and consequences of antigen presentation by DC subsets and how this affects Leishmania susceptibility. We propose a model where dermal DCs and Langerhans cells play a role early in infection, followed by inflammatory monocyte-derived DC and lymph node (LN)-resident DCs at later time points of infection to establish the resistant Th1 response.

Does T Helper Differentiation Correlate with Resistance or Susceptibility to Infection with L. major? Some Insights From the Murine Model.

The murine model of Leishmania major infection has been an invaluable tool in understanding T helper differentiation in vivo. The initial evidence for a role of distinct CD4(+) T helper subsets in the outcome of infection was first obtained with this experimental model. The development of CD4(+) Th1 cells was associated with resolution of the lesion, control of parasite replication, and resistance to re-infection in most of the mouse strains investigated (i.e., C57BL/6). In contrast, differentiation of CD4(+) Th2 cells correlated with the development of unhealing lesions, and failure to control parasite load in a few strains (i.e., BALB/c). Since these first reports, an incredible amount of effort has been devoted to understanding the various parameters involved in the differentiation of these, and more recently discovered T helper subsets such as Th17 and T regulatory cells. The discovery of cross-talk between T helper subsets, as well as their plasticity force us to reevaluate the events driving a protective/deleterious T helper immune response following infection with L. major in mice. In this review, we describe the individual contributions of each of these CD4(+) T helper subsets following L. major inoculation, emphasizing recent advances in the field, such as the impact of different substrains of L. major on the pathogenesis of disease.