Coevolutionary arms races: increased host immune defense promotes specialization by avian fleas.

We investigated the relationship between host defense and specialization by parasites in comparative analyses of bird fleas and T-cell mediated immune response of their avian hosts, showing that fleas with few main host species exploited hosts with weak or strong immune defenses, whereas flea species that parasitized a large number of host species only exploited hosts with weak immune responses. Hosts with strong immune responses were exploited by a larger number of flea species than hosts with weak responses. A path analysis model with an effect of T-cell response on the number of host species, or a model with host coloniality directly affecting host T-cell response, which in turn affected the number of host species used by fleas, best explained the data. Therefore, parasite specialization may have evolved in response to strong host defenses.

Cellular immune responses against mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection is known to have two main outcomes: latent infection (LTBI) where the pathogen is in a dormant form or active tuberculosis disease (TB), which is, most of the time, highly transmissible. Over one-third of the world's population asymptomatically harbours a latent form of Mtb with a 10% risk of disease reactivation. Efficient vaccine strategies remain unknown and the existing BCG vaccine is believed to protect against only some forms of TB (extra-pulmonary TB in children). Moreover, timely identification of TB remains complex with the actual diagnosis based on clinical observations associated to low efficient tests. Furthermore, current therapies are expensive, heavy and long for patients, and present lesser and lesser efficiency against new drug-resistant strains of Mtb. It is thus important to develop our knowledge on host -Mtb relationship to propose new vaccines, diagnosis tools and medications for the future. This thesis aims at improving our understanding of human immunology in the field of TB. All along this work, the same algorithm has been used and points towards the discovery of new correlates of protection through the comparison of T-cell immune responses in patients with LTBI or TB. We performed a comprehensive analysis of T-cell immune responses to Mtb using polychromatic flow cytometiy to study the functional profile of Μ/ό-specific CD4 Τ cells. We observed a polyfunctional profile in LTBI where CD4 Τ cells mainly co-produced IFN-γ, TNF-α and IL-2. In contrast, in TB, Mtó-specific CD4 Τ cells were mostly single TNF-a positive. Thus, analysis of the cytokine profiles was a strong immunological measure discriminating TB and LTBI. We next analyzed Thl7 cells. Mtò-specific Thl7 cells lacked immediate {i.e. ex vivo) IL-17A effector function in both LTBI and TB individuals. Moreover, they were also absent in bronchoalveolar lavages (BALs). Interestingly, we noticed that Mtb- specific Thl7 cells from LTBI but not from TB subjects acquired the ability to produce IL- 17A following Mtb-specific T-cell expansion. We finally performed a comprehensive characterization of Mfè-specific CD8 Τ cells that were detected in most (60%) TB patients and few (15%) LTBI subjects. We observed differences in the phenotype, the cytotoxicity and the proliferative capacities but not in the cytokine profile of Mtò-specific CD8 Τ cells between LTBI and TB. We concluded that the activity of Mtb infection (i.e. latent versus active) and the clinical presentation were associated to distinct profiles of Mtó-specific CD8 T-cell responses. To conclude, a multiparametric analysis including both CD4 and CD8 T-cell responses to Mtb lead to the development of a significantly improved diagnostic test discriminating between LTBI and TB. All together, these results provide new insights into the interaction between Mtb and the host immune response and expand upon our prior knowledge of tuberculosis. - L'infection par Mycobacterium tuberculosis peut résulter en une infection tuberculeuse latente et asymptomatique ou encore en une forme active et la plupart du temps contagieuse, la tuberculose. Un tiers de la population mondiale serait infectée de manière chronique avec 10 % de risques de développer la maladie durant la vie. Il n'existe actuellement aucun vaccin efficace, le BCG ne conférant qu'une protection partielle contre certaines formes extrapulmonaires de la maladie chez l'enfant. D'autre part, il n'existe pas de méthode diagnostique fiable et rapide, celle-ci se basant dans un premier temps sur l'analyse de la situation clinique des patients. Enfin, les thérapies actuelles sont couteuses et contraignantes pour les patients et tendent à ne plus être efficaces contre les souches émergentes de mycobactérie multi-résistantes. Aussi, il est important de bien comprendre la relation hôte-pathogène de manière à pouvoir proposer de nouveaux outils vaccinaux, diagnostiques et thérapeutiques. Ce manuscrit s'inscrit dans cette direction et vise à améliorer nos connaissances de la réponse immunitaire humaine dans le cadre de la tuberculose. Nous avons suivi un algorithme similaire tout au long des études proposées en comparant les réponses immunes des patients latents à celles des patients actifs, et ce, dans le but de mettre en évidence de potentiels corrélats de protection. Nous avons réalisé par cytométrie en flux une analyse du profil fonctionnel des cellules lymphocytaires CD4 dans la réponse au pathogène. Dans le cas de la tuberculose active, les cellules CD4 sécrètent majoritairement du TNF-α quand, au contraire, elles sécrètent à la fois du TNF-α, de l'IFN-γ et de l'IL-2 (poly-fonctionnalité) dans l'infection latente. Cette observation nous a permis de proposer un nouveau test diagnostique de la maladie active. Nous avons aussi étudié les cellules CD4 Thl7, impliquées dans la réponse immunitaire cellulaire contre les pathogènes extracellulaires et les champignons. Nous avons souligné une variation dans la production d'IL-17 entre infection latente et tuberculose active qui pourrait être impliquée dans la protection de l'individu contre le pathogène. D'autre part, ce manuscrit propose une caractérisation des cellules Τ CD8 dites cytotoxiques dans la tuberculose. Des divergences dans la fréquence des réponses observées, le phénotype mais aussi les capacités prolifératives et cytotoxiques ont pu être mises en évidence entre latence et tuberculose active. Ces observations soulignent le rôle important de ce groupe cellulaire dans l'évolution de la maladie et permettent de proposer une amélioration de l'outil diagnostic précédemment proposé et se basant à la fois sur le profil fonctionnel des cellules Τ CD4 ainsi que sur la présence potentielle d'une réponse CD8 spécifique au pathogène. Ces diverses études réalisées sur les cellules Τ humaines répondant spécifiquement à Mtb nous permettent de faire un pas supplémentaire dans la compréhension de notre réponse immunitaire face à ce pathogène particulièrement dangereux qui continue à l'heure actuelle à tuer chaque année des millions de personnes. - La tuberculose (TB) résulte d'une infection bactérienne par Mycobacterium tuberculosis (Mtb) et existe sous deux formes majeures: une forme latente, lorsque la bactérie est en phase de dormance ainsi qu'une forme active durant laquelle la bactérie se divise activement, entraînant les symptômes de la maladie. La personne infectée devient alors contagieuse dans la plupart des cas. Aujourd'hui des études épidémiologiques assument que plus d'un tiers de la population mondiale serait infectée par la forme latente de la bactérie et que 10% des cas réactiveront donnant lieu à diverses présentations de la maladie. Il n'existe actuellement aucun vaccin réellement efficace chez l'adulte. D'autre part, les traitements antibiotiques utilisés sont très lourds pour les patients et les cliniciens doivent faire face à l'émergence de nouvelles souches bactériennes multi-résistantes non affectées par les thérapies existantes. Les autorités sanitaires sont, d'autre part, confrontées à l'absence d'un outil diagnostique rapide, fiable et efficace. En effet, la méthode de référence reste la culture microbiologique du pathogène qui prend généralement plusieurs semaines, pendant lesquelles le patient pourra contaminer d'autres personnes. En résumé, la lutte contre la tuberculose doit passer par l'élaboration d'un vaccin efficace, de nouvelles thérapies, mais aussi par la mise en place de nouveaux tests diagnostics plus rapides afin d'éviter la dissémination de la maladie. Aussi, la relation hôte-bactérie qui n'est actuellement que peu comprise doit être investiguée. Ce travail de thèse a pour but d'étudier la réponse immunitaire chez l'homme infecté par Mtb et vise plus particulièrement l'étude d'une population clé de cellules immunitaires: les lymphocytes T. L'étude des cellules Τ CD4 nous a permis dans un premier temps de proposer un nouveau test diagnostic de la maladie active. Nous avons aussi analysé plus en détail une population spécifique des cellules Τ CD4 (les cellules Thl7), nous permettant d'associer leur fonction avec un possible état physiologique de protection contre le pathogène. En second lieu nous avons réalisé une caractérisation des cellules Τ CD8, à la fois chez les personnes avec des infections latentes et chez les personnes malades. Nous avons mis en évidence des différences fonctionnelles chez les deux groupes de patients, nous permettant ainsi une meilleure compréhension de l'immunité contre Mtb. Enfin, nous avons combiné les différents profils immunologiques obtenus pour développer un test diagnostic plus performant et sensible que celui proposé antérieurement. Ces diverses études réalisées sur les cellules Τ humaines nous permettent de faire un pas supplémentaire dans la compréhension de la réponse immunitaire face à ce pathogène particulièrement dangereux qui continue à tuer chaque année des millions de personnes.

Yellow fever vaccine induces integrated multilineage and polyfunctional immune responses.

Correlates of immune-mediated protection to most viral and cancer vaccines are still unknown. This impedes the development of novel vaccines to incurable diseases such as HIV and cancer. In this study, we have used functional genomics and polychromatic flow cytometry to define the signature of the immune response to the yellow fever (YF) vaccine 17D (YF17D) in a cohort of 40 volunteers followed for up to 1 yr after vaccination. We show that immunization with YF17D leads to an integrated immune response that includes several effector arms of innate immunity, including complement, the inflammasome, and interferons, as well as adaptive immunity as shown by an early T cell response followed by a brisk and variable B cell response. Development of these responses is preceded, as demonstrated in three independent vaccination trials and in a novel in vitro system of primary immune responses (modular immune in vitro construct [MIMIC] system), by the coordinated up-regulation of transcripts for specific transcription factors, including STAT1, IRF7, and ETS2, which are upstream of the different effector arms of the immune response. These results clearly show that the immune response to a strong vaccine is preceded by coordinated induction of master transcription factors that lead to the development of a broad, polyfunctional, and persistent immune response that integrates all effector cells of the immune system.

Metastatic leishmaniasis. A chronic inflammatory response to Leishmania's viral endosymbiont.

Leishmania parasites have been plaguing humankind for centuries as a range of skin diseases named the cutaneous leishmaniases (CL). Carried in a hematophagous sand fly, Leishmania usually infests the skin surrounding the bite site, causing a destructive immune response that may persist for months or even years. The various symptomatic outcomes of CL range from a benevolent self- healing reddened bump to extensive open ulcerations, resistant to treatment and resulting in life- changing disfiguration. Many of these more aggressive outcomes are geographically isolated within the habitats of certain Neotropical Leishmania species; where about 15% of cases experience metastatic complications. However, despite this correlation, genetic analysis has revealed no major differences between species causing the various disease forms. We have recently identified a cytoplasmic dsRNA virus within metastatic L. guyanensis parasites that acts as a potent innate immunogen capable of worsening lesionai inflammation and prolonging parasite survival. The dsRNA genome of Leishmania RNA virus (LRV) binds and stimulates Toll-Like-Receptor-3 (TLR3), inducing this destructive inflammation, which we speculate as a factor contributing to the development of metastatic disease. This thesis establishes the first experimental model of LRV-mediated leishmanial metastasis and investigates the role of non-TLR3 viral recognition pathways in LRV-mediated pathology. Viral dsRNA can be detected by various non-TLR3 pattern recognition receptors (PRR); two such PRR groups are the RLRs (Retinoic acid-inducible gene 1 like receptors) and the NLRs (nucleotide- binding domain, leucine-rich repeat containing receptors). The RLRs are designed to detect viral dsRNA in the cytoplasm, while the NLRs react to molecular "danger" signals of cell damage, often oligomerizing into molecular scaffolds called "inflammasomes" that activate a potent inflammatory cascade. Interestingly, we found that neither RLR signalling nor the inflammasome pathway had an effect on LRV-mediated pathology. In contrast, we found a dramatic inflammasome independent effect for the NLR family member, NLRP10, where a knockout mouse model showed little evidence of disease. This phenotype was mimicked in an NLR knockout with which NLRP10 is known to interact: NLRC2. As this pathway induces the chronic inflammatory cell lineage TH17, we investigated the role of its key chronic inflammatory cytokine, IL-17A, in human patients infected by L. guyanensis. Indeed, patients infected with LRV+ parasites had a significantly increased level of IL-17A in lesionai biopsies. Interestingly, LRV presence was also associated with a significant decrease in the correlate of protection, IFN-y. This association was repeated in our murine model, where after we were able to establish the first experimental model of LRV-dependent leishmanial metastasis, which was mediated by IL-17A in the absence of IFN-y. Finally, we tested a new inhibitor of IL-17A secretion, SR1001, and reveal its potential as a Prophylactic immunomodulator and potent parasitotoxic drug. Taken together, these findings provide a basis for anti-IL-17A as a feasible therapeutic intervention to prevent and treat the metastatic complications of cutaneous leishmaniasis. -- Les parasites Leishmania infectent l'homme depuis des siècles causant des affections cutanées, appelées leishmanioses cutanées (LC). Le parasite est transmis par la mouche des sables et réside dans le derme à l'endroit de la piqûre. Au niveau de la peau, le parasite provoque une réponse immunitaire destructrice qui peut persister pendant des mois voire des années. Les symptômes de LC vont d'une simple enflure qui guérit spontanément jusqu' à de vastes ulcérations ouvertes, résistantes aux traitements. Des manifestations plus agressives sont déterminées par les habitats géographiques de certaines espèces de Leishmania. Dans ces cas, environ 15% des patients développent des lésions métastatiques. Aucun «facteur métastatique» n'a encore été trouvé à ce jour dans ces espèces. Récemment, nous avons pu identifier un virus résidant dans certains parasites métastatiques présents en Guyane française (appelé Leishmania-virus, ou LV) et qui confère un avantage de survie à son hôte parasitaire. Ce virus active fortement la réponse inflammatoire, aggravant l'inflammation et prolongeant l'infection parasitaire. Afin de diagnostiquer, prévenir et traiter ces lésions, nous nous sommes intéressés à identifier les composants de la voie de signalisation anti-virale, responsables de la persistance de cette inflammation. Cette étude décrit le premier modèle expérimental de métastases de la leishmaniose induites par LV, et identifie plusieurs composants de la voie inflammatoire anti-virale qui facilite la pathologie métastatique. Contrairement à l'homme, les souris de laboratoire infectées par des Leishmania métastatiques (contenant LV, LV+) ne développent pas de lésions métastatiques et guérissent après quelques semaines d'infection. Après avoir analysé un groupe de patients atteints de leishmaniose en Guyane française, nous avons constaté que les personnes infectées avec les parasites métastatiques LV+ avaient des niveaux significativement plus faibles d'un composant immunitaire protecteur important, appelé l'interféron (IFN)-y. En utilisant des souris génétiquement modifiées, incapables de produire de l'IFN-y, nous avons observé de telles métastases. Après inoculation dans le coussinet plantaire de souris IFN-y7" avec des parasites LV+ ou LV-, nous avons démontré que seules les souris infectées avec des leishmanies ayant LV développent de multiples lésions secondaires sur la queue. Comme nous l'avons observé chez l'homme, ces souris sécrètent une quantité significativement élevée d'un composant inflammatoire destructeur, l'interleukine (IL)-17. IL-17 a été incriminée pour son rôle dans de nombreuses maladies inflammatoires chroniques. On a ainsi trouvé un rôle destructif similaire pour l'IL-17 dans la leishmaniose métastatique. Nous avons confirmé ce rôle en abrogeant IL-17 dans des souris IFN-y7- ce qui ralentit l'apparition des métastases. Nous pouvons donc conclure que les métastases de la leishmaniose sont induites par l'IL-17 en absence d'IFN-v. En analysant plus en détails les voies de signalisation anti-virale induites par LV, nous avons pu exclure d'autres voies d'activation de la réponse inflammatoire. Nous avons ainsi démontré que la signalisation par LV est indépendante de la signalisation inflammatoire de type « inflammasome ». En revanche, nous avons pu y lier plusieurs autres molécules, telles que NLRP10 et NLRC2, connues pour leur synergie avec les réponses inflammatoires. Cette nouvelle voie pourrait être la cible pour des médicaments inhibant l'inflammation. En effet, un nouveau médicament qui bloque la production d'IL-17 chez la souris s'est montré prometteur dans notre modèle : il a réduit le gonflement des lésions ainsi que la charge parasitaire, indiquant que la voie anti-virale /inflammatoire est une approche thérapeutique possible pour prévenir et traiter cette infection négligée.

The MyD88 protein 88 pathway is differently involved in immune responses induced by distinct substrains of Leishmania major.

Host resistance to Leishmania major is highly dependent on the development of a Th1 immune response. The TLR adaptator myeloid differentiation protein 88 (MyD88) has been implicated in the Th1 immune response associated with the resistant phenotype observed in C57BL/6 mice after infection with L. major. To investigate whether the MyD88 pathway is differentially used by distinct substrains of parasites, MyD88(-/-) C57BL/6 mice were infected with two substrains of L. major, namely L. major LV39 and L. major IR75. MyD88(-/-) mice were susceptible to both substrains of L. major, although with different kinetics of infection. The mechanisms involved during the immune response associated with susceptibility of MyD88(-/-) mice to L. major is however, parasite substrain-dependent. Susceptibility of MyD88(-/-) mice infected with L. major IR75 is a consequence of Th2 immune-deviation, whereas susceptibility of MyD88(-/-) mice to infection with L. major LV39 resulted from an impaired Th1 response. Depletion of regulatory T cells (Treg) partially restored IFN-gamma secretion and the Th1 immune response in MyD88(-/-) mice infected with L. major LV39, demonstrating a role of Treg activity in the development of an impaired Th1 response in these mice.

Tolerogenic dendritic cells and their role in induction of immune tolerance

Les cellules dendritiques sont des cellules du système immunitaire qui permettent d'instruire les lymphocytes T, autres cellules de ce système, pour mettre en place une réponse immunitaire adaptée afin de combattre et vaincre une infection. Ces cellules dendritiques vont reconnaître des motifs spécifiquement exprimés par des pathogènes par l'intermédiaire de récepteurs exprimés à leur surface. En détectant ces molécules, elles vont s'activer et subir diverses modifications pour pouvoir activer les lymphocytes T. Elles vont alors interagir avec les lymphocytes Τ et transférer les informations nécessaires pour que ces cellules s'activent à leur tour et produisent différentes protéines de façon à éliminer le pathogène. En fonction du type de pathogène, les informations transférées entre les cellules dendritiques et les lymphocytes seront différentes de manière à produire la réponse immunitaire la mieux adaptée pour supprimer l'élément infectieux. Dans le corps, les cellules dendritiques circulent continuellement afin de détecter les éléments étrangers. Quand elles reconnaissent une protéine étrangère, elles la phagocytent, c'est-à-dire qu'elles la mangent afin de pouvoir la présenter aux lymphocytes T. Mais quand elles phagocytent un élément étranger, elles peuvent également prendre des éléments du soi, comme par exemple quand elles phagocytent une cellule infectée par un virus. Les cellules dendritiques doivent alors être capables de différentier les molécules du soi et du non-soi de façon à ne pas induire une réponse en présentant un antigène du soi aux lymphocytes T. D'autant plus que lors de leur développement, les lymphocytes Τ qui sont capables de reconnaître le soi sont éliminés mais ce système n'est pas parfait et donc certains lymphocytes Τ auto-reactifs peuvent se trouver dans le corps. Il existe ainsi d'autres mécanismes en périphérie du site de développement pour inhiber ces lymphocytes Τ auto-reactifs. Ce sont les mécanismes de tolérance. Quand les lymphocytes Τ induisent une réponse aux antigènes du soi, cela résulte à des maladies auto-immunes. Dans mon projet de recherche, nous avons travaillé avec des lignées de cellules dendritiques, c'est-à-dire des cellules dendritiques semblables à celles que l'on peut trouver in vivo mais qui sont immortalisées, elles peuvent donc être cultiver et manipuler in vitro. Nous avons génétiquement modifiées ces lignées cellulaires pour qu'elles expriment des molécules immunosuppressives afin d'étudier comment induire une tolérance immunitaire, c'est-à-dire si l'expression de ces molécules permet d'éviter de générer une réponse immunitaire. Pour cela, nous avons utilisé des modèles murins de tumeurs et de maladies auto-immunes. Nous avons démontré que ces lignées de cellules dendritiques peuvent être un grand outil de recherche pour étudier les bénéfices de différentes molécules immuno-modulatrices afin d'induire une tolérance immunitaire à différents antigènes. - Les cellules dendritiques sont responsables de l'induction des réponses immunitaires adaptatives. Suite à une infection microbienne, les cellules dendritiques s'activent, elles induisent l'expression de molécules de costimulation à leur surface, sécrètent des cytokines et induisent la différentiation des cellules Τ effectrices et mémoires. De plus, les cellules dendritiques ont un rôle important dans l'induction et la maintenance de la tolérance immunitaire au niveau du thymus et en périphérie, en induisant l'anergie, la délétion ou la conversion des cellules Τ naïves en cellules régulatrices. Dans notre groupe, une nouvelle lignée de cellules dendritiques appelée MuTu a été crée par la culture de cellules dendritiques tumorales isolées à partir d'une rate d'une souris transgénique, dans laquelle l'expression de l'oncogène SV40 et du GFP sont sous le contrôle du promoteur CD1 le, et sont ainsi spécifiquement exprimés dans les cellules dendritiques. Ces nouvelles lignées appartiennent au sous-type des cellules dendritiques conventionnelles exprimant CD8a. Elles ont conservé leur capacité d'augmenter l'expression des marqueurs de costimulation à leur surface ainsi que le production de cytokines en réponse à des ligands des récepteurs Toll, ainsi que leur capacité à présenter des antigènes associés aux molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe I ou II pour activer la prolifération et la différentiation des lymphocytes T. En utilisant un système de transduction de lentivirus de seconde génération, ces nouvelles lignées de cellules dendritiques ont été génétiquement modifiées pour sur-exprimer des molécules immunosuppressives (IL-10, TGFP latent, TGFp actif, Activin A, Arginase 1, IDO, B7DC et CTLA4). Ces lignées permettent d'étudier de manière reproductible le rôle de ces molécules potentiellement tolérogènes sur les réponses immunitaires in vitro et in vivo. Ces lignées potentiellement tolérogènes ont été testées, tout d'abord, in vitro, pour leur capacité à inhiber l'activation des cellules dendritiques, à bloquer la prolifération des cellules Τ ou à modifier leur polarisation. Nos résultats démontrent qu'en réponse à une stimulation, la sur-expression des molécules costimulatrices et la sécrétion de molécules pro- inflammatoires est réduite quand les cellules dendritiques sur-expriment l'IL-10. La sur¬expression de TGFp sous sa forme active induit le développement de cellules régulatrices CD4+ CD25+ Foxp3+ et bloque la réponse CD8 cytotoxique tandis que la sur-expression de CTLA4 à la surface des cellules dendritiques inhibe une réponse Thl et induit des lymphocytes Τ anergiques. Ces lignées ont également été utilisées pour étudier l'induction de tolérance in vivo. Tout d'abord, nous avons étudié l'induction de tolérance dans un modèle de développement de tumeurs. En effet, quand les lignées tumorales sont transférées dans les lignées de souris C57BL/6, elles sont reconnues comme du non-soi du à l'expression de l'oncogène SV40 et du GFP et sont éliminées. Ce mécanisme d'élimination a été étudié en utilisant une lignée de cellules dendritiques modifiée pour exprimer la luciférase et qui a permis de suivre le développement des tumeurs par de l'imagerie in vivo dans des animaux vivants. Ces lignées de cellules dendritiques MuTu sont éliminées dans la souris C57BL/6 par les lymphocytes CD8 et l'action cytotoxique de la perforine. Après plusieurs injections, les cellules dendritiques sur-exprimant CTLA4 ou l'actif TGFp peuvent casser cette réponse immunitaire inhérente aux antigènes de la lignée et induire le développement de la tumeur dans la souris C57BL/6. Le développement tumoral a pu être suivi en mesurant la bioluminescence émise par des cellules dendritiques modifiées pour exprimer à la fois l'actif TGFp et la luciférase. Ces tumeurs ont pu se développer grâce à la mise en place d'un microenvironnement suppressif pour échapper à l'immunité en recrutant des cellules myéloïde suppressives, des lymphocytes CD4 régulateurs et en induisant l'expression d'une molécule inhibitrice PD-1 à la surface des lymphocytes CD8 infiltrant la tumeur. Dans un deuxième temps, ces lignées tolérogènes ont également été testées dans un modèle murin de maladies auto-immunes, appelé l'encéphalomyélite auto-immune expérimental (EAE), qui est un modèle pour la sclérose en plaques. L'EAE a été induite dans la souris par le transfert de cellules de ganglions prélevées d'une souris donneuse préalablement immunisée avec une protéine du système nerveux central, la glycoprotéine myéline oligodendrocyte (MOG) émulsifiée dans de l'adjuvant complet de Freund. La vaccination des souris donneuses et receveuses avec les cellules sur-exprimant l'actif TGFP préalablement chargées avec la protéine MOG bloque l'induction de l'EAE. Nous sommes actuellement en train de définir les mécanismes qui permettent de protéger la souris du développement de la maladie auto-immune. Dans cette étude, nous avons ainsi démontré la possibilité d'induire la tolérance in vivo et in vitro à différents antigènes en utilisant nos nouvelles lignées de cellules dendritiques et en les modifiant pour exprimer des molécules immunosuppressives. En conséquence, ces nouvelles lignées de cellules dendritiques représentent un outil pour explorer les bénéfices de différentes molécules ayant des propriétés immuno-modulatrices pour manipuler le système immunitaire vers un phénotype tolérogène. - Dendritic cells (DC) are widely recognized as potent inducers of the adaptive immune responses. Importantly, after microbial infections, DC become activated, induce co- stimulation, secrete cytokines and induce effector and memory Τ cells. DC furthermore play an important role in inducing and maintaining central and peripheral tolerance by inducing anergy, deletion or commitment of antigen-specific naïve Τ cells into regulatory Τ cells. In our group, stable MuTu DC lines were generated by culture of splenic DC tumors from transgenic mice expressing the SV40 large Τ oncogene and the GFP under DC-specific CDllc promoter. These transformed DC belong to the CD8a+ conventional DC subtype and have fully conserved their capacity to upregulate co-stimulatory markers and produce cytokines after activation with Toll Like Receptors-ligands, and to present Major Histocompatibility class-I or MHCII-restricted antigens to activate Τ cell expansion and differentiation. Using a second- generation lentiviral transduction system, these newly developed MuTu DC lines were genetically modified to overexpress immunosuppressive molecules (IL-10, latent TGFp, active TGFp, Activin A, Arginase 1, IDO, B7DC and CTLA4). This allows to reproducibly investigate the role of these potentially tolerogenic molecules on in vitro and in vivo immune responses. These potentially tolerogenic DC were tested in vitro for their ability to inhibit DC activation, to prevent Τ cell proliferation and to modify Τ cell polarization. Our results show that the upregulation of costimulatory molecules and the secretion of pro-inflammatory cytokines were reduced upon stimulation of DC overexpressing IL-10. The overexpression of active TGFP induced the development of CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory Τ cells and inhibited the cytotoxic CD8 Τ cell response as shown by using the OT-II Τ cell system whereas the surface expression of CTLA-4 on DC prevented the Thl response and prompted an anergic antigen-specific Τ cell response. These MuTu DC lines were also used in vivo in order to study the induction of tolerance. First we addressed the induction of tolerance in a model of tumorogenesis. The adoptively transferred tumor cell lines were cleared in C57BL/6 mice due to the foreign expression of SV40 LargeT and GFP. The mechanism of clearance of MuTu DC line into C57BL/6 mice was investigated by using luciferase-expressing DC line. These DC line allowed to follow, by in vivo imaging, the tumor development in living animals and determined that MuTu DC lines were eliminated in a perforin-mediated CD8 Τ cell dependent and CD4 Τ cell independent response. After multiple injections, DC overexpressing CTLA4 or active TGFp could break the immune response to these inherent antigens and induced DC tumorogenesis in wild type mice. The tumor outgrowth in C57BL/6 mice was nicely observed by double-transduced DC lines to express both luciferase and active TGFp. actTGFp-DC tumor was shown to recruit myeloid-derived suppressor cells, induce CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory Τ cells and induce the expression of the inhibitory receptor PD-1 on tumor- infiltrating CD8+ Τ cells in order to escape tumor immunity. Tolerogenic DC lines were also tested for the induction of tolerance in a murine model of autoimmune disease, the experimental autoimmune encephalitis (EAE) model for human multiple sclerosis. EAE was induced in C57BL/6 mice by the adoptive transfer of lymph node cells isolated from donor mice previously immunized by a protein specific to the central nervous system, the myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) emulsified in the complete freund adjuvant. The vaccination of donor and recipient mice with MOG-pulsed actTGFP-DC line prevented EAE induction. We are still investigating how the active TGFP protect mice from EAE development. We generated tolerogenic DC lines inducing tolerance in vitro and in vivo. Thereby these MuTu DC lines represent a great tool to explore the benefits of various immuno-modulatory molecules to manipulate the immune system toward a tolerogenic phenotype.

Synergistic and antagonistic interaction between different branches of the immune system is related to melanin-based coloration in nestling tawny owls.

When exposed to parasites, hosts often mount energetically expensive immune responses, and this may alter resource allocation between competing life history traits including other components of the immune system. Here, we investigated whether a humoral immune challenge towards a vaccine reduces or enhances the cutaneous immune responses towards an injection of lipopolysaccharid (LPS, innate immunity) and phytohaemagglutinin (PHA, T-cell immunity) in nestling tawny owls in interaction with the degree of plumage melanin-based coloration. The humoral immune challenge enhanced the response to LPS similarly in differently coloured nestlings. In contrast, the same humoral immune challenge enhanced immune response to PHA in dark reddish melanic nestlings while reducing it in pale reddish melanic nestlings. Our results highlight that both antagonistic and synergistic interactions can take place among branches of immune system, and that the sign and magnitude of these interactions can vary with immune responses involved and the degree of melanin-based coloration.

Additive effects of HLA alleles and innate immune genes determine viral outcome in HCV infection.

BACKGROUND: Chronic HCV infection is a leading cause of liver-related morbidity globally. The innate and adaptive immune responses are thought to be important in determining viral outcomes. Polymorphisms associated with the IFNL3 (IL28B) gene are strongly associated with spontaneous clearance and treatment outcomes. OBJECTIVE: This study investigates the importance of HLA genes in the context of genetic variation associated with the innate immune genes IFNL3 and KIR2DS3. DESIGN: We assess the collective influence of HLA and innate immune genes on viral outcomes in an Irish cohort of women (n=319) who had been infected from a single source as well as a more heterogeneous cohort (Swiss Cohort, n=461). In the Irish cohort, a number of HLA alleles are associated with different outcomes, and the impact of IFNL3-linked polymorphisms is profound. RESULTS: Logistic regression was performed on data from the Irish cohort, and indicates that the HLA-A*03 (OR 0.36 (0.15 to 0.89), p=0.027) -B*27 (OR 0.12 (0.03 to 0.45), p=<0.001), -DRB1*01:01 (OR 0.2 (0.07 to 0.61), p=0.005), -DRB1*04:01 (OR 0.31 (0.12 to 0.85, p=0.02) and the CC IFNL3 rs12979860 genotypes (OR 0.1 (0.04 to 0.23), p<0.001) are significantly associated with viral clearance. Furthermore, DQB1*02:01 (OR 4.2 (2.04 to 8.66), p=0.008), KIR2DS3 (OR 4.36 (1.62 to 11.74), p=0.004) and the rs12979860 IFNL3 'T' allele are associated with chronic infection. This study finds no interactive effect between IFNL3 and these Class I and II alleles in relation to viral clearance. There is a clear additive effect, however. Data from the Swiss cohort also confirms independent and additive effects of HLA Class I, II and IFNL3 genes in their prediction of viral outcome. CONCLUSIONS: This data supports a critical role for the adaptive immune response in the control of HCV in concert with the innate immune response.

Can we translate vitamin D immunomodulating effect on innate and adaptive immunity to vaccine response?

Vitamin D (VitD), which is well known for its classic role in the maintenance of bone mineral density, has now become increasingly studied for its extra-skeletal roles. It has an important influence on the body's immune system and modulates both innate and adaptive immunity and regulates the inflammatory cascade. In this review our aim was to describe how VitD might influence immune responsiveness and its potential modulating role in vaccine immunogenicity. In the first instance, we consider the literature that may provide molecular and genetic support to the idea that VitD status may be related to innate and/or adaptive immune response with a particular focus on vaccine immunogenicity and then discuss observational studies and controlled trials of VitD supplementation conducted in humans. Finally, we conclude with some knowledge gaps surrounding VitD and vaccine response, and that it is still premature to recommend "booster" of VitD at vaccination time to enhance vaccine response.

Rapid Sequestration of Leishmania mexicana by Neutrophils Contributes to the Development of Chronic Lesion.

The protozoan Leishmania mexicana parasite causes chronic non-healing cutaneous lesions in humans and mice with poor parasite control. The mechanisms preventing the development of a protective immune response against this parasite are unclear. Here we provide data demonstrating that parasite sequestration by neutrophils is responsible for disease progression in mice. Within hours of infection L. mexicana induced the local recruitment of neutrophils, which ingested parasites and formed extracellular traps without markedly impairing parasite survival. We further showed that the L. mexicana-induced recruitment of neutrophils impaired the early recruitment of dendritic cells at the site of infection as observed by intravital 2-photon microscopy and flow cytometry analysis. Indeed, infection of neutropenic Genista mice and of mice depleted of neutrophils at the onset of infection demonstrated a prominent role for neutrophils in this process. Furthermore, an increase in monocyte-derived dendritic cells was also observed in draining lymph nodes of neutropenic mice, correlating with subsequent increased frequency of IFNγ-secreting T helper cells, and better parasite control leading ultimately to complete healing of the lesion. Altogether, these findings show that L. mexicana exploits neutrophils to block the induction of a protective immune response and impairs the control of lesion development. Our data thus demonstrate an unanticipated negative role for these innate immune cells in host defense, suggesting that in certain forms of cutaneous leishmaniasis, regulating neutrophil recruitment could be a strategy to promote lesion healing.

"Hit the primary": A paradigm shift in the treatment of metastatic prostate cancer?

Patients with metastatic prostate cancer (PC) represent a heterogeneous group with survival rates varying between 13 and 75 months. The current standard treatment in this setting is hormonal therapy, with or without docetaxel-based chemotherapy. In the era of individualized medicine, however, maximizing treatment options, especially in long-term surviving patients with limited disease burden, is of capital importance. Emerging data, mainly from retrospective surgical series, show survival benefits in men diagnosed with metastatic PC following definitive therapy for the prostate. Whether the irradiation of primary tumor in a metastatic disease might improve the therapeutic ratio in association with systemic treatments remains investigational. In this scenario, modern radiation therapy (RT) can play a significant role owing to its intrinsic capability to act as a more general immune response modifier, as well as to the potentially better toxicity profile compared to surgery. Preclinical data, clinical experience, and challenges in local treatment in de novo metastatic PC are reviewed and discussed.

The VZV/IE63-specific T cell response prevents herpes zoster in fingolimod-treated patients.

OBJECTIVE: To assess longitudinally the antiviral immune response of T cells from patients with multiple sclerosis (MS) treated with fingolimod (FTY) vs other disease-modifying treatments (DMTs). METHODS: We assessed cellular immune responses specific to influenza virus (FLU), JC virus (JCV), and varicella-zoster virus (VZV) using quantification of interferon-γ secretion by enzyme-linked immunospot in patients with MS on FTY (n = 31), including 2 with herpes zoster (HZ), natalizumab (n = 11), and other DMTs (n = 11). We used viral lysates for FLU and VZV and a pool of peptides for FLU, JCV (VP-1), and VZV (IE63). RESULTS: Besides an expected drop of T cells, we found that, proportionally to the number of CD3(+) T cells, only FTY-treated patients with MS exhibited an increased VZV/IE63-specific T cell response peaking 6 months into treatment, a response that returned to baseline after 12 and 24 months. Two FTY-treated patients developed an HZ 6 months into treatment, coinciding with an absent VZV/IE63-specific T cell response. However, cellular immune responses specific to VZV lysate, JCV, and FLU (lysate and pool of peptide epitopes) were similar between all 3 categories (FTY, natalizumab, and other DMTs) of study patients. CONCLUSIONS: FTY-treated patients with MS exhibit an increased VZV/IE63-specific cellular immune response after 6 months of treatment. FTY-treated patients who develop an HZ are not able to mount such a response, suggesting that a T cell response directed against this viral protein may be key in preventing the occurrence of HZ.

Host Genetics of Response to Hepatitis B Vaccine: A Systematic Review

Background. Hepatitis B virus (HBV) is an important cause of chronic viral disease worldwide and can be life threatening. While a safe and effective vaccine is widely available, 5 to 10% of healthy vaccinees fail to achieve a protective anti-hepatitis B surface antigen antibody (anti-HBs) titer (>10mIU/ml). A limited number of studies investigated host genetics of the response to HBV vaccine. To our knowledge, no comprehensive overview of genetic polymorphisms both within and outside the HLA system has been done so far. Aim. The aim of this study was to perform a systematic review of the literature of human genetics influencing immune response after hepatitis B vaccination. Methods. Literature searches using keywords were conducted in the electronic databases Medline, Embase and ISI Web of Science the cut-off date being March 2014. After selection of papers according to stringent inclusion criteria, relevant information was systematically collected from the remaining articles, including demographic data, number of patients, schedule and type of vaccine, phenotypes, genes and single nucleotide polymorphisms (SNPs) genotyping results and their association with immune response to hepatitis B vaccine. Results. The literature search produced a total of 1968 articles from which 46 studies were kept for further analyses. From these studies, data was extracted for 19 alleles from the human leukocyte antigen (HLA) region that were reported as significant at least twice. Among those alleles, 9 were firmly associated with vaccine response outcome (DQ2 [DQB1*02 and DQB1*0201], DR3 [DRB1*03 and DRB1*0301], DR7 [DRB1*07 and DRB1*0701], C4AQ0, DPB1*0401, DQ3, DQB1*06, DRB1*01 and DRB1*13 [DRB1*1301]). In addition, data was extracted for 55 different genes from which 13 extra-HLA genes had polymorphisms that were studied by different group of investigators or by the same group with a replication study. Among the 13 genes allowing comparison, 4 genes (IL-1B, IL-2, IL-4R and IL- 6) revealed no significant data, 6 genes (IL-4, IL-10, IL-12B, IL-13, TNFA, IFNG and TLR2) were explored with inconsistent results and 2 genes (CD3Z and ITGAL) yielded promising results as their association with vaccine response was confirmed by a replication approach. Furthermore, this review produced a list of 46 SNPs from 26 genes that were associated with immune response to vaccine only once, providing novel candidates to be tested in datasets from existing genome-wide association studies (GWAS). Conclusion. To the best of our knowledge, this is the first systematic review of immunogenetic studies of response to hepatitis B vaccine. While this work reassesses the role of several HLA alleles on vaccine response outcome, the associations with polymorphisms in genes outside the HLA region were rather inconsistent. Moreover, this work produced a list of 46 significant SNPs that were reported by a single group of investigators, opening up some interesting possibilities for further research.

Novel strategies for targeting innate immune responses to influenza.

NlmCategory="UNASSIGNED">We previously reported that TLR4(-/-) mice are refractory to mouse-adapted A/PR/8/34 (PR8) influenza-induced lethality and that therapeutic administration of the TLR4 antagonist Eritoran blocked PR8-induced lethality and acute lung injury (ALI) when given starting 2 days post infection. Herein we extend these findings: anti-TLR4- or -TLR2-specific IgG therapy also conferred significant protection of wild-type (WT) mice from lethal PR8 infection. If treatment is initiated 3 h before PR8 infection and continued daily for 4 days, Eritoran failed to protect WT and TLR4(-/-) mice, implying that Eritoran must block a virus-induced, non-TLR4 signal that is required for protection. Mechanistically, we determined that (i) Eritoran blocks high-mobility group B1 (HMGB1)-mediated, TLR4-dependent signaling in vitro and circulating HMGB1 in vivo, and an HMGB1 inhibitor protects against PR8; (ii) Eritoran inhibits pulmonary lung edema associated with ALI; (iii) interleukin (IL)-1β contributes significantly to PR8-induced lethality, as evidenced by partial protection by IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) therapy. Synergistic protection against PR8-induced lethality was achieved when Eritoran and the antiviral drug oseltamivir were administered starting 4 days post infection. Eritoran treatment does not prevent development of an adaptive immune response to subsequent PR8 challenge. Overall, our data support the potential of a host-targeted therapeutic approach to influenza infection.Mucosal Immunology advance online publication 27 January 2016; doi:10.1038/mi.2015.141.