Gene expression profiling of isolated tumour cells from anaplastic large cell lymphomas: insights into its cellular origin, pathogenesis and relation to Hodgkin lymphoma.

Anaplastic large cell lymphoma (ALCL) is a main type of T-cell lymphomas and comprises three distinct entities: systemic anaplastic lymphoma kinase (ALK) positive, systemic ALK(-) and cutaneous ALK(-) ALCL (cALCL). Little is known about their pathogenesis and their cellular origin, and morphological and immunophenotypical overlap exists between ALK(-) ALCL and classical Hodgkin lymphoma (cHL). We conducted gene expression profiling of microdissected lymphoma cells of five ALK(+) and four ALK(-) systemic ALCL, seven cALCL and sixteen cHL, and of eight subsets of normal T and NK cells. The analysis supports a derivation of ALCL from activated T cells, but the lymphoma cells acquired a gene expression pattern hampering an assignment to a CD4(+), CD8(+) or CD30(+) T-cell origin. Indeed, ALCL display a down-modulation of many T-cell characteristic molecules. All ALCL types show significant expression of NFkappaB target genes and upregulation of genes involved in oncogenesis (e.g. EZH2). Surprisingly, few genes are differentially expressed between systemic and cALCL despite their different clinical behaviour, and between ALK(-) ALCL and cHL despite their different cellular origin. ALK(+) ALCL are characterized by expression of genes regulated by pathways constitutively activated by ALK. This study provides multiple novel insights into the molecular biology and pathogenesis of ALCL.

BAFF mediates survival of peripheral immature B lymphocytes.

B cell maturation is a very selective process that requires finely tuned differentiation and survival signals. B cell activation factor from the TNF family (BAFF) is a TNF family member that binds to B cells and potentiates B cell receptor (BCR)-mediated proliferation. A role for BAFF in B cell survival was suggested by the observation of reduced peripheral B cell numbers in mice treated with reagents blocking BAFF, and high Bcl-2 levels detected in B cells from BAFF transgenic (Tg) mice. We tested in vitro the survival effect of BAFF on lymphocytes derived from primary and secondary lymphoid organs. BAFF induced survival of a subset of splenic immature B cells, referred to as transitional type 2 (T2) B cells. BAFF treatment allowed T2 B cells to survive and differentiate into mature B cells in response to signals through the BCR. The T2 and the marginal zone (MZ) B cell compartments were particularly enlarged in BAFF Tg mice. Immature transitional B cells are targets for negative selection, a feature thought to promote self-tolerance. These findings support a model in which excessive BAFF-mediated survival of peripheral immature B cells contributes to the emergence and maturation of autoreactive B cells, skewed towards the MZ compartment. This work provides new clues on mechanisms regulating B cell maturation and tolerance.

CATMA, a comprehensive genome-scale resource for silencing and transcript profiling of Arabidopsis genes.

BACKGROUND: The Complete Arabidopsis Transcript MicroArray (CATMA) initiative combines the efforts of laboratories in eight European countries 1 to deliver gene-specific sequence tags (GSTs) for the Arabidopsis research community. The CATMA initiative offers the power and flexibility to regularly update the GST collection according to evolving knowledge about the gene repertoire. These GST amplicons can easily be reamplified and shared, subsets can be picked at will to print dedicated arrays, and the GSTs can be cloned and used for other functional studies. This ongoing initiative has already produced approximately 24,000 GSTs that have been made publicly available for spotted microarray printing and RNA interference. RESULTS: GSTs from the CATMA version 2 repertoire (CATMAv2, created in 2002) were mapped onto the gene models from two independent Arabidopsis nuclear genome annotation efforts, TIGR5 and PSB-EuGène, to consolidate a list of genes that were targeted by previously designed CATMA tags. A total of 9,027 gene models were not tagged by any amplified CATMAv2 GST, and 2,533 amplified GSTs were no longer predicted to tag an updated gene model. To validate the efficacy of GST mapping criteria and design rules, the predicted and experimentally observed hybridization characteristics associated to GST features were correlated in transcript profiling datasets obtained with the CATMAv2 microarray, confirming the reliability of this platform. To complete the CATMA repertoire, all 9,027 gene models for which no GST had yet been designed were processed with an adjusted version of the Specific Primer and Amplicon Design Software (SPADS). A total of 5,756 novel GSTs were designed and amplified by PCR from genomic DNA. Together with the pre-existing GST collection, this new addition constitutes the CATMAv3 repertoire. It comprises 30,343 unique amplified sequences that tag 24,202 and 23,009 protein-encoding nuclear gene models in the TAIR6 and EuGène genome annotations, respectively. To cover the remaining untagged genes, we identified 543 additional GSTs using less stringent design criteria and designed 990 sequence tags matching multiple members of gene families (Gene Family Tags or GFTs) to cover any remaining untagged genes. These latter 1,533 features constitute the CATMAv4 addition. CONCLUSION: To update the CATMA GST repertoire, we designed 7,289 additional sequence tags, bringing the total number of tagged TAIR6-annotated Arabidopsis nuclear protein-coding genes to 26,173. This resource is used both for the production of spotted microarrays and the large-scale cloning of hairpin RNA silencing vectors. All information about the resulting updated CATMA repertoire is available through the CATMA database http://www.catma.org.

The role of dentritic cells in leishmania infection : use of novel DC lines for the development of monoclonal antibodies

Les cellules dendritiques (DCs) sont des cellules multifonctionnelles qui font le lien entre le sytème immunitaire inné et adaptatif chez les mammifères. Il existe plusieurs sous-types de DCs basés sur leurs fonctions et l'endroit où elles se situent dans le corps. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de ces cellules face à une infection parasitaire. La Leishmania est un parasite causant une maladie appelée Leishmaniose, maladie endémique de l'Afrique, de l'Asie et de certaines régions de l'Amérique du Sud. Certaines espèces causent des lésions cutanées, alors que d'autres causent des lésions dans les muqueuses ou dans les organes internes. Le système immunitaire répond en générant une réponse inflammatoire qui élimine l'infection. Lors d'une réponse non-inflammatoire (de type cytokines, chemokines), cela va amener à une persistance du parasite sur le long terme. Les DC s'activant en présence du parasite dans la peau, vont le transporter vers un ganglion. A cet endroit, se trouvent différents sous-types de DC qui ont la particularité de présenter l'antigène (spécifique à la Leishmaniose) aux lymphocytes T, ce qui va alors amener à une réponse immunitaire puissante contre le parasite. Nous avons comparé différentes espèces de Leishmaniose dans leur façon d'activer les DC et différents modèles de souris ont été utilisé dans ce but-là. Les souris du type C57BL/6 sont connues pour être résistantes à L. major et sensibles à L. mexicana, alors qu'au contraire, les souris Balb/c sont connues pour être sensibles à ces deux espèces. En utilisant des parasites fluorescents transgéniques, nous avons comparé ces deux espèces de parasites (L. major et L. mexicana) en recherchant quelles cellules elles sont capables d'infecter in-vivo dans un modèle murin. Le rôle général des DC dans une infection à L. major a déjà été décrit. Dans notre étude, nous avons étudié le besoin en DC CD8a+ dans les ganglions afin d'engendrer une réponse face à une infection à L. major. Les souris qui n'ont pas ce sous-type de DC sont beaucoup plus sensibles à l'infection : elles ont des marqueurs inflammatoires plus bas et des lésions plus grandes. Nous avons également remarqué que les DC CD8a+ jouent un rôle crucial dans une phase plus avancée de l'infection. Dans notre laboratoire, nous avons la chance d'avoir une source illimitée de DCs de sous-type CD8a+ provenant d'une souris génétiquement modifiée par nos soin. Grâce à cela, nous avons utilisé ces cellules CD8a+ pour immuniser des rats afin de produire des anticorps monoclonaux ayant des propriétés spécifiques comme l'identification de protéines uniques présentes à la surface des DC et qui ensuite, modulent une réponse immunitaire in-vivo. Nous sommes actuellement en phase de caractérisation de plus de 750 hybridomes générés dans notre laboratoire. - Les cellules dendritiques (DCs) constituent le lien entre le système inné et adaptatif de la réponse immunitaire, car elles sont capables de présenter l'antigène, de donner la co- stimulation et de relâcher des cytokines et chimokines. Au cours de cette thèse, nous avons exploré différentes familles de DC lors d'infections parasitaires, telles que la Leishmaniose, parasite intracellulaire qui infecte les mammifères. La plupart des lésions cutanées résistantes sont caractérisées par une réponse pro-inflammatoire générée par l'IL-12. A l'inverse, pour la forme non résistante, la réponse est générée par l'IL-4 et l'IL-10, dans les modèles murins vulnérables. L'infection avec Lmajor a été caractérisée chez la souris C57BL/6 (Thl) et chez la souris Balb/c (Th2). Chez la souris C57BL/6 la lésion guérit, alors que chez la souris Balb/c, la lésion est au contraire non-cicatrisante. Nous avons comparé l'activation causée dans l'ensemble des DC par différentes espéces de Leishmania, et plus spécifiquement dans les DC CD8a+ présentes dans les ganglions lymphatiques et leur rôle dans la vulnérabilité à L. major. Ces cellules sont spécialisées dans la présentation croisée d'antigènes exogènes par le CMH-I et le haut taux de production d'IL-12 après activation. En utilisant des DC dérivées de moelle osseuse, nous avons constaté que L. guyanensis V+ (transportant un retrovirus) était le plus efficace pour l'activation des DC in-vitro comparé à L. major, L. mexicana et L. guyanensis (V-). Toutefois, in-vivo, les souris infectées avec L. major ont vu la taille de leur ganglions lymphatiques drainants augmentée, 3-6 semaines après l'infection dans les deux espèces de souris (les C57BL/6 résistantes et les Balb/c sensibles). En utilisant un parasite fluorescent transgénique, nous avons trouvé que les souris C57BL/6 sensibles à Lmexicana ont un nombre plus important de cellules Β infectées et un plus petit nombre de DC dérivées des monocytes inflammatoires, comparé au souris infectées avec L. major. Les conséquences de ces observations sont encore à l'étude. Des souris déficientes en CD8ct+DC et CD103+ sont plus sensibles à L. major que les souris WT: leurs lésions sont plus grandes et la charge parasitaire est plus importante. Nous avons généré une chimère de moelles osseuse CD11-DTR et Batf3-/- en mélangeant les moelles de ces deux souris, afin de déterminer le temps après infection où le manque de DC's CD8a+ contribue le plus à l'augmentation de la vulnérabilité chez la souris KO. Ces souris produisent plus d'IgG1 et IgE, font une réponse Th2 plus forte et Thl moins forte. Nous avons constaté que les souris déficientes en DC CD8a+ au début de la réponse immunitaire adaptive (trois semaines après injection) maintiennent un haut taux de lésions de grande taille, semblable à celui des souris chez qui les cellules ont été déplétées avant l'injection. Cela indique que les DC CD8a+ sont nécessaires pour l'efficacité de l'immunité dans la phase chronique de l'infection à L. major. Parallèlement à cela, nous avons aussi commencé une génération d'anticorps monoclonaux dirigés contre les DC CD8a+ activés en utilisant des souches établies dans notre laboratoire. En partant d'une librairie de 763 hybridomes, nous avons identifié plusieurs clones dignes d'intérêt avec une capacité fonctionnelle à moduler la prolifération et la sécrétion de cytokines des cellules T, ainsi que les molécules de co-stimulation présentes à la surface des DC activées elle-même. - Dendritic cells (DCs) are the bridge between the innate and the adaptive arms of the immune systems. They are professional antigen presentation cells and have important cytokine/chemokine release functions. In this dissertation we have focussed on the study of the different subsets of DCs in parasitic infection immunity. Leishmania are intra-cellular parasites of many different species that infect mammals. Most cutaneous lesions that are self- healing are characterized with a pro-inflammatory response with IL-12 while high levels of cytokines such as IL-4 and IL-10 characterized in susceptible mouse models. In mice L. major infection has been well characterized in C57BL/6 mice (Thl) that form healing lesions while Balb/c mice (Th2) form non-healing lesions. This thesis is focussed on comparing DC activation at large by different strains of Leishmania and more specifically, dLN resident CD8a+ DCs and their role in L. major susceptibility. This subset is specialized in cross- presentation of exogenous antigens in the MHC-I pathway and produce high levels of EL-12. Using bone marrow derived DCs we found that L. guyanensis V+ (carrying a retro-virus) was the most efficient at activating DCs in-vitro. In-vivo however L. major infected mice had the largest dLNs 3-6 weeks after infection in both genetically resistant C57BL/6 and susceptible Balb/c mice. Using transgenic fluorescent parasites, we found that C57BL/6 mice which are susceptible to L. mexicana had more number of infected Β cells and fewer number of infected inflammatory monocyte derived DCs in contrast to L. major infection. Using mice deficient in CD8a+ DCs, we found that these mice were more susceptible to L. major than their WT counterparts. They made larger lesions, had higher parasite burdens, higher levels of Th2 indicating immunolgloblins as measured by higher serie IgE levels and lower CD4+ IFNy+ cells. A mixed bone marrow chimera system of CDllc-DTR and Batf3~'~ was generated to determine the time point at which the lack of CD8a+ DCs most contributes to the increased susceptibility in KO mice. We found that mice depleted of CD8a+ DCs at the advent of the adaptive response (3 weeks after infection) maintained the significantly higher lesion size similar to mice whose cells were depleted from the onset of infection. This indicates that CD8a+ DCs are required for effective immunity in the chronic phase of L. major infection. We also began the generation of a valuable tool of monoclonal antibodies against activated CD8a+ DCs using our in-house DC line. From a library of 763 hybridomas we have identified several interesting clones with a functional ability to modulate Τ cell proliferation and cytokine secretion as well as down-modulating co-stimulatory molecules on activated DC cells themselves.

Adapting global conservation strategies to climate change at the European scale: the otter as a flagship species

Climate change has created the need for new strategies in conservation planning that account for the dynamics of factors threatening endangered species. Here we assessed climate change threat to the European otter, a flagship species for freshwater ecosystems, considering how current conservation areas will perform in preserving the species in a climatically changed future. We used an ensemble forecasting approach considering six modelling techniques applied to eleven subsets of otter occurrences across Europe. We performed a pseudo-independent and an internal evaluation of predictions. Future projections of species distribution were made considering the A2 and B2 scenarios for 2080 across three climate models: CCCMA-CGCM2, CSIRO-MK2 and HCCPR HAD-CM3. The current and the predicted otter distributions were used to identify priority areas for the conservation of the species, and overlapped to existing network of protected areas. Our projections show that climate change may profoundly reshuffle the otter's potential distribution in Europe, with important differences between the two scenarios we considered. Overall, the priority areas for conservation of the otter in Europe appear to be unevenly covered by the existing network of protected areas, with the current conservation efforts being insufficient in most cases. For a better conservation, the existing protected areas should be integrated within a more general conservation and management strategy incorporating climate change projections. Due to the important role that the otter plays for freshwater habitats, our study further highlights the potential sensitivity of freshwater habitats in Europe to climate change.

Mouse CD11c(+) B220(+) Gr1(+) plasmacytoid dendritic cells develop independently of the T-cell lineage.

The developmental origin of dendritic cells (DCs) is controversial. In the mouse CD8alpha(+) and CD8alpha(-) DC subsets are often considered to be of lymphoid and myeloid origin respectively, although evidence on this point is conflicting. Very recently a novel CD11c(+) B220(+) DC subset has been identified that appears to be the murine counterpart to interferon alpha (IFNalpha)-producing human plasmacytoid DCs (PDCs). We show here that CD11c(+) B220(+) mouse PDCs, like human PDCs, are present in the thymus and express T lineage markers such as CD8alpha and CD4. However, the intrathymic development of PDCs can be completely dissociated from immature T lineage cells in mixed chimeras established with bone marrow cells from mice deficient for either Notch-1 or T-cell factor 1, two independent mutations that severely block early T-cell development. Our data indicate that thymic PDCs do not arise from a bipotential T/DC precursor.

DL4-mediated Notch signaling is required for the development of fetal αβ and γδ T cells.

T-cell development depends upon interactions between thymocytes and thymic epithelial cells (TECs). The engagement of delta-like 4 (DL4) on TECs by Notch1 expressed by blood-borne BM-derived precursors is essential for T-cell commitment in the adult thymus. In contrast to the adult, the earliest T-cell progenitors in the embryo originate in the fetal liver and migrate to the nonvascularized fetal thymus via chemokine signals. Within the fetal thymus, some T-cell precursors undergo programmed TCRγ and TCRδ rearrangement and selection, giving rise to unique γδ T cells. Despite these fundamental differences between fetal and adult T-cell lymphopoiesis, we show here that DL4-mediated Notch signaling is essential for the development of both αβ and γδ T-cell lineages in the embryo. Deletion of the DL4 gene in fetal TECs results in an early block in αβ T-cell development and a dramatic reduction of all γδ T-cell subsets in the fetal thymus. In contrast to the adult, no dramatic deviation of T-cell precursors to alternative fates was observed in the fetal thymus in the absence of Notch signaling. Taken together, our data reveal a common requirement for DL4-mediated Notch signaling in fetal and adult thymopoiesis.

Two waves of recombinase gene expression in developing thymocytes.

During T cell development in the thymus, T cell receptor (TCR) alpha, beta, gamma, and delta genes are rearranged and expressed. TCR rearrangement strictly depends upon the coordinate activity of two recombinase activating genes, Rag-1 and Rag-2. In this study we have followed the expression of these genes at different stages of intrathymic development. The results indicate that there are two periods of high Rag-1 and Rag-2 mRNA expression. The first wave peaks early at the CD25+CD4-CD8-CD3- stage of development and coincides with the initial appearance of transcripts derived from fully rearranged TCR beta, gamma, and delta genes, whereas the second wave occurs later at the CD4+CD8+ stage coincident with full-length TCR alpha mRNA expression. Active downregulation of Rag-1 and Rag-2 mRNA expression appears to occur in vivo between the two peaks of recombinase activity. This phenomenon can be mimicked in vitro in response to artificial stimuli such as phorbol myristate acetate and calcium ionophore. Collectively our data suggest that recombinase expression is actively regulated during early thymus development independently of cell surface expression of a mature heterodimeric TCR protein complex.

Developmentally regulated expression of P-glycoprotein (multidrug resistance) activity in mouse thymocytes.

P-glycoprotein (P-gly) is the transmembrane efflux pump responsible for multidrug resistance in tumor cells. The activity of P-gly in mature peripheral lymphocytes is lineage specific, with CD8+ T cells and natural killer (NK) cells expressing high levels as compared to CD4+ T cells and B cells. We have now investigated P-gly activity in immature and mature subsets of mouse thymocytes. Our data indicate that P-gly activity is undetectable in immature CD4-8- and CD4+8+ thymocyte subsets. Among mature thymocytes, P-gly activity is absent in the CD4+ subset but present in the more mature (HSAlow) fraction of CD8+ cells. Furthermore, while thymic CD4-8- T cell receptor (TCR) gamma delta cells have little P-gly activity, a minor subset of CD4-8- or CD4+ TCR alpha beta + thymocytes bearing the NK1.1 surface marker expresses high levels of P-gly activity. Collectively, our results indicate that P-gly activity arises late during thymus development and is expressed in a lineage-specific fashion.

Induction of tolerogenic vs immunogenic dendritic cells (DCs) in the presence of GM-CSF is regulated by the strength of signaling from monophosphoryl lipid A (MPLA) in association with glutathione and fetal hemoglobin gamma-chain.

Previous studies showed a fetal sheep liver extract (FSLE), in association with monophosphoryl lipid A, MPLA (a bioactive component of lipid A of LPS), could interact to induce the development of dendritic cells (DCs) which regulated production of Foxp3+ Treg. This interaction was associated with an altered gene expression both of distinct subsets of TLRs and of CD200Rs. Prior studies had suggested that major interacting components within FSLE were gamma-chain of fetal hemoglobin (Hgbgamma) and glutathione (GSH). We investigated whether differentiation/maturation of DCs in vitro in the presence of either GM-CSF or Flt3L to produce preferentially either immunogenic or tolerogenic DCs was itself controlled by an interaction between MPLA, GSH and Hgbgamma. At low (approximately 10 microg/ml) Hgbgamma concentrations, DCs developing in culture with GSH and MPLA produced optimal stimulation of allogeneic CTL cell responses in vitro (and enhanced skin graft rejection in vivo). At higher concentrations (>40 microg/ml Hgbgamma) and equivalent concentrations of MPLA and GSH, the DCs induce populations of Treg which can suppress the induction of allogeneic CTL and graft rejection in vivo. These different populations of DCs express different patterns of mRNAs for the CD200R family. Addition of anti-TLR or anti-MD-1 mAbs to DCs developing in this mixture (Hgbgamma+GSH+MPLA), suggests that one effect of (GSH+Hgbgamma) on MPLA stimulation may involve altered signaling through TLR4.

The polymorphic nature of HIV type 1 env V4 affects the patterns of potential N-glycosylation sites in proviral DNA at the intrahost level.

We have previously shown that env V4 from HIV-1 plasma RNA is highly heterogeneous within a single patient, due to indel-associated polymorphism. In this study, we have analyzed the variability of V4 in proviral DNA from unfractionated PBMC and sorted T and non-T cell populations within individual patients. Our data show that the degree of sequence variability and length polymorphism in V4 from HIV provirus is even higher than we previously reported in plasma. The data also show that the sequence of V4 depends largely on the experimental approach chosen. We could observe no clear trend for compartmentalization of V4 variants in specific cell types. Of interest is the fact that some variants that had been found to be predominant in plasma were not detected in any of the cell subsets analyzed. Consistently with our observations in plasma, V3 was found to be relatively conserved at both interpatient and intrapatient level. Our data show that V4 polymorphism involving insertions and deletions in addition to point mutations results in changes in the patterns of sequons in HIV-1 proviral DNA as well as in plasma RNA. These rearrangements may result in the coexistence, within the same individual, of a swarm of different V4 regions, each characterized by a different carbohydrate surface shield. Further studies are needed to investigate the mechanism responsible for the variability observed in V4 and its role in HIV pathogenesis.

Novel murine dendritic cell lines: a powerful auxiliary tool for dendritic cell research.

Research in vitro facilitates discovery, screening, and pilot experiments, often preceding research in vivo. Several technical difficulties render Dendritic Cell (DC) research particularly challenging, including the low frequency of DC in vivo, thorough isolation requirements, and the vulnerability of DC ex vivo. Critically, there is not as yet a widely accepted human or murine DC line and in vitro systems of DC research are limited. In this study, we report the generation of new murine DC lines, named MutuDC, originating from cultures of splenic CD8α conventional DC (cDC) tumors. By direct comparison to normal WT splenic cDC subsets, we describe the phenotypic and functional features of the MutuDC lines and show that they have retained all the major features of their natural counterpart in vivo, the splenic CD8α cDC. These features include expression of surface markers Clec9A, DEC205, and CD24, positive response to TLR3 and TLR9 but not TLR7 stimuli, secretion of cytokines, and chemokines upon activation, as well as cross-presentation capacity. In addition to the close resemblance to normal splenic CD8α cDC, a major advantage is the ease of derivation and maintenance of the MutuDC lines, using standard culture medium and conditions, importantly without adding supplementary growth factors or maturation-inducing stimuli to the medium. Furthermore, genetically modified MutuDC lines have been successfully obtained either by lentiviral transduction or by culture of DC tumors originating from genetically modified mice. In view of the current lack of stable and functional DC lines, these novel murine DC lines have the potential to serve as an important auxiliary tool for DC research.

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.

One naive T cell, multiple fates in CD8+ T cell differentiation.

The mechanism by which the immune system produces effector and memory T cells is largely unclear. To allow a large-scale assessment of the development of single naive T cells into different subsets, we have developed a technology that introduces unique genetic tags (barcodes) into naive T cells. By comparing the barcodes present in antigen-specific effector and memory T cell populations in systemic and local infection models, at different anatomical sites, and for TCR-pMHC interactions of different avidities, we demonstrate that under all conditions tested, individual naive T cells yield both effector and memory CD8+ T cell progeny. This indicates that effector and memory fate decisions are not determined by the nature of the priming antigen-presenting cell or the time of T cell priming. Instead, for both low and high avidity T cells, individual naive T cells have multiple fates and can differentiate into effector and memory T cell subsets.

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.