MHC-II-independent CD4+ T cells induce colitis in immunodeficient RAG-/- hosts.

CD4(+) alpha beta T cells from either normal C57BL/6 (B6) or MHC-II-deficient (A alpha(-/-) or A beta(-/-)) B6 donor mice engrafted into congenic immunodeficient RAG1(-/-) B6 hosts induced an aggressive inflammatory bowel disease (IBD). Furthermore, CD4(+) T cells from CD1d(-/-) knockout (KO) B6 donor mice but not those from MHC-I(-/-) (homozygous transgenic mice deficient for beta(2)-microglobulin) KO B6 mice induced a colitis in RAG(-/-) hosts. Abundant numbers of in vivo activated (CD69(high)CD44(high)CD28(high)) NK1(+) and NK1(-) CD4(+) T cells were isolated from the inflamed colonic lamina propria (cLP) of transplanted mice with IBD that produced large amounts of TNF-alpha and IFN-gamma but low amounts of IL-4 and IL-10. IBD-associated cLP Th1 CD4(+) T cell populations were polyclonal and MHC-II-restricted when derived from normal B6 donor mice, but oligoclonal and apparently MHC-I-restricted when derived from MHC-II-deficient (A alpha(-/-) or A beta(-/-)) B6 donor mice. cLP CD4(+) T cell populations from homozygous transgenic mice deficient for beta(2)-microglobulin KO B6 donor mice engrafted into RAG(-/-) hosts were Th2 and MHC-II restricted. These data indicate that MHC-II-dependent as well as MHC-II-independent CD4(+) T cells can induce a severe and lethal IBD in congenic, immunodeficient hosts, but that the former need the latter to express its IBD-inducing potential.

Revisiting the specificity of the MHC class II transactivator CIITA in vivo.

CIITA is a master regulatory factor for the expression of MHC class II (MHC-II) and accessory genes involved in Ag presentation. It has recently been suggested that CIITA also regulates numerous other genes having diverse functions within and outside the immune system. To determine whether these genes are indeed relevant targets of CIITA in vivo, we studied their expression in CIITA-transgenic and CIITA-deficient mice. In contrast to the decisive control of MHC-II and related genes by CIITA, nine putative non-MHC target genes (Eif3s2, Kpna6, Tap1, Yars, Col1a2, Ctse, Ptprr, Tnfsf6 and Plxna1) were found to be CIITA independent in all cell types examined. Two other target genes, encoding IL-4 and IFN-gamma, were indeed found to be up- and down-regulated, respectively, in CIITA-transgenic CD4(+) T cells. However, there was no correlation between MHC-II expression and this Th2 bias at the level of individual transgenic T cells, indicating an indirect control by CIITA. These results show that MHC-II-restricted Ag presentation, and its indirect influences on T cells, remains the only pathway under direct control by CIITA in vivo. They also imply that precisely regulated MHC-II expression is essential for maintaining a proper Th1-Th2 balance.

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.

PPARgamma but not PPARalpha ligands are potent repressors of major histocompatibility complex class II induction in atheroma-associated cells.

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are essential in glucose and lipid metabolism and are implicated in metabolic disorders predisposing to atherosclerosis, such as diabetes and dyslipidemia. Conversely, antidiabetic glitazones and hypolipidemic fibrate drugs, known as PPARgamma and PPARalpha ligands, respectively, reduce the process of atherosclerotic lesion formation, which involves chronic immunoinflammatory processes. Major histocompatibility complex class II (MHC-II) molecules, expressed on the surface of specialized cells, are directly involved in the activation of T lymphocytes and in the control of the immune response. Interestingly, expression of MHC-II has recently been observed in atherosclerotic plaques, and it can be induced by the proinflammatory cytokine interferon-gamma (IFN-gamma) in vascular cells. To explore a possible role for PPAR ligands in the regulation of the immune response, we investigated whether PPAR activation affects MHC-II expression in atheroma-associated cells. In the present study, we demonstrate that PPARgamma but not PPARalpha ligands act as inhibitors of IFN-gamma-induced MHC-II expression and thus as repressors of MHC-II-mediated T-cell activation. All different types of PPARgamma ligands tested inhibit MHC-II. This effect of PPARgamma ligands is due to a specific inhibition of promoter IV of CIITA and does not concern constitutive expression of MHC-II. Thus, the beneficial effects of antidiabetic PPARgamma activators on atherosclerotic plaque development may be partly explained by their repression of MHC-II expression and subsequent inhibition of T-lymphocyte activation.

Analysis of CD4+ and CD8+ T cells by defined MHC-peptide complexes

MHC class II-peptide multimers are important tools for the detection, enumeration and isolation of antigen-specific CD4+ Τ cells. However, their erratic and often poor performance impeded their broad application and thus in-depth analysis of key aspects of antigen-specific CD4+ Τ cell responses. In the first part of this thesis we demonstrate that a major cause for poor MHC class II tetramer staining performance is incomplete peptide loading on MHC molecules. We observed that peptide binding affinity for "empty" MHC class II molecules poorly correlates with peptide loading efficacy. Addition of a His-tag or desthiobiotin (DTB) at the peptide N-terminus allowed us to isolate "immunopure" MHC class II-peptide monomers by affinity chromatography; this significantly, often dramatically, improved tetramer staining of antigen-specific CD4+ Τ cells. Insertion of a photosensitive amino acid between the tag and the peptide, permitted removal of the tag from "immunopure" MHC class II-peptide complex by UV irradiation, and hence elimination of its potential interference with TCR and/or MHC binding. Moreover, to improve loading of self and tumor antigen- derived peptides onto "empty" MHC II molecules, we first loaded these with a photocleavable variant of the influenza A hemagglutinin peptide HA306-318 and subsequently exchanged it with a poorly loading peptide (e.g. NY-ESO-1119-143) upon photolysis of the conditional ligand. Finally, we established a novel type of MHC class II multimers built on reversible chelate formation between 2xHis-tagged MHC molecules and a fluorescent nitrilotriacetic acid (NTA)-containing scaffold. Staining of antigen-specific CD4+ Τ cells with "NTAmers" is fully reversible and allows gentle cell sorting. In the second part of the thesis we investigated the role of the CD8α transmembrane domain (TMD) for CD8 coreceptor function. The sequence of the CD8α TMD, but not the CD8β TMD, is highly conserved and homodimerizes efficiently. We replaced the CD8α TMD with the one of the interleukin-2 receptor a chain (CD8αTac) and thus ablated CD8α TMD interactions. We observed that ΤΙ Τ cell hybridomas expressing CD8αTacβ exhibited severely impaired intracellular calcium flux, IL-2 responses and Kd/PbCS(ABA) P255A tetramer binding. By means of fluorescence resonance energy transfer experiments (FRET) we established that CD8αTacβ associated with TCR:CD3 considerably less efficiently than CD8αβ, both in the presence and the absence of Kd/PbCS(ABA) complexes. Moreover, we observed that CD8αTacβ partitioned substantially less in lipid rafts, and related to this, associated less efficiently with p56Lck (Lck), a Src kinase that plays key roles in TCR proximal signaling. Our results support the view that the CD8α TMD promotes the formation of CD8αβP-CD8αβ dimers on cell surfaces. Because these contain two CD8β chains and that CD8β, unlike CD8α, mediates association of CD8 with TCR:CD3 as well as with lipid rafts and hence with Lck, we propose that the CD8αTMD plays an important and hitherto unrecognized role for CD8 coreceptor function, namely by promoting CD8αβ dimer formation. We discuss what implications this might have on TCR oligomerization and TCR signaling. - Les multimères de complexes MHC classe II-peptide sont des outils importants pour la détection, le dénombrement et l'isolation des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. Cependant, leur performance erratique et souvent inadéquate a empêché leur utilisation généralisée, limitant ainsi l'analyse des aspects clés des réponses des lymphocytes Τ CD4+. Dans la première partie de cette thèse, nous montrons que la cause principale de la faible efficacité des multimères de complexes MHC classe II-peptide est le chargement incomplet des molécules MHC par des peptides. Nous montrons également que l'affinité du peptide pour la molécule MHC classe II "vide" n'est pas nécessairement liée au degré du chargement. Grâce à l'introduction d'une étiquette d'histidines (His-tag) ou d'une molécule de desthiobiotine à l'extrémité N-terminale du peptide, des monomères MHC classe II- peptide dits "immunopures" ont pu être isolés par chromatographic d'affinité. Ceci a permis d'améliorer significativement et souvent de façon spectaculaire, le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. L'insertion d'un acide aminé photosensible entre l'étiquette et le peptide a permis la suppression de l'étiquette du complexe MHC classe- Il peptide "immunopure" par irradiation aux UV, éliminant ainsi de potentielles interférences de liaison au TCR et/ou au MHC. De plus, afin d'améliorer le chargement des molécules MHC classe II "vides" avec des peptides dérivés d'auto-antigènes ou d'antigènes tumoraux, nous avons tout d'abord chargé les molécules MHC "vides" avec un analogue peptidique photoclivable issu du peptide HA306-318 de l'hémagglutinine de la grippe de type A, puis, sous condition de photolyse, nous l'avons échangé avec de peptides à chargement faible (p.ex. NY-ESO-1119-143). Finalement, nous avons construit un nouveau type de multimère réversible, appelé "NTAmère", basé sur la formation chélatante reversible entre les molécules MHC-peptide étiquettés par 2xHis et un support fluorescent contenant des acides nitrilotriacetiques (NTA). Le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt avec les "NTAmères" est pleinement réversible et permet également un tri cellulaire plus doux. Dans la deuxième partie de cette thèse nous avons étudié le rôle du domaine transmembranaire (TMD) du CD8α pour la fonction coréceptrice du CD8. La séquence du TMD du CD8α, mais pas celle du TMD du CD8β, est hautement conservée et permet une homodimérisation efficace. Nous avons remplacé le TMD du CD8α avec celui de la chaîne α du récepteur à l'IL-2 (CD8αTac), éliminant ainsi les interactions du TMD du CD8α. Nous avons montré que les cellules des hybridomes Τ T1 exprimant le CD8αTacβ présentaient une atteinte sévère du flux du calcium intracellulaire, des réponses d'IL-2 et de la liaison des tétramères Kd/PbCS(ABA) P255A. Grâce aux expériences de transfert d'énergie entre molécules fluorescentes (FRET), nous avons montré que l'association du CD8αTacβ avec le TCR:CD3 est considérablement moins efficace qu'avec le CD8αβ, et ceci aussi bien en présence qu'en absence de complexes Kd/PbCS(ABA). De plus, nous avons observé que le CD8αTacβ se distribuait beaucoup moins bien dans les radeaux lipidiques, engendrant ainsi, une association moins efficace avec p56Lck (Lck), une kinase de la famille Src qui joue un rôle clé dans la signalisation proximale du TCR. Nos résultats soutiennent l'hypothèse que le TMD du CD8αβ favorise la formation des dimères de CD8αβ à la surface des cellules. Parce que ces derniers contiennent deux chaînes CD8β et que CD8β, contrairement à CD8α, favorise l'association du CD8 au TCR:CD3 aussi bien qu'aux radeaux lipidiques et par conséquent à Lck, nous proposons que le TMD du CD8α joue un rôle important, jusqu'alors inconnu, pour la fonction coreceptrice du CD8, en encourageant la formation des dimères CD8αβ. Nous discutons des implications possibles sur l'oligomerisation du TCR et la signalisation du TCR.

Major Histocompatibility Class II Pathway Is Not Required for the Development of Nonalcoholic Fatty Liver Disease in Mice.

Single-nucleotide polymorphisms within major histocompatibility class II (MHC II) genes have been associated with an increased risk of drug-induced liver injury. However, it has never been addressed whether the MHC II pathway plays an important role in the development of nonalcoholic fatty liver disease, the most common form of liver disease. We used a mouse model that has a complete knockdown of genes in the MHC II pathway (MHCII(Δ/Δ)). Firstly we studied the effect of high-fat diet-induced hepatic inflammation in these mice. Secondly we studied the development of carbon-tetra-chloride- (CCl4-) induced hepatic cirrhosis. After the high-fat diet, both groups developed obesity and hepatic steatosis with a similar degree of hepatic inflammation, suggesting no impact of the knockdown of MHC II on high-fat diet-induced inflammation in mice. In the second study, we confirmed that the CCl4 injection significantly upregulated the MHC II genes in wild-type mice. The CCl4 treatment significantly induced genes related to the fibrosis formation in wild-type mice, whereas this was lower in MHCII(Δ/Δ) mice. The liver histology, however, showed no detectable difference between groups, suggesting that the MHC II pathway is not required for the development of hepatic fibrosis induced by CCl4.

Soluble MHC-peptide complexes: tools for the monitoring of T cell responses in clinical trials and basic research.

Soluble MHC-peptide complexes, commonly known as tetramers, allow the detection and isolation of antigen-specific T cells. Although other types of soluble MHC-peptide complexes have been introduced, the most commonly used MHC class I staining reagents are those originally described by Altman and Davis. As these reagents have become an essential tool for T cell analysis, it is important to have a large repertoire of such reagents to cover a broad range of applications in cancer research and clinical trials. Our tetramer collection currently comprises 228 human and 60 mouse tetramers and new reagents are continuously being added. For the MHC II tetramers, the list currently contains 21 human (HLA-DR, DQ and DP) and 5 mouse (I-A(b)) tetramers. Quantitative enumeration of antigen-specific T cells by tetramer staining, especially at low frequencies, critically depends on the quality of the tetramers and on the staining procedures. For conclusive longitudinal monitoring, standardized reagents and analysis protocols need to be used. This is especially true for the monitoring of antigen-specific CD4+ T cells, as there are large variations in the quality of MHC II tetramers and staining conditions. This commentary provides an overview of our tetramer collection and indications on how tetramers should be used to obtain optimal results.

Protease-activated receptor 2 signalling promotes dendritic cell antigen transport and T cell activation in vivo

Rapport de synthèse : Le récepteur activé par protéase de type 2 (PAR2) intervient dans l'inflammation dans divers modèles expérimentaux de maladies inflammatoires et auto-immunes, mais le mécanisme par lequel il exerce cette fonction reste mal compris. PAR2 est exprimé sur des cellules endothéliales et immunitaires et a été impliqué dans la différentiation des cellules dendritiques (DC). Avec leur rôle central dans la réponse immune, les DC pourraient jouer un rôle clef, l'activation de PAR2 à leur surface modulant la réponse immune. Des recherches précédentes ont montré que PAR2 a un effet dans le développement et la maturation des DC de moelle osseuse in vitro, ainsi que dans la promotion de la réponse immune en allergie. Dans cette étude, nous avons évalué l'impact in vivo de l'activation de PAR2 sur les DC et les cellules T dans des souris déficientes en PAR2 (KO) en utilisant un peptide agoniste spécifique du PAR2 (AP2). L'activation de PAR2 a augmenté la fréquence de DC matures dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'administration d'AP2 d'une manière significative. En outre, ces DC avaient une expression augmentée des molécules de co-stimulation CD86 et du complexe majeur d'histocompatibilité type 2 (MHC-II). 48 heures après l'injection d'AP2, nous avons également observé une élévation significative des lymphocytes T CD4+ et CD8+ activés, (CD44+CD62-) dans ces ganglions. Des changements dans le profil d'activation des DC et des cellules T n'ont pas été observés au niveau de a rate. L'influence de la signalisation de PAR2 sur le transport d'antigène aux ganglions lymphatiques inguinaux a été évaluée dans le contexte d'hypersensibilité retardée de type IV. Les souris KO sensibilisées par peinture de la peau avec fluorescéine isothyocyanate (FITC) afin d'induire une hypersensibilité retardée avaient un pourcentage diminué de DC FITC+ dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'application du FITC en comparaison avec les souris sauvages avec le même fond génétique (0.47% vs 0.95% des cellules ganglionnaires totales). En conclusion, ces résultats démontrent que la signalisation de PAR2 favorise et renforce la maturation et le transport d'antigène par des DC .vers les ganglions lymphatiques ainsi que l'activation ultérieure des lymphocytes T, et de ce fait fournissent une explication pour l'effet pro inflammatoire de PAR2 dans les modèles animaux d'inflammation. Une meilleure compréhension de ce mécanisme de modulation du système immun via PAR2 peut s'avérer particulièrement utile pour le développement des vaccins, ainsi que pour la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques dans le contexte de l'allergie, l'auto-immunité, et les maladies inflammatoires.

Factors determining the spontaneous activation of splenic dendritic cells in culture.

Dendritic cells (DCs) serve as a link between the innate and adaptive immune systems. The activation state of DCs is crucial in this role. However, when DCs are isolated from lymphoid tissues, purified and placed in culture they undergo 'spontaneous' activation. The basis of this was explored, using up-regulation of DC surface MHC II, CD40, CD80 and CD86 as indicators of DC activation. No evidence was found for DC damage during isolation or for microbial products causing the activation. The culture activation of spleen DCs differed from that of Langerhans cells when released from E-cadherin-mediated adhesions, since E-cadherin was not detected and activation still occurred with β-catenin null DCs. Much of the activation could be attributed to DC-DC interactions. Although increases in surface MHC II levels occurred under all culture conditions tested, the increase in expression of CD40, CD80 and CD86 was much less under culture conditions where such interactions were minimised. DC-to-DC contact under the artificial conditions of high DC concentration in culture induced the production of soluble factors and these, in turn, induced the up-regulation of co-stimulatory molecules on the DC surface.

Counteraction of HLA-C-mediated immune control of HIV-1 by Nef.

A host genetic variant (-35C/T) correlates with increased human leukocyte antigen C (HLA-C) expression and improved control of HIV-1. HLA-C-mediated immunity may be particularly protective because HIV-1 is unable to remove HLA-C from the cell surface, whereas it can avoid HLA-A- and HLA-B-mediated immunity by Nef-mediated down-modulation. However, some individuals with the protective -35CC genotype exhibit high viral loads. Here, we investigated whether the ability of HIV-1 to replicate efficiently in the "protective" high-HLA-C-expression host environment correlates with specific functional properties of Nef. We found that high set point viral loads (sVLs) were not associated with the emergence of Nef variants that had acquired the ability to down-modulate HLA-C or were more effective in removing HLA-A and HLA-B from the cell surface. However, in individuals with the protective -35CC genotype we found a significant association between sVLs and the efficiency of Nef-mediated enhancement of virion infectivity and modulation of CD4, CD28, and the major histocompatibility complex class II (MHC-II)-associated invariant chain (Ii), while this was not observed in subjects with the -35TT genotype. Since the latter Nef functions all influence the stimulation of CD4(+) T helper cells by antigen-presenting cells, they may cooperate to affect both the activation status of infected T cells and the generation of an antiviral cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response. In comparison, different levels of viremia in individuals with the common -35TT genotype were not associated with differences in Nef function but with differences in HLA-C mRNA expression levels. Thus, while high HLA-C expression may generally facilitate control of HIV-1, Nef may counteract HLA-C-mediated immune control in some individuals indirectly, by manipulating T-cell function and MHC-II antigen presentation.

Microenvironmental reprogramming of thymic epithelial cells to skin multipotent stem cells.

The thymus develops from the third pharyngeal pouch of the anterior gut and provides the necessary environment for thymopoiesis (the process by which thymocytes differentiate into mature T lymphocytes) and the establishment and maintenance of self-tolerance. It contains thymic epithelial cells (TECs) that form a complex three-dimensional network organized in cortical and medullary compartments, the organization of which is notably different from simple or stratified epithelia. TECs have an essential role in the generation of self-tolerant thymocytes through expression of the autoimmune regulator Aire, but the mechanisms involved in the specification and maintenance of TECs remain unclear. Despite the different embryological origins of thymus and skin (endodermal and ectodermal, respectively), some cells of the thymic medulla express stratified-epithelium markers, interpreted as promiscuous gene expression. Here we show that the thymus of the rat contains a population of clonogenic TECs that can be extensively cultured while conserving the capacity to integrate in a thymic epithelial network and to express major histocompatibility complex class II (MHC II) molecules and Aire. These cells can irreversibly adopt the fate of hair follicle multipotent stem cells when exposed to an inductive skin microenvironment; this change in fate is correlated with robust changes in gene expression. Hence, microenvironmental cues are sufficient here to re-direct epithelial cell fate, allowing crossing of primitive germ layer boundaries and an increase in potency.

Analysis of viral- and tumor antigen-specific CD4 T cell responses in healthy donors and melanoma patients

Résumé Des tentatives pour développer des traitements anti-cancéreux basés sur l'utilisation d'antigènes tumoraux ont commencé il y a plus de 10 ans. Depuis quelques années, un certain intérêt s'est portée sur une sous-population particulière des cellules du système immunitaire, les lymphocytes T CD4. Ces cellules jouent un rôle central dans les réponses immunitaires tant contre les virus que contre les cellules tumorales. Comme d'autres lymphocytes T, ces cellules sont activées de manière spécifique en reconnaissant un morceau d'antigène, appelé peptide. Ces peptides proviennent soit de protéines des cellules de l'hôte, soit des protéines étrangères (virus ou bactéries) soit de cellules transformées (cellules tumorales) et sont présentés aux lymphocytes T par des molécules du soi appelées CMH (complexe majeur d'histocompatibilité). Dans le cas des lymphocytes T CD4, ces molécules sont plus précisément des molécules du CMH de classe II (CMH II). Mis à part l'intérêt porté aux réponses médiées par les lymphocytes T cytotoxiques, un intérêt croissant pour les lymphocytes T CD4 s'est développé à cause de la place centrale qu'occupent ces cellules dans les réponses immunitaires. L'identification d'épitopes présentés par des molécules du CMH de classe II dérivés d'un grand nombre d'antigènes tumoraux, ainsi que le développement de techniques permettant de suivre les réponses immunitaires, offre des opportunités pour étudier de manière quantitative et qualitative les lymphocytes T CD4 spécifiques pour un antigène particulier chez des patients cancéreux. De plus, ces épitopes permettent d'induire des réponses médiées par les lymphocytes T CD4 et CD8 chez ces mêmes patients. Dans ce travail, notre premier but était de valider l'utilisation de multimères formés par des complexes peptide:molécules de CMH de class II (pCMH II) pour quantifier la réponse des cellules T CD4 dirigée contre l'épitope HA307-319 dérivé de la protéine hémaglutinine du virus de la grippe et présenté par HLA-DRB1*0401. En analysant des échantillons provenant de volontaires sains ayant reçus un vaccin contre la grippe, nous avons pu démontrer une expansion et une activation transitoires des lymphocytes T CD4 spécifiques pour le peptide HA307-319 après vaccination. De plus, les multimères pCMH II nous ont permis d'analyser plus en détails hétérogénéité des cellules T CD4 spécifiques pour le peptide HA307-319 présents dans le sang périphérique d'individus sains. Par la suite, notre but a été d'analyser les réponses des lymphocytes T CD4 spécifiques pour l'antigène Melan-A chez des patients atteints de mélanome métastatique. Nous avons tout d'abord démontré la présence de cellules T CD4 spécifiques pour l'épitope Melan-A51-73, présenté par HLA-DRBl*0401, qui avait déjà été préalablement décrit. Ensuite, nous avons décrit et caractérisé 2 nouveaux peptides issus de Melan-A qui sont présentés aux cellules T CD4 par différentes molécules du CMH de clans II. Des cellules spécifiques pour ces deux épitopes ont été trouvées chez 9/ 16 patients analysés. De plus, des multimères pCMH II chargés avec un des épitopes nous ont permis de détecter ex vivo des lymphocytes T CD4 spécifiques pour Melan-A dans le sang périphérique d'un patient atteint de mélanome. Mis ensemble, tous ces résultats suggèrent une potentielle utilisation des multimères pCMH II pour analyser en détail les lymphocytes T CD4 spécifiques d'antigènes définis. Cependant, le suivi ex vivo de telles cellules ne semble être possible que dans des cas bien particuliers. Néanmoins, les nouveaux épitopes issus de Melan-A et présentés par des molécules du CMH de classe II que nous avons décrits dans cette étude aideront à étudier plus en détails les lymphocytes T CD4 spécifiques pour Melan-A chez des patients atteints de mélanome, un sujet d'étude sur lequel peu de résultats sont à ce jour disponibles. Summary Attempts to develop cancer vaccines based on molecularly defined tumorassociated antigens were initiated more than 10 years ago. Apart from CTLmediated anti-tumor immunity, interests are. now focused on CD4 T cells that are central players of immune responses. The identification of MHC class-II-restricted epitopes from numerous tumor antigens together with the development of monitoring tools offers the opportunity to quantitatively and qualitatively study antigen-specific CD4 T lymphocytes in cancer patients and to induce both CTL and T helper responses in cancer patients. In this work, we first aimed at validating the use of peptide:MHC class II complex (pMHC II) multimers to quantitate the CD4 T cell response against the hemagglutinin-derived epitope HAso~-si9 from influenza virus presented by HLA-DRBl*0401. By analysing samples from healthy volunteers vaccinated with ananti-influenza vaccine, we could demonstrate a transient expansion and activation of HA-specific CD4 T cells after treatment. Moreover, pMHC II multimers helped us to study the heterogeneity of HAspecific CD4 T cells found in peripheral blood of healthy individuals. Then, we aimed to analyse Melan-A-specific CD4 T cell responses in metastatic melanoma patients. We first demonstrated the presence of CD4 T cells specific for the previously described Melan-A51_73 epitope presented by HLA-DRB 1 *0401 in peripheral blood of those patients. Second, we described and characterised 2 new Melan-A-derived peptides that are presented by different MHC II molecules to CD4 T cells. Specific cells for these epitopes were found in 9/ 16 rnelánoma patients analysed. In addition, pMHC II multimers loaded with one of the two epitopes allowed us to detect ex vivo Melan-A-specific CD4 T cells in peripheral blood of a melanoma patient. Together, these results suggest a potential use of pMHC II multimers in analysing in detail antigen-specific CD4 T cells. However, ex vivo monitoring of such cells will be possible only in particular conditions. Nevertheless, the new Melan-A-derived MHC II-restricted epitopes described here will help to study in more detail Melan-A-specific CD4 T cells in melanoma patients, a field where only scarce data are available.

Mini-review: Specificity and expression of CIITA, the master regulator of MHC class II genes.

The class II transactivator (CIITA) has been referred to as the "master control factor" for the expression of MHC class II (MHCII) genes. As our knowledge on the specificity and function of CIITA grows, it is becoming increasingly evident that this sobriquet is entirely justified. First, despite extensive investigations, the major target genes of CIITA remain those implicated in the presentation of antigenic peptides by MHCII molecules. Although other putative target genes have been reported, the contribution of CIITA to their expression remains indirect, controversial or comparatively minor relative to its decisive role as a regulator of MHCII and related genes. Second, the most important parameter dictating MHCII expression is by far the expression pattern of the gene encoding CIITA (MHC2TA). The vast majority of signals that activate or repress MHCII expression under physiological and pathological situations converge on one or more of the three alternative promoters that drive transcription of the MHC2TA gene. In short, with respect to its specificity and its exquisitely controlled pattern of expression, CIITA is by a long stretch the single most important transcription factor for the regulation of genes required for MHCII-restricted antigen-presentation.

Protection from radiation-induced colitis requires MHC class II antigen expression by cells of hemopoietic origin.

Ulcerative colitis, an inflammatory bowel disease, is believed to result from a breakdown of dominant tolerance mechanisms that normally control intestinal immunity. Although CD4+ T lymphocyte subpopulations and expression of MHC class II molecules have been shown to play a role in the pathogenesis of the disease, the nature of the responsible mechanisms remains unclear. In this paper we describe a novel mouse model for inflammatory bowel disease, radiation-induced colitis, that occurs with complete penetrance 6-8 wk postinduction. A combination of high dose gamma-irradiation and lack of MHC class II expression on cells of hemopoietic origin results in development of colitis in C57BL/6 mice. Because of its versatility (due to susceptibility of mice of the widely genetically manipulated C57BL/6 background), high reproducibility, and 100% penetrance, radiation-induced colitis will be a useful mouse model for colitis and a significant tool to study dominant immunological tolerance mechanisms. Moreover, our data imply that tolerization to enteric Ags requires MHC class II mediated presentation by APC of hemopoietic origin.

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.