Virological and immunological responses to efavirenz or boosted lopinavir as first-line therapy for patients with HIV.

BACKGROUND: Efavirenz and lopinavir boosted with ritonavir are both recommended as first-line therapies for patients with HIV when combined with two nucleoside reverse transcriptase inhibitors. It is uncertain which therapy is more effective for patients starting therapy with an advanced infection. METHODS: We estimated the relative effect of these two therapies on rates of virological and immunological failure within the Swiss HIV Cohort Study and considered whether estimates depended on the CD4(+) T-cell count when starting therapy. We defined virological failure as either an incomplete virological response or viral rebound after viral suppression and immunological failure as failure to achieve an expected CD4(+) T-cell increase calculated from EuroSIDA statistics. RESULTS: Patients starting efavirenz (n=660) and lopinavir (n=541) were followed for a median of 4.5 and 3.1 years, respectively. Virological failure was less likely for patients on efavirenz, with the adjusted hazard ratio (95% confidence interval) of 0.63 (0.50-0.78) then multiplied by a factor of 1.00 (0.90-1.12) for each 100 cells/mm(3) decrease in CD4(+) T-cell count below the mean when starting therapy. Immunological failure was also less likely for patients on efavirenz, with the adjusted hazard ratio of 0.68 (0.51-0.91) then multiplied by a factor of 1.29 (1.14-1.46) for each 100 cells/mm(3) decrease in CD4(+) T-cell count below the mean when starting therapy. CONCLUSIONS: Virological failure is less likely with efavirenz regardless of the CD4(+) T-cell count when starting therapy. Immunological failure is also less likely with efavirenz; however, this advantage disappears if patients start therapy with a low CD4(+) T-cell count.

Rates and determinants of virologic and immunological response to HAART resumption after treatment interruption in HIV-1 clinical practice.

OBJECTIVE: To describe CD4 and HIV RNA changes during treatment resumption (TR) after treatment interruption (TI) compared with response to first highly active antiretroviral therapy (HAART) and to investigate predictors. METHODS: Using Concerted Action on SeroConversion to AIDS and Death in Europe (CASCADE) data, we identified subjects who interrupted first HAART, not initiated during primary infection. We estimated rate of CD4 change during TR and time from TR to HIV RNA<500 copies per milliliter and subsequent rebound and factors associated with these outcomes. RESULTS: Of 281 persons treated for median 18.4 months before interrupting, 259 resumed HAART. CD4 increases in the first 3 months on HAART were similar pre-TI and post-TI but after 3 months were significantly higher during pre-TI HAART, with median +106 and +172 cells per microliter at 3 and 18 months, respectively, during initial HAART compared with +99 and +142 cells per microliter during post-TI HAART, respectively. Subjects with lower CD4 counts at TI, aged older than 40 years, and those resuming the same HAART as their pre-TI regimen had lower CD4 increases during the first 3 months of TR. The majority (86%) of individuals reinitiating therapy achieved HIV RNA<500 copies per milliliter. CONCLUSIONS: Immune reconstitution after TI is generally poorer than after first HAART, particularly for patients aged older than 40 years at TI and those with poorer immunological responses to pre-TI HAART. Reinitiation of the same HAART regimen as pre-TI also seems to have unfavorable outcomes.

Characterization of the immunological properties of " Plasmodium falciparum " and " Plasmodium berghei " circumsporozoite proteins : antibody responses and recognition by specific CD8+ T cells

SUMMARY Interest in developing intervention strategies against malaria by targeting the liver stage of the Plasmodium life cycle has been fueled by studies which show that sterile protective immunity can be achieved by immunization with radiation-attenuated sporozoites. Anti-malarial drugs and insecticides have been widely used to control the disease, but in the hope of developing a more cost-effective intervention strategy, vaccine development has taken centre stage in malaria research. There is currently no vaccine against malaria. Attenuated sporozoite-induced immunity is achieved by antibodies and T cells against malaria liver stage antigens, the most abundant being the circumsporozoite protein (CSP), and many vaccine formulations aim at mimicking this immunity. However, the mechanisms by which the antibody and T cell immune responses are generated after infection by sporozoites, or after immunization with different vaccine formulations are still not well understood. The first part of this work aimed at determining the ability of primary hepatocytes from BALB/c mice to process and present CSP-derived peptides after infection with P. berghei sporozoites. Both infected hepatocytes and those traversed by sporozoites during migration were found to be capable of processing and presenting the CSP to specific CD8+ T cells in vitro. The pathway of processing and presentation involved the proteasome, aspartic proteases and transport through a post-Endoplasmic Reticulum (ER) compartment. These results suggest that in vivo, infected hepatocytes contribute to the elicitation and expansion of a T cell response. In the second part, the antibody responses of CB6F1 mice to synthetic peptides corresponding to the N- and C-terminal domains of P. berghei and P. falciparum CS proteins were characterized. Mice were immunized with single peptides or a combination of N- and C-terminal peptides. The peptides were immunogenic in mice and the antisera generated could recognize the native CSP on the sporozoite surface. Antisera generated against the N-terminal peptides or against the combinations inhibited sporozoite invasion of hepatocytes in vitro. In vivo, more mice immunized with single P. berghei peptides were protected from infection upon a challenge with P. berghei sporozoites, than mice immunized with a combination of N- and C-terminal peptides. Furthermore, P. falciparum N-terminal peptides were recognized by serum samples from people living in malaria-endemic areas. Importantly, recognition of a peptide from the N-terminal fragment of the P. falciparum CSP by sera from children living in a malaria-endemic region was associated with protection from disease. These results underline the potential of using such peptides as malaria vaccine candidates. RESUME L'intérêt de développer des stratégies d'intervention contre la malaria ciblant le stade pré-erythrocytaire a été alimenté par des études qui montrent qu'il est possible d'obtenir une immunité par l'injection de sporozoites irradiés. Les médicaments et les insecticides anti-paludiques ont été largement utilisés pour contrôler la maladie, mais dans l'espoir de développer une stratégie d'intervention plus rentable, le développement de vaccins a été placé au centre des recherches actuelles contre la malaria. A l'heure actuelle, il n'existe aucun vaccin contre la malaria. L'immunité induite par les sporozoites irradiés est due à l'effet combiné d'anticorps et de cellules T qui agissent contre les antigènes du stade hépatique dont le plus abondant est la protéine circumsporozoite (CSP). Beaucoup de formulations de vaccin visent à imiter l'immunité induite par les sporozoites irradiés. Cependant, les mécanismes par lesquels les anticorps et les cellules T sont génerés après infection par les sporozoites ou après immunisation avec des formulations de vaccin ne sont pas bien compris. La première partie de ce travail a visé à déterminer la capacité de hépatocytes primaires provenant de souris BALB/c à "processer" et à présenter des peptides dérivés de la CSP, après infection par des sporozoites de Plasmodium berghei. Nous avons montré que in vitro, les hépatocytes infectés et ceux traversés par les sporozoites pendant leur migration étaient capables de "processer" et de présenter la CSP aux cellules T CD8+ spécifiques. La voie de présentation implique le protéasome, les protéases de type aspartique et le transport à travers un compartiment post-reticulum endoplasmique. Ces résultats suggèrent que in vivo, les hépatocytes infectés contribuent à l'induction et à l'expansion d'une réponse immunitaire spécifique aux cellules T. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé les réponses anticorps chez les souris de la souche CB6F1 face aux peptides N- et C-terminaux des protéines circumsporozoites de Plasmodium berghei et Plasmodium falciparum. Les souris ont été immunisées avec les peptides individuellement ou en combinaison. Les peptides utilisés étaient immunogéniques chez les souris, et les anticorps produits pouvaient reconnaître la protéine CSP native à la surface des sporozoites. In vitro, les sera contre les peptides N-teminaux et les combinaisons étaient capables d'inhiber l'invasion de hépatocytes par les sporozoites. In vivo, plus de souris immunisées avec les peptides individuels de la CSP de P. berghei étaient protégées contre la malaria que les souris immunisées avec une combinaison de peptides N- et C-terminaux. De plus, les peptides N-terminaux de la CSP de P. falciparum ont été reconnus par les sera de personnes vivant dans des régions endémiques pour la malaria. Il est intéressant de voir que la reconnaissance d'un peptide N-terminal de P. falciparum par des sera d'enfants habitant dans des régions endémiques était associé à la protection contre la maladie. Ces résultats soulignent le potentiel de ces peptides comme candidats-vaccin contre la malaria.

Treatment-dependent loss of polyfunctional CD8+ T-cell responses in HIV-infected kidney transplant recipients is associated with herpesvirus reactivation.

Antiretroviral-therapy has dramatically changed the course of HIV infection and HIV-infected (HIV(+)) individuals are becoming more frequently eligible for solid-organ transplantation. However, only scarce data are available on how immunosuppressive (IS) strategies relate to transplantation outcome and immune function. We determined the impact of transplantation and immune-depleting treatment on CD4+ T-cell counts, HIV-, EBV-, and Cytomegalovirus (CMV)-viral loads and virus-specific T-cell immunity in a 1-year prospective cohort of 27 HIV(+) kidney transplant recipients. While the results show an increasing breadth and magnitude of the herpesvirus-specific cytotoxic T-cell (CTL) response over-time, they also revealed a significant depletion of polyfunctional virus-specific CTL in individuals receiving thymoglobulin as a lymphocyte-depleting treatment. The disappearance of polyfunctional CTL was accompanied by virologic EBV-reactivation events, directly linking the absence of specific polyfunctional CTL to viral reactivation. The data provide first insights into the immune-reserve in HIV+ infected transplant recipients and highlight new immunological effects of thymoglobulin treatment. Long-term studies will be needed to assess the clinical risk associated with thymoglobulin treatment, in particular with regards to EBV-associated lymphoproliferative diseases.

Immunological and protective properties of novel malaria blood stage peptide antigens

ABSTRACT Malaria is a major worldwide public health problem, with transmission occurring throughout Africa, Asia, Oceania and Latin America. Over two billion people live in malarious areas of the world and it is estimated that 300-500 million cases and 1.5-2.7 million deaths occur annually. The increase in multi-drug resistant parasites and insecticide-resistant vectors has made the development of malaria vaccine a public health priority. The published genome offers tremendous opportunity for the identification of new antigens that can befast-tracked for vaccine development. We identified potential protein antigens present on the surface of asexual malaria blood stages through bioinformatics and published transcriptome and proteorné analysis. Amongst the proteins identified, we selected those that contain predicted a-helical coiled-coil regions, which are generally short and structurally stable as isolated fragments. Peptides were synthesized and used to immunize mice. Most peptides tested were immunogenic as demonstrated in ELISA assays, and induced antibodies of varying titres. In immunofluorescence assays, anti-sera from immunized mice reacted with native proteins expressed at different intraerythrocytic developmental stages of the parasite's cycle. In parallel in vitro ADCI functional studies, human antibodies affinity purified on some of these peptides inhibited parasite growth in association with monocytes in magnitudes similar to that seen in semiimmune African adults. Siudies using human immune sera taken from different malaria endemic regions, demonstrated that majority of peptides were recognized at high prevalence. 73 peptides were next tested in longitudinal studies in two cohorts separated in space and time in coastal Kenya. In these longitudinal analyses, antibody responses to peptides were sequentially examined in two cohorts of children at risk of clinical malaria in order to characterize the level of peptide recognition by age, and the role of anti-peptide antibodies in protection from clinical malaria. Ten peptides were associated ?with a significantly reduced odds ratio for an episode of clinical malaria in the first cohort of children and two of these peptides (LR146 and ÁS202.11) were associated with a significantly reduced odds ratio in both cohorts. This study has identified proteins PFB0145c and MAL6P1.37 among others as likely targets of protective antibodies. Our findings support further studies to systematically assess immunogenicity of peptides of interest in order to establish clear criteria for optimal design of potential vaccine constructs to be tested in clinical trials. RESUME La malaria est un problème de santé publique mondial principalement en Afrique, en Asie, en Océanie et en Amérique latine. Plus de 2 milliards de personnes vivent dans des régions endémiques et le nombre de cas par année est estimé entre 300 et 500 millions. 1.5 à 2.7 millions de décès surviennent annuellement dans ces zones. L'augmentation de la résistance aux médicaments et aux insecticides fait du développement d'un vaccin une priorité. Le séquençage complet du génome du parasite offre l'opportunité d'identifier de nouveaux antigènes qui peuvent rapidement mener au développement d'un vaccin. Des protéines antigéniques potentielles présentes à la surface des globules rouges infectés ont été identifiées par bioinformatique et par l'analyse du protéome et du transcriptome. Nous avons sélectionné, parmi ces protéines, celles contenant des motifs dits "a helical coiled-coil" qui sont généralement courts et structurellement stables. Ces régions ont été obtenues par synthèse peptidique et utilisées pour immuniser des souris. La plupart des peptides testés sont immunogéniques et induisent un titre variable d'anticorps déterminé par ELISA. Les résultats de tests d'immunofluorescence indiquent que les sera produits chez la souris reconnaissent les protéines natives exprimées aux différents stades de développement du parasite. En parallèle, des études d'ADCI in vitro montrent qué des anticorps humains purifiés à partir de ces peptides associés à des monocytes inhibent la croissance du parasite aussi bien que celle observée chez des adultes africains protégés. Des études d'antigénicité utilisant des sera de personnes protégées de différents âges vivant dans des régions endémiques montrent que la majorité des peptides sont reconnus avec une haute prévalence. 73 peptides ont été testés dans une étude longitudinale avec 2 cohortes de la côte du Kenya. Ces 2 groupes viennent de zones bien distinctes et les prélèvements n'ont pas été effectués pendant la même période. Dans cette étude, la réponse anticorps contre les peptides synthétiques a été testée dans les 2 cohortes d'enfants à risque de développer un épisode de malaria afin de caractériser le niveau de reconnaissance des peptides en fonction de l'âge et de déterminer le rôle des anticorps anti-peptides dans la protection contre la malaria. Parmi ces peptides, 10 sont associés à une réduction significative des risques de développer un épisode de malaria dans la première cohorte alors qu'un seul (LR146 et AS202.11) l'est dans les 2 cohortes. Cette étude a identifié, parmi d'autres, les protéines PFB0145c et MAL6P1.37 comme pouvant être la cible d'anticorps. Ces résultats sont en faveur de futures études qui évalueraient systématiquement l'immunogénicité des peptides d'intérêt dans le but d'établir des critères de sélection clairs pour le développement d'un vaccin. Résumé pour un large public La malaria est un problème de santé publique mondial principalement en Afrique, en Asie, en Océanie et en Amérique latine. Plus de 2 milliards de personnes vivent dans des régions endémiques et le nombre de cas par année est estimé entre 300 et 500 millions. 1.5 à 2.7 millions de décès surviennent annuellement dans ces zones. La résistance aux médicaments et aux insecticides augmente de plus en plus d'où la nécessité de développer un vaccin. Le séquençage complet du génome (ensemble des gènes) de P. falciparum a conduit au développement de nouvelles .études à large échelle dans le domaine des protéines du parasite (protéome) ; dans l'utilisation d'algorithmes, de techniques informatiques et statistiques pour l'analyse de données biologiques (bioinformatique) et dans les technologies de transcription et de profiles d'expression (transcriptome). Nous avons identifié, en utilisant les outils ci-dessus, des nouvelles protéines antigéniques qui sont présentes au stade sanguin de la malaria. Nous avons sélectionné, parmi ces protéines, celles contenant un motif dit "a-helical coiled-coil" qui sont des domaines impliqués dans un large éventail de fonctions biologiques. Des peptides représentant ces régions structurellement stables ont été synthétisés et utilisés pour immuniser des souris. La plupart des peptides testés sont immunogéniques et induisent un titre variable d'anticorps déterminé par ELISA. Les résultats de tests d'immunofluorescence indiquent que plusieurs sera de souris immunisées avec ces peptides reconnaissent les protéines natives exprimées à la surface des globules rouges infectés. En parallèle, des études d'ADCI in vitro montrent que des anticorps humains purifiés à partir de ces peptides en présence de monocytes inhibent la croissance du parasite de manière similaire à celle observée chez des adultes africains protégés. Des études d'antigénicité utilisant des sera de personnes immunes de différents âges (adultes et enfants) vivant dans des régions endémiques montrent que la majorité des peptides sont reconnus avec une haute prévalence. 73 peptides ont été testés dans des études épidémiologiques dans 2 villages côtiers du Kenya Ces 2 groupes vivent dans des zones bien distinctes et les prélèvements n'ont pas été effectués pendant la même période. Dans ces études, la réponse anticorps dirigée contre les peptides synthétiques a été testée en utilisant 467 échantillons sanguins d'enfants à risque de développer un épisode de malaria afin de caractériser le niveau de reconnaissance des peptides en fonction de l'âge et de déterminer le rôle des anticorps anti-peptides dans la protection contre la malaria cérébrale. Parmi ces peptides, 10 sont associés à une protection contre un épisode de malaria dans le premier village alors qu'un seul l'est dans les 2 villages. Ces résultats sont en faveur de futures études qui évalueraient systématiquement l'immunogénicité des peptides intéressants dans le but d'établir des critères de sélection clairs pour le développement d'un vaccin.

The changing preference of T and B cells for partners as T-dependent antibody responses develop.

Recirculating virgin CD4+ T cells spend their life migrating between the T zones of secondary lymphoid tissues where they screen the surface of interdigitating dendritic cells. T-cell priming starts when processed peptides or superantigen associated with class II MHC molecules are recognised. Those primed T cells that remain within the lymphoid tissue move to the outer T zone, where they interact with B cells that have taken up and processed antigen. Cognate interaction between these cells initiates immunoglobulin (Ig) class switch-recombination and proliferation of both B and T cells; much of this growth occurs outside the T zones B cells migrate to follicles, where they form germinal centres, and to extrafollicular sites of B-cell growth, where they differentiate into mainly short-lived plasma cells. T cells do not move to the extrafollicular foci, but to the follicles; there they proliferate and are subsequently involved in the selection of B cells that have mutated their Ig variable-region genes. During primary antibody responses T-cell proliferation in follicles produces many times the peak number of T cells found in that site: a substantial proportion of the CD4+ memory T-cell pool may originate from growth in follicles.

Molecular and immunological evaluation of the expression of cancer/testis gene products in human colorectal cancer.

Tumor-specific gene products, such as cancer/testis (CT) antigens, constitute promising targets for the development of T cell vaccines. Whereas CT antigens are frequently expressed in melanoma, their expression in colorectal cancers (CRC) remains poorly characterized. Here, we have studied the expression of the CT antigens MAGE-A3, MAGE-A4, MAGE-A10, NY-ESO-1 and SSX2 in CRC because of the presence of well-described HLA-A2-restricted epitopes in their sequences. Our analyses of 41 primary CRC and 14 metastatic liver lesions confirmed the low frequency of expression of these CT antigens. No increased expression frequencies were observed in metastatic tumors compared to primary tumors. Histological analyses of CRC samples revealed heterogeneous expression of individual CT antigens. Finally, evidence of a naturally acquired CT antigen-specific CD8(+) T cell response could be demonstrated. These results show that the expression of CT antigens in a subset of CRC patients induces readily detectable T cell responses.

Virological and Immunological Characterization of Novel NYVAC-Based HIV/AIDS Vaccine Candidates Expressing Clade C Trimeric Soluble gp140(ZM96) and Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) as Virus-Like Particles.

The generation of vaccines against HIV/AIDS able to induce long-lasting protective immunity remains a major goal in the HIV field. The modest efficacy (31.2%) against HIV infection observed in the RV144 phase III clinical trial highlighted the need for further improvement of HIV vaccine candidates, formulation, and vaccine regimen. In this study, we have generated two novel NYVAC vectors, expressing HIV-1 clade C gp140(ZM96) (NYVAC-gp140) or Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) (NYVAC-Gag-Pol-Nef), and defined their virological and immunological characteristics in cultured cells and in mice. The insertion of HIV genes does not affect the replication capacity of NYVAC recombinants in primary chicken embryo fibroblast cells, HIV sequences remain stable after multiple passages, and HIV antigens are correctly expressed and released from cells, with Env as a trimer (NYVAC-gp140), while in NYVAC-Gag-Pol-Nef-infected cells Gag-induced virus-like particles (VLPs) are abundant. Electron microscopy revealed that VLPs accumulated with time at the cell surface, with no interference with NYVAC morphogenesis. Both vectors trigger specific innate responses in human cells and show an attenuation profile in immunocompromised adult BALB/c and newborn CD1 mice after intracranial inoculation. Analysis of the immune responses elicited in mice after homologous NYVAC prime/NYVAC boost immunization shows that recombinant viruses induced polyfunctional Env-specific CD4 or Gag-specific CD8 T cell responses. Antibody responses against gp140 and p17/p24 were elicited. Our findings showed important insights into virus-host cell interactions of NYVAC vectors expressing HIV antigens, with the activation of specific immune parameters which will help to unravel potential correlates of protection against HIV in human clinical trials with these vectors. IMPORTANCE: We have generated two novel NYVAC-based HIV vaccine candidates expressing HIV-1 clade C trimeric soluble gp140 (ZM96) and Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) as VLPs. These vectors are stable and express high levels of both HIV-1 antigens. Gag-induced VLPs do not interfere with NYVAC morphogenesis, are highly attenuated in immunocompromised and newborn mice after intracranial inoculation, trigger specific innate immune responses in human cells, and activate T (Env-specific CD4 and Gag-specific CD8) and B cell immune responses to the HIV antigens, leading to high antibody titers against gp140. For these reasons, these vectors can be considered vaccine candidates against HIV/AIDS and currently are being tested in macaques and humans.

Induction of potent antitumor CTL responses by recombinant vaccinia encoding a melan-A peptide analogue.

There is considerable interest in the development of vaccination strategies that would elicit strong tumor-specific CTL responses in cancer patients. One strategy consists of using recombinant viruses encoding amino acid sequences corresponding to natural CTL-defined peptide from tumor Ags as immunogens. However, studies with synthetic tumor antigenic peptides have demonstrated that introduction of single amino acid substitutions may dramatically increase their immunogenicity. In this study we have used a well-defined human melanoma tumor Ag system to test the possibility of translating the immunological potency of synthetic tumor antigenic peptide analogues into recombinant vaccinia viruses carrying constructs with the appropriate nucleotide substitutions. Our results indicate that the use of a mutated minigene construct directing the expression of a modified melanoma tumor Ag leads to improved Ag recognition and, more importantly, to enhanced immunogenicity. Thus, recombinant vaccinia viruses containing mutated minigene sequences may lead to new strategies for the induction of strong tumor-specific CTL responses in cancer patients.

Immunotherapy with Bet v 1 derived contiguous overlapping peptides leads to long-term immunoregulatory responses

Background: Allergen-specific immunotherapy with whole pollen extract may induce anaphylaxis, is poorly standardized and of long duration.We thus designed a randomized, placebo-controlled phase I/II clinical trial in volunteers with birch pollen allergic rhinitis and asthma to evaluate the safety and immunogenicity of a novel immunotherapy based on contiguous overlapping peptides (COPs) derived from Bet v 1, the major birch pollen allergen. Methods: A mixture of three COPs (AllerT™, Anergis SA, Switzerland) spanning the whole Bet v 1 molecule was selected for its inability to bind IgE. Prior to the pollen season, AllerT (in Alum) was injected subcutaneously to 15 adult volunteers at D0 (57 g), D7, D14, D21 and D51 (95 g each). Control volunteers (n = 5) only received the adjuvant. Results: Overall AllerT was safe. No serious adverse events and no immediate allergic reactions were reported. AllerT induced a vigorous early Bet v 1 specific immune response marked by vaccine associated INF- and IL- 10 secretion. This contributed to a strong anti-Bet v 1-specific IgG4 enhancement. Moreover, 2 months after the second season post treatment (July 2010), serum Bet v 1 specific IgG4 response was still markedly increased as compared to pre-treatment values and to placebo whereas post seasonal Bet v 1 specific IgE titers were similar to baseline values. Conclusion: Our data indicate that immunotherapy with a mixture of three COPs derived from Bet v 1 (AllerT) was safe and immunogenic, and led to long-term immunological memory.

A Candidate HIV/AIDS Vaccine (MVA-B) Lacking Vaccinia Virus Gene C6L Enhances Memory HIV-1-Specific T-Cell Responses.

The vaccinia virus (VACV) C6 protein has sequence similarities with the poxvirus family Pox_A46, involved in regulation of host immune responses, but its role is unknown. Here, we have characterized the C6 protein and its effects in virus replication, innate immune sensing and immunogenicity in vivo. C6 is a 18.2 kDa protein, which is expressed early during virus infection and localizes to the cytoplasm of infected cells. Deletion of the C6L gene from the poxvirus vector MVA-B expressing HIV-1 Env, Gag, Pol and Nef antigens from clade B (MVA-B ΔC6L) had no effect on virus growth kinetics; therefore C6 protein is not essential for virus replication. The innate immune signals elicited by MVA-B ΔC6L in human macrophages and monocyte-derived dendritic cells (moDCs) are characterized by the up-regulation of the expression of IFN-β and IFN-α/β-inducible genes. In a DNA prime/MVA boost immunization protocol in mice, flow cytometry analysis revealed that MVA-B ΔC6L enhanced the magnitude and polyfunctionality of the HIV-1-specific CD4(+) and CD8(+) T-cell memory immune responses, with most of the HIV-1 responses mediated by the CD8(+) T-cell compartment with an effector phenotype. Significantly, while MVA-B induced preferentially Env- and Gag-specific CD8(+) T-cell responses, MVA-B ΔC6L induced more Gag-Pol-Nef-specific CD8(+) T-cell responses. Furthermore, MVA-B ΔC6L enhanced the levels of antibodies against Env in comparison with MVA-B. These findings revealed that C6 can be considered as an immunomodulator and that deleting C6L gene in MVA-B confers an immunological benefit by enhancing IFN-β-dependent responses and increasing the magnitude and quality of the T-cell memory immune responses to HIV-1 antigens. Our observations are relevant for the improvement of MVA vectors as HIV-1 vaccines.

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.

A Candidate HIV/AIDS Vaccine (MVA-B) that Enhances the Magnitude and Polyfunctionality of Memory HIV-1-Specific T-Cell Responses

Background: The poxvirus vector Modified Vaccinia Virus Ankara (MVA) expressing HIV-1 Env, Gag, Pol and Nef antigens from clade B (MVA-B) is currently used as a HIV/AIDS vaccine candidate. A general strategy to try to improve the immunogenicity of poxvirus HIV-1 vaccine candidates is the deletion of known or suggested immunomodulatory vaccinia virus (VACV) genes.Methods: We have generated and characterized the innate immune sensing and the immunogenicity profile of a new HIV-1 vaccine candidate, which contains a deletion in a VACV gene.Results: We show that this VACV protein is expressed early during virus infection and localizes to the cytoplasm of infected cells. Deletion of this VACV gene from the MVA-B had no effect on virus growth kinetics; therefore this VACV protein is not essential for virus replication. The innate immune signals elicited by the MVA-B deletion mutant in human macrophages and monocyte-derived dendritic cells were characterized. In a DNA prime/MVA boost immunization protocol in mice, flow cytometry analysis revealed that the MVA-B deletion mutant enhanced the magnitude and polyfunctionality of the HIV-1-specific CD4 + and CD8 + T-cell memory immune responses, with most of the HIV-1 responses mediated by the CD8 + T-cell compartment with an effector phenotype. Significantly, while MVA-B induced preferentially Env- and Gag-specific CD8 + T-cell responses, the MVA-B deletion mutant induced more GPN-specific CD8 + T-cell responses. Furthermore, the MVA-B deletion mutant enhanced the levels of antibodies against Env in comparison with MVA-B.Conclusion: These findings revealed that this new VACV protein can be considered as an immunomodulator and that deleting this gene in MVA-B confers an immunological benefit by inducing innate immune responses and increasing the magnitude and quality of the T-cell memory immune responses to HIV-1 antigens. Our observations are relevant for the improvement of MVA vectors as HIV-1 vaccines.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.

Loss of Cutaneous TSLP-Dependent Immune Responses Skews the Balance of Inflammation from Tumor Protective to Tumor Promoting.

Inflammation can promote or inhibit cancer progression. In this study we have addressed the role of the proinflammatory cytokine thymic stromal lymphopoietin (TSLP) during skin carcinogenesis. Using conditional loss- and gain-of-function mouse models for Notch and Wnt signaling, respectively, we demonstrate that TSLP-mediated inflammation protects against cutaneous carcinogenesis by acting directly on CD4 and CD8 T cells. Genetic ablation of TSLP receptor (TSLPR) perturbs T-cell-mediated protection and results in the accumulation of CD11b(+)Gr1(+) myeloid cells. These promote tumor growth by secreting Wnt ligands and augmenting β-catenin signaling in the neighboring epithelium. Epithelial specific ablation of β-catenin prevents both carcinogenesis and the accumulation of CD11b(+)Gr1(+) myeloid cells, suggesting tumor cells initiate a feed-forward loop that induces protumorigenic inflammation.