Induction of immune response in broiler chickens immunized with recombinant FliC and challenged by Salmonella Typhimurium

The study examined (1) the immune response in broiler chickens after oral immunization with recombinant flagellin (rFliC) from Salmonella Typhimurium conjugated with sodium alginate microparticles, and the immune response enhancement in association with recombinant cholera toxin B subunit protein (rCTB) and pool of Lactobacillus spp. (PL). The immune responses were evaluated by dosage of IgY serum and IgA from intestinal fluid and immunostaining of CD8+ T lymphocytes in the cecum. The immunized animals were challenged with Salmonella Typhimurium (ST) 21 days after treatment. In all immunized groups, a significant increase (p<0.05) was observed in IgA levels (μg/mL), especially three weeks after immunization. The serum IgY levels (μg/mL) were little affected by the treatments and differed significantly among groups only in the second post-immunization week (p<0.05). After the challenge, the number of CD8+ T cells differed significantly between the treatments and negative control. Retrieval of Salmonella Typhimurium was not detected at 48 hours after the challenge in T2 (rFliC+rCTb), T3 (rFliC+PL) and T4 (rFliC+rCTB PL). The rFliC administered orally with or without rCTB and Lactobacillus spp. produces significant induction of humoral immune response, and the immunized chickens were more effective in eliminating Salmonella after challenge.

Cellular immune response of Curraleiro Pé-duro and Nellore calves following Mycobacterium bovis-BCG vaccination

The present study aimed to assess the CD4, CD8 and γδ blood levels for Curraleiro Pé-duro, as well as the specific IFN-γ response after BCG vaccination using flow cytometry. The specific immune response against BCG was also evaluated by tuberculin skin test, performed before and 45 days after the vaccination. For comparison purposes, the same parameters were investigated on Nellore calves, an exotic bovine with resistance previously demonstrated. Naturally, Curraleiro Pé-duro animals had greater levels of CD4, CD8 and γδ lymphocytes (p<0.05). In response to vaccine, Curraleiro Pé-duro showed greater ability to respond specifically to BCG, generating resistance profile (Th1), evidenced by greater number of antigen specific CD4+ cells producing IFN-γ (p<0.05) and also higher tuberculin skin test reaction (p<0.05). Additionally, vaccinated Curraleiro Pé-duro calves had higher CD4 cells numbers than both Nellore control (p<0.05) and vaccinated groups (p<0.05). Curraleiro Pé-duro calves' higher basal lymphocytes blood level and stronger response in both IFN-γ and tuberculin skin test parameters probably play a positive role on protection/resistance to Mycobacterium bovis.

Distribution of immune response cells in the pelvic urethra and the prepuce of rams

The pathogens of the reproductive system in the male can penetrate and establish by ascending route, from to the prepuce to the urethra, accessory glands, epididymis and testicles. The aim of this paper is determine the distribution and number of cells involved in the immune response in prepuce and pelvic urethra of rams, without apparent clinical alterations in testicle, epididymis and prepuce. The distribution of some of the cells involved in the immune response at the level of the prepuce and the pelvic urethra was quantified in four one-year-old rams seronegative for B. ovis and A. seminis and without apparent lesions in the testicles, the epididymis, and the prepuce. At the moment of slaughter, samples were taken from the preputial fornix and the pelvic urethra and placed in 10% formalin and under freezing conditions. CD4, CD8, WC1, CD45RO, CD14 and CD1b cells were demonstrated by immunohistochemistry, and immunoglobulin-containing cells (ICC) of the IgA, IgG and IgM classes were demonstrated by immunofluorescence. The labeled cells present in the mucosa of both organs were counted with an image analyzer. The total number of cells was compared between both tissues and differentially between the epithelium and the connective tissue of the mucosa. Significant differences were found in the total number of CD4, CD45RO, and WC1 lymphocytes, in CD14 macrophages, and CD1b dendritic cells, with mean values being greater in the fornix than in the urethra (p<0.05) in all cases. Only dendritic cells were found in the prepuce. No differences were found in the number of CD8 lymphocytes between both organs. The ratio between each cell type in the connective and the intraepithelial tissues and between organs was 10/1 for CD4 in the fornix (p<0.05), against 7/1 in the urethra (p<0.05), while CD8 had a 1/1 distribution in both mucosae. The WC1 ratio was 5/1 in both mucosae (p<0.05). CD45RO labeling was 19/1 in the prepuce (p<0.05) and 1/1 in the urethra. IgA-containing cells did not show differences in the total number of cells in both tissues. In the urethra, no IgG-containing cells were observed and IgM-containing cells were scarce; in contrast, both cell types were present in the prepuce, in amounts greater than in the urethra (p<0.05). IgA-, IgG-, and IgM-containing cells were located in both organs in the mucosal connective tissue. The presence of antigen-presenting cells, macrophages, and dendritic cells, as well as of lymphocytes CD4, CD8 TCR γδ (WC1), IgA-, IgG and IgM positive cells, and CD45RO cells suggests that both mucosae may behave as inductive and effector sites for the mucosal immune response.

Regulation of lymphocyte response in vitro and in vivo

CD4+ T helper (Th) cells have an important role in the defence against diverse pathogens. Th cells can differentiate into several functionally distinct subtypes including Th1 and Th2 cells. Th1 cells are important for eradicating intracellular pathogens, whereas Th2 cells pro¬tect our body against extracellular parasites. However if uncontrolled, Th cells can mediate immunopathology such as asthma or allergies, but inappropriate Th response can also lead to autoimmune diseases such as multiple sclerosis or type 1 diabetes. Deeper knowledge of the regulation of the lymphocyte response both in vitro and in vivo is important for un¬derstanding the pathogenesis of immune-mediated diseases and microbe-host interactions. In the work presented in this thesis, the first goal was to elucidate the role of novel factors, PIM kinases and c-FLIP in the regulation of human Th cell differentiation. The oncogenic serine-threonine kinases of the PIM family were shown to be preferentially expressed in Th1 cells and in addition, by using RNA interference, they were also shown to be positive regulators of Th1 differentiation. The PIM depletion experiments suggest that PIM kinases promote the expression of the hallmark cytokine of Th1 cells, IFNγ, and influence the IL12/STAT4 pathway during the early Th1 cell differentiation. In addition to cytokine and T cell receptor (TCR) induced pathways, caspase activity has been shown to regulate Th cell proliferation. In the work presented in this thesis, the two isoforms of the caspase regulator protein, c-FLIP, were shown to be differentially ex¬pressed in Th1 and Th2 cells. Both of the isoforms were up-regulated in response to TCR activation, but the expression of the short isoform was selectively induced by IL4, the Th2 inducing cytokine. Furthermore, the c-FLIP isoforms had distinct and opposite roles during the early differentiation of Th1 and Th2 cells. The knockdown of the long isoform of c-FLIP led to the induction of Th1 marker genes, such as IFNγ and TBET, whereas the depletion of c-FLIP short down-regulated Th2 marker genes IL-4 and GATA3. The third goal was to elucidate the gene expression profiles characterizing the T- and B-lymphocyte responses in vivo during experimental infection by intracellular bacte¬rium Chlamydia pneumoniae. Previously, it has been shown that CD8+ and CD4+ T cells are important for the protection against Chlamydia pneumoniae. In this study, the analysis revealed up-regulation of interferon induced genes during recurrent infection underlining the importance of IFNγ secreted by Th1 and CD8+ T cells in the protection against this pathogen. Taken together, in this study novel regulators of Th cell differ¬entiation were discovered and in addition the gene expression profiles of lymphocytes induced by Chlamydia pneumoniae infection were characterized.

Detection of early apoptosis and cell death in T CD4+ and CD8+ cells from lesions of patients with localized cutaneous leishmaniasis

Human localized cutaneous leishmaniasis (LCL), induced by Leishmania braziliensis, ranges from a clinically mild, self-healing disease with localized cutaneous lesions to severe forms which can present secondary metastatic lesions. The T cell-mediated immune response is extremely important to define the outcome of the disease; however, the underlying mechanisms involved are not fully understood. A flow cytometric analysis of incorporation of 7-amino actinomycin D and CD4+ or CD8+ T cell surface phenotyping was used to determine whether different frequencies of early apoptosis or accidental cell death occur at different stages of LCL lesions. When all cells obtained from a biopsy sample were analyzed, larger numbers of early apoptotic and dead cells were observed in lesions from patients with active disease (mean = 39.5 ± 2.7%) as compared with lesions undergoing spontaneous healing (mean = 17.8 ± 2.2%). Cells displaying normal viability patterns obtained from active LCL lesions showed higher numbers of early apoptotic events among CD8+ than among CD4+ T cells (mean = 28.5 ± 3.8 and 15.3 ± 3.0%, respectively). The higher frequency of cell death events in CD8+ T cells from patients with LCL may be associated with an active form of the disease. In addition, low frequencies of early apoptotic events among the CD8+ T cells were observed in two patients with self-healing lesions. Although the number of patients in the latter group was small, it is possible to speculate that, during the immune response, differences in apoptotic events in CD4+ and CD8+ T cell subsets could be responsible for controlling the CD4/CD8 ratio, thus leading to healing or maintenance of disease.

Effect of surgical treatment on the cellular immune response of gastric cancer patients

Patients with gastric cancer have a variety of immunological abnormalities. In the present study the lymphocytes and their subsets were determined in the peripheral blood of patients with gastric cancer (N = 41) both before and after surgical treatment. The percent of helper/inducer CD4 T cells (43.6 ± 8.9) was not different after tumor resection (43.6 ± 8.2). The percent of the cytotoxic CD8+ T cell population decreased significantly, whether patients were treated surgically (27.2 ± 5.8%, N = 20) or not (27.3 ± 7.3%, N = 20) compared to individuals with inflammatory disease (30.9 ± 7.5%) or to healthy individuals (33.2 ± 7.6%). The CD4/CD8 ratio consequently increased in the group of cancer patients. The peripheral blood lymphocytes of gastric cancer patients showed reduced responsiveness to mitogens. The defective blastogenic response of the lymphocytes was not associated with the production of transforming growth factor beta (TGF-ß) since the patients with cancer had reduced production of TGF-ß1 (269 ± 239 pg/ml, N = 20) in comparison to the normal individuals (884 ± 175 pg/ml, N = 20). These results indicate that the immune response of gastric cancer patients was not significantly modified by surgical treatment when evaluated four weeks after surgery and that the immunosuppression observed was not due to an increase in TGF-ß1 production by peripheral leukocytes.

Patterns of intracellular cytokines in CD4 and CD8 T cells from patients with mycobacterial infections

Using a short-term bulk culture protocol designed for an intracellular-staining method based on a flow cytometry approach to the frequencies of cytokine-producing cells from tuberculosis and leprosy patients, we found distinct patterns of T cell subset expression. The method also reveals the profile of peak cytokine production and can provide simultaneous information about the phenotype of cytokine-producing cells, providing a reliable assay for monitoring the immunity of these patients. The immune response of Mycobacterium leprae and purified protein derivative (PPD) in vitro to a panel of mycobacteria-infected patients from an endemic area was assessed in primary mononuclear cell cultures. The kinetics and source of the cytokine pattern were measured at the single-cell level. IFN-gamma-, TNF-alpha-, IL-4- and IL-10-secreting T cells were intracytoplasmic evaluated in an attempt to identify M. leprae- and PPD-specific cells directly from the peripheral blood. The analysis by this approach indicated that TNF-alpha was the first (8 h) to be produced, followed by IFN-gamma (16 h), IL-10 (20 h) and IL-4 (24 h), and double-staining experiments confirmed that CD4+ were a greater source of TNF-alpha than of CD8+ T cells (P < 0.05). Both T cell subsets secreted similar amounts of IFN-gamma. We conclude that the protocol permits rapid evaluation of cytokine production by different T cell populations. The method can also be used to define immune status in non-infected and contact individuals.

Aging reduces the primary humoral response and the in vitro cytokine production in mice

Aging is accompanied by a decrease in several physiological functions that make older individuals less responsive to environmental challenges. In the present study, we analyzed the immune response of female BALB/c mice (N = 6) of different ages (from 2 to 96 weeks) and identified significant age-related alterations. Immunization with hapten-protein (trinitrophenyl-bovine serum albumin) conjugates resulted in lower antibody levels in the primary and secondary responses of old mice (72 weeks old). Moreover, young mice (2, 16, and 32 weeks old) maintained specific antibodies in their sera for longer periods after primary immunization than did old mice. However, a secondary challenge efficiently induced memory in old mice, as shown by the increased antibody levels in their sera. The number of CD4+ and CD8+ T cells in the spleen increased until 8 weeks of age but there was no change in the CD4+/CD8+ ratio with aging. Splenic T cells from old mice that had or had not been immunized were less responsive to concanavalin-A and showed reduced cytokine production compared to young mice (IL-2: 57-127 vs 367-1104 pg/mL, IFN-g: 2344-12,836 vs 752-23,106 pg/mL and IL-10: 393-2172 vs 105-2869 pg/mL in old and young mice, respectively). These data suggest that there are significant changes in the organization of the immune system throughout life. However, the relevance of these alterations for the functioning of the immune system is unknown.

Leukocytosis, muscle damage and increased lymphocyte proliferative response after an adventure sprint race

The effect of an adventure sprint race (ASR) on T-cell proliferation, leukocyte count and muscle damage was evaluated. Seven young male runners completed an ASR in the region of Serra do Espinhaço, Brazil. The race induced a strong leukocytosis (6.22±2.04×103 cells/mm3 beforevs 14.81±3.53×103 cells/mm3after the race), marked by a significant increase of neutrophils and monocytes (P<0.05), but not total lymphocytes, CD3+CD4+ or CD3+CD8+ cells. However, the T-cell proliferative response to mitogenic stimulation was increased (P=0.025) after the race, which contradicted our hypothesis that ASR, as a high-demand competition, would inhibit T-cell proliferation. A positive correlation (P=0.03, r=0.79) was observed between the proliferative response of lymphocytes after the race and the time to complete the race, suggesting that the proliferative response was dependent on exercise intensity. Muscle damage was evident after the race by increased serum levels of aspartate amino transferase (24.99±8.30 vs 50.61±15.76 U/L, P=0.003). The results suggest that humoral factors and substances released by damaged muscle may be responsible for lymphocyte activation, which may be involved in muscle recovery and repair.

Caractérisation de DKK1 comme antigène tumoral et manipulation des lymphocytes T CD8 : utilisation de la voie de Wnt en immunothérapie du cancer

L’immunothérapie tumorale à médiation cellulaire est un traitement qui utilise le système immunitaire des patients afin d’induire une réponse des lymphocytes T CD8+ (T CD8+) contre la tumeur. Cette réponse est produite suite à la reconnaissance des antigènes par les T CD8+. Ces cibles sont appelées antigènes tumoraux (TAA) et définies comme des protéines exprimées par les cellules cancéreuses mais absentes des tissus normaux. Par une approche bio-informatique, notre laboratoire a identifié Dickkopf-1 (DKK1), une protéine inhibitrice de la voie de Wnt, comme un TAA potentiel. Une immunothérapie à médiation cellulaire efficace requiert l’identification de TAA candidats pertinents. Le traitement de patients par immunothérapie pourrait également être améliorées par l’augmentation de la puissance d’action anti-tumorale ainsi que la persistante des T CD8+ spécifiques aux TAA. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- La caractérisation de l’expression de DKK1 dans les cancers communs et la détermination de son immunogénicité afin de valider sa candidature comme TAA. 2- La reprogrammation des T CD8+, de patients atteints d’un cancer commun, vers un phénotype moins différentié afin d’augmenter leur potentiel anti-tumoral et leur persistance. Dans le premier objectif, nous avons caractérisé l’expression de DKK1 dans le cancer du sein et dans d’autres cancers communs. Le profil d’expression de DKK1 a été étudié par RT-PCR et par ELISA dans plusieurs lignées cellulaires de cancer et dans les tissus normaux. L’expression de DKK1 a aussi été étudiée dans des échantillons cliniques provenant de cancers du sein, du poumon et du rein. Trente pourcents (30%) des tumeurs provenant d’un cancer du sein exprimaient DKK1. La moitié des tumeurs DKK1(+) était triple négative, donc pas de récepteurs d’œstrogène et de progestérone et était Her-2/neu(-) (ces patientes ont des possibilités de traitements très restreintes). De plus, 50% des échantillons cliniques de tumeurs du poumon et 30% des tumeurs de rein exprimaient DKK1. Les observations effectuées dans le cancer du poumon ont été, par la suite, corroborées par d'autres groupes qui ont montré une corrélation entre l'expression de DKK1 et un mauvais pronostic. Après avoir confirmée l’expression de DKK1 dans les cancers communs, justifiant ainsi sa candidature comme TAA, nous avons évalué l’immunogénicité de DKK1. Pour ce faire, nous avons effectué des stimulations in vitro de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patient(e)s atteint(e)s d’un cancer du sein ou du poumon avec des peptides dérivés de DKK1 pouvant être présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité (CMH) HLA-A*0201. Des clones de T CD8+ reconnaissant un peptide de DKK1 ont été identifiés et isolés. Par essai multiplex et cytométrie de flux intracellulaire, la polyfonctionnalité d’un ces clones T CD8+ spécifiques à DKK1 a été étudiée et a révélée un profil effecteur, renforçant ainsi la candidature de DKK1 comme TAA. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans cette première partie de thèse suggèrent une possible utilisation de DKK1 en immunothérapie contre les cancers communs, attribuable à son expression dans ces cancers et la possibilité de faire proliférer des T CD8+ effecteurs spécifiques à DKK1 à partir de sang de patients. Dans la seconde partie de cette thèse, je décrirai la manipulation in vitro des T CD8+ de patients atteints d’un cancer commun, afin d’augmenter la force et la durée de leurs fonctions anti-tumorales. Il a été démontré que des lymphocytes moins différentiés sont capables d’une réponse immunologique plus efficace et durable. Nous avons basé ce projet sur l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique de la GSK-3, pour activer de la voie de Wnt chez les T CD8+ et ainsi leur conférer un phénotype moins différentié, partageant des caractéristiques de la cellule naïve et de la cellule mémoire. Des cultures de T CD8+, spécifiques à des antigènes viraux, en présence de l’inhibiteur ont permis d’augmenter la sécrétion d’interféron (IFN)- et leur activité cytotoxique. Ces résultats indiquent un effet de l’activation de la voie de Wnt sur la fonction des T CD8+. Ces observations sont rapportées pour la première fois chez les T CD8+ humains et suggèrent une nouvelle stratégie, applicables à l’immunothérapie du cancer, afin de prolonger la persistance des cellules ainsi que leur activité anti-tumorale. En conclusion, ces travaux de recherche ont mené à la réalisation d’une étape très importante dans la validation de la candidature de DKK1 comme TAA pour les cancers communs, soit la démonstration de son expression dans ces cancers et son absence dans les tissus normaux dérivés d’organes importants. Ces travaux ont également mené à la démonstration de l’immunogénicité de DKK1, par l’identification d’un peptide de DKK1 reconnu par les T CD8+. De plus, l’étude de la polyfonctionnalité des T CD8+ spécifiques à DKK1 a révélée un profil effecteur favorable pour l’obtention d’une réponse anti-tumorale efficace. Ces découvertes pourraient servir à l’élaboration d’une stratégie d’immunothérapie à médiation cellulaire pour les cancers communs. Pour sa part, l’étude phénotypique et fonctionnelle de la modulation de la voie de Wnt dans les T CD8+ a donné lieu à l’observation d’un phénotype encore jamais rapporté chez l’humain, conférant aux T CD8+ un aspect moins différentié avec des caractéristiques propre à un phénotype mémoire. Ces résultats sont pertinents dans l’amélioration de l’immunothérapie du cancer, passant par l’augmentation de la persistance des lymphocytes. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse de doctorat fournissent des évidences indéniables quant à la validation de DKK1 comme TAA pour une immunothérapie à médiation cellulaire des cancers communs. Ces résultats fournissent également des preuves quant à la pertinence de la reprogrammation des T CD8+ par l’activation de la voie de la voie de Wnt, afin de générer des lymphocytes médiateurs plus efficaces pour ce type de thérapie.

Function of the immunoregulatory CD4-CD8- T cells in the context of autoimmune diabetes

La tolérance immunitaire dépend de la distinction entre le soi et le non soi par le système immunitaire. Un bris dans la tolérance immunitaire mène à l'auto-immunité, qui peut provoquer la destruction des organes, des glandes, des articulations ou du système nerveux central. Le diabète auto-immun, également connu sous le nom diabète juvénile et diabète de type 1, résulte d'une attaque auto-immune sur les cellules β pancréatiques sécrétrices d’insuline, localisées au niveau des îlots de Langerhans du pancréas. Bien que le diabète auto-immun soit traitable par une combinaison d’injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, de régime et d'exercices, beaucoup de complications chroniques peuvent se manifester chez les patients, y compris, mais non limitées à, la cécité, les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance rénale et l'amputation. En raison des nombreuses complications liées au diabète auto-immun à long terme, la recherche continue afin de mieux comprendre tous les facteurs impliqués dans la progression de la maladie dans le but de développer de nouvelles thérapies qui empêcheront, renverseront et/ou traiteront cette maladie. Un rôle primordial dans la génération et l'entretien de la tolérance immunitaire a été attribué au nombre et à la fonction des sous-populations de cellules régulatrices. Une de ces populations est constituée de cellules T CD4-CD8- (double négatives, DN), qui ont été étudiées chez la souris et l'humain pour leur contribution à la tolérance périphérique, à la prévention des maladies et pour leur potentiel associé à la thérapie cellulaire. En effet, les cellules de T DN sont d'intérêt thérapeutique parce qu'elles montrent un potentiel immunorégulateur antigène-spécifique dans divers cadres expérimentaux, y compris la prévention du diabète auto-immun. D’ailleurs, en utilisant un système transgénique, nous avons démontré que les souris prédisposées au diabète auto-immun présentent peu de cellules T DN, et que ce phénotype contribue à la susceptibilité au diabète auto-immun. En outre, un transfert des cellules T DN est suffisant pour empêcher la progression vers le diabète chez les souris prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats suggèrent que les cellules T DN puissent présenter un intérêt thérapeutique pour les patients diabétiques. Cependant, nous devons d'abord valider ces résultats en utilisant un modèle non-transgénique, qui est plus physiologiquement comparable à l'humain. L'objectif principal de cette thèse est de définir la fonction immunorégulatrice des cellules T DN, ainsi que le potentiel thérapeutique de celles-ci dans la prévention du diabète auto-immun chez un modèle non-transgénique. Dans cette thèse, on démontre que les souris résistantes au diabète auto-immun présentent une proportion et nombre absolu plus élevés de cellules T DN non-transgéniques, lorsque comparées aux souris susceptibles. Cela confirme une association entre le faible nombre de cellules T DN et la susceptibilité à la maladie. On observe que les cellules T DN éliminent les cellules B activées in vitro par une voie dépendante de la voie perforine et granzyme, où la fonction des cellules T DN est équivalente entre les souris résistantes et prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats confirment que l'association au diabète auto-immun est due à une insuffisance en terme du nombre de cellules T DN, plutôt qu’à une déficience fonctionnelle. On démontre que les cellules T DN non-transgéniques éliminent des cellules B chargées avec des antigènes d'îlots, mais pas des cellules B chargées avec un antigène non reconnu, in vitro. Par ailleurs, on établit que le transfert des cellules T DN activées peut empêcher le développement du diabète auto-immun dans un modèle de souris non-transgénique. De plus, nous observons que les cellules T DN migrent aux îlots pancréatiques, et subissent une activation et une prolifération préférentielles au niveau des ganglions pancréatiques. D'ailleurs, le transfert des cellules T DN entraîne une diminution d'auto-anticorps spécifiques de l'insuline et de cellules B de centres germinatifs directement dans les îlots, ce qui corrèle avec les résultats décrits ci-dessus. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de démontrer la fonction des cellules T DN in vitro et in vivo, ainsi que leur potentiel lié à la thérapie cellulaire pour le diabète auto-immun.

Étude de la différenciation des lymphocytes T CD8+ effecteurs et mémoires : rôle de la cellule présentatrice d’antigène et de la voie de signalisation Notch

Lors d’une infection par un pathogène, des lymphocytes T CD8+ naïfs (LTn) spécifiques de l’antigène sont activés, prolifèrent et se différencient en LT effecteurs (LTe). Les LTe produisent différentes cytokines et acquièrent une activité cytotoxique menant à l’élimination du pathogène. Seulement 5 à 10 % des LTe survivront et se différencieront en LT mémoires (LTm), qui sont capables de répondre plus rapidement lors d’une seconde infection par le même pathogène, contribuant au succès de la vaccination. Toutefois, la compréhension de l’ensemble des mécanismes régulant le développement des LTe et des LTm demeure incomplète. Afin de mieux comprendre les signaux requis pour la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immune, nous avons posé deux hypothèses. Nous avons d’abord proposé que différentes cellules présentatrices d’antigène (CPA) fournissent différents signaux au moment de la reconnaissance antigénique influençant ainsi le devenir des LT CD8+. Vu leur potentiel d’utilisation en immunothérapie, nous avons comparé la capacité d’activation des LT CD8+ par les lymphocytes B activés via le CD40 (CD40-B) et les cellules dendritiques (CD). Nous avons montré que l’immunisation avec des CD40-B induit une réponse effectrice mais, contrairement à l’immunisation avec des CD, pratiquement aucun LTm n’est généré. Les LTe générés sont fonctionnels puisqu’ils sécrètent des cytokines, ont une activité cytotoxique et contrôlent une infection avec Listeria monocytogenes (Lm). Nous proposons qu’une sécrétion plus faible de cytokines par les CD40 B ainsi qu’une interaction plus courte et moins intime avec les LT CD8+ comparativement aux CD contribuent au défaut de différenciation des LTm observé lors de la vaccination avec les CD40-B. Ensuite, nous posé l’hypothèse que, parmi les signaux fournis par les CPA au moment de la reconnaissance antigénique, la voie de signalisation Notch influence le développement des LTe, mais aussi des LTm CD8+ en instaurant un programme génétique particulier. D’abord, grâce à un système in vitro, le rôle de la signalisation Notch dans les moments précoces suivant l’activation du LT CD8+ a été étudié. Ce système nous a permis de démontrer que la voie de signalisation Notch régule directement l’expression de la molécule PD-1. Ensuite, grâce à des souris où il y a délétion des récepteurs Notch1 et Notch2 seulement chez les LT CD8+ matures, un rôle de la voie de signalisation Notch dans la réponse immune des LT CD8+ a été démontré. Nos résultats démontrent que suite à une infection avec Lm ou à une immunisation avec des CD, la signalisation Notch favorise le développement de LTe, exprimant fortement KLRG1 et faiblement CD127, destinés à mourir par apoptose. Toutefois, la signalisation Notch n’a pas influencé la génération de LTm. De façon très intéressante, l’expression des récepteurs Notch influence la production d’IFN- en fonction du contexte d’activation. En effet, suite à une infection avec Lm, l’absence des récepteurs Notch n’affecte pas la production d’IFN- par les LTe, alors qu’elle est diminuée suite à une immunisation avec des CD suggérant un rôle dépendant du contexte pour la voie de signalisation Notch. Nos résultats permettent une meilleure compréhension des signaux fournis par les différentes CPA et de la voie de signalisation Notch, donc des mécanismes moléculaires régulant la différenciation des LT CD8+ lors de la réponse immunitaire, ce qui pourrait ultimement permettre d’améliorer les stratégies de vaccination.

Impact du stress sur la survie des lymphocytes T CD8+ mémoires dans le contexte des missions spatiales.

La mémoire immunitaire permet à l’organisme de se souvenir de tous les agents pathogènes rencontrés afin de pouvoir monter une réponse immunitaire plus rapide et plus efficace en cas de réinfection. Après la phase de contraction de la réponse primaire, les lymphocytes T CD8 mémoires survivent grâce à la présence de cytokines telle que l’interleukine 15 (IL-15). Ces cellules permettent aussi au système immunitaire de contrôler les virus latents n’ayant pas été totalement éliminés de l’hôte. Les situations de stress chronique affectent le système immunitaire provoquant la réactivation des virus latents. Des titres viraux élevés de virus de la famille Herspeviridea ont été observés chez les astronautes à leur retour de mission, suggérant que les hormones libérées en situation de stress auraient un impact négatif sur les lymphocytes T CD8+ mémoires. Un modèle de stress chronique in vitro chez la souris a été élaboré en ajoutant de la corticostérone à des lymphocytes T CD8+ mémoires. Il a ainsi été démontré que l’hormone de stress avait un effet pro-apoptotique sur ces cellules et que cet effet était partiellement inhibé par l’IL-15. Des cibles moléculaires ont aussi été identifiées afin de suivre la fonction immunitaire mémoire lors des vols spatiaux à l’aide du cytomètre en flux Microflow1, une nouvelle plateforme portative de diagnostic biomédical. Les résultats des tests en laboratoire puis dans la Station Spatiale Internationale (SSI) démontrent qu’il sera possible de suivre la fonction immunitaire mémoire et les marqueurs de stress en temps réel lors des vols spatiaux.

Dynamische Analyse großer, verkoppelter Systeme mit Methoden der Komplexen Netzwerke am Beispiel des Inverse-Response-Verhaltens

Die zunehmende Vernetzung der Energie-, Stoff- und Informationsströme, z. B. innerhalb von Produktionsanlagen, begründet das Interesse an Methoden, welche eine Analyse der Systemeigenschaften von großen und verkoppelten dynamischen Systemen bereits in einem frühen Entwicklungsstadium ermöglichen. Dabei ist das Gesamtsystemverhalten von Interesse, welches sowohl auf der Dynamik der Teilsysteme als auch der Verkopplungen beruht. In der vorliegenden Arbeit wird eine neue Methode zur qualitativen Analyse von Systemen auf Inverse-Response-Verhalten vorgestellt. Der Ansatz nutzt Komplexe Netzwerke zur Modellbeschreibung, wobei diese um Kantengewichte ergänzt werden, welche das dynamische Verhalten des modellierten Systems beschreiben. Der vorgestellte Detektionsalgorithmus vergleicht die Pfade des Graphen zwischen den betrachteten Ein- und Ausgängen. Hierfür werden die aggregierten Kantengewichte der Pfade bestimmt und zur Ermittlung der qualitativen Aussage zum Inverse-Response-Verhalten herangezogen. Der Analyseansatz bietet somit eine einfach anwendbare Alternative zur Auswertung der positiven Nullstellen des Systems, welche auf die notwendige sowie hinreichende Bedingung für das Inverse-Response-Verhalten eines linearen Systems zurückgreift: eine ungerade Anzahl positiver Nullstellen. Das entwickelte Verfahren wurde erfolgreich an einer flexibel konfigurierbaren Prozessinsel der Modellfabrik μPlant des Fachgebiets Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel getestet.

Ageing impairs the T cell response to dendritic cells

Dendritic cells (DCs) are critical in priming adaptive T-cell responses, but the effects of ageing on interactions between DCs and T cells are unclear. This study investigated the influence of ageing on the maturation of and cytokine production by human blood-enriched DCs, and the impact on T cell responses in an allogeneic mixed leucocyte reaction (MLR). DCs from old subjects (65-75y) produced significantly less TNF-α and IFN-γ than young subjects (20-30y) in response to lipopolysaccharide (LPS), but expression of maturation markers and co-stimulatory molecules was preserved. In the MLR, DCs from older subjects induced significantly restricted proliferation of young T cells, activation of CD8+ T cells and expression of IL-12 and IFN-γ in T cells compared with young DCs. T cells from older subjects responded more weakly to DC stimulation compared with young T cells, regardless of whether the DCs were derived from young or older subjects. In conclusion, the capacity of DCs to induce T cell activation is significantly impaired by ageing.