Low-pathogenicity Mycoplasma spp. alter human monocyte and macrophage function and are highly prevalent among patients with ventilator-acquired pneumonia

Background
Ventilator-acquired pneumonia (VAP) remains a significant problem within intensive care units (ICUs). There is a growing recognition of the impact of critical-illness-induced immunoparesis on the pathogenesis of VAP, but the mechanisms remain incompletely understood. We hypothesised that, because of limitations in their routine detection, Mycoplasmataceae are more prevalent among patients with VAP than previously recognised, and that these organisms potentially impair immune cell function.
Methods and setting
159 patients were recruited from 12 UK ICUs. All patients had suspected VAP and underwent bronchoscopy and bronchoalveolar lavage (BAL). VAP was defined as growth of organisms at >104 colony forming units per ml of BAL fluid on conventional culture. Samples were tested for Mycoplasmataceae (Mycoplasma and Ureaplasma spp.) by PCR, and positive samples underwent sequencing for speciation. 36 healthy donors underwent BAL for comparison. Additionally, healthy donor monocytes and macrophages were exposed to Mycoplasma salivarium and their ability to respond to lipopolysaccharide and undertake phagocytosis was assessed.

Results
Mycoplasmataceaewerefoundin49%(95%CI 33% to 65%) of patients with VAP, compared with 14% (95% CI 9% to 25%) of patients without VAP. Patients with sterile BAL fluid had a similar prevalence to healthy donor BAL fluid (10% (95% CI 4% to 20%) vs 8% (95% CI 2% to 22%)). The most common organism identified was M. salivarium. Blood monocytes from healthy volunteers incubated with M. salivarium displayed an impaired TNF-α response to lipopolysaccharide ( p=0.0003), as did monocyte-derived macrophages (MDMs) (p=0.024). MDM exposed to M. salivarium demonstrated impaired phagocytosis ( p=0.005).

Discussion and conclusions
This study demonstrates a high prevalence of Mycoplasmataceae among patients with VAP, with a markedly lower prevalence among patients with suspected VAP in whom subsequent cultures refuted the diagnosis. The most common organism found, M. salivarium, is able to alter the functions of key immune cells. Mycoplasmataceae may contribute to VAP pathogenesis.

Characterization of two immunomodulating homogalacturonan pectins from green tea

Two natural homogalacturonan (HG) pectins (MW ca. 20 kDa) were isolated from green tea based on their immunomodulatory activity. The crude tea polysaccharides (TPS1 and TPS2) were obtained from green tea leaves by hot water extraction and followed by 40% and 70% ethanol precipitation, respectively. Two homogenous water soluble polysaccharides (TPS1-2a and TPS1-2b) were obtained from TPS1 after purification with gel permeation, which gave a higher phagocytic effect than TPS2. A combination of composition, methylation and configuration analyses, as well as NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy revealed that TPS1-2a and TPS1-2b were homogalacturonan (HG) pectins consisting of a backbone of 1,4-linked α-d-galacturonic acid (GalA) residues with 28.4% and 26.1% of carboxyl groups as methyl ester, respectively. The immunological assay results demonstrated that TPS1-2, which consisted mainly of HG pectins, showed phagocytosis-enhancing activity in HL-60 cells.

Red cell PMVs, plasma membrane-derived vesicles calling out for standards

Plasma membrane-derived vesicles (PMVs) or microparticles are vesicles (0.1–1 μm in diameter) released from the plasma membrane of all blood cell types under a variety of biochemical and pathological conditions. PMVs contain cytoskeletal elements and some surface markers from the parent cell but lack a nucleus and are unable to synthesise macromolecules. They are also defined on the basis that in most cases PMVs express varying amounts of the cytosolic leaflet lipid phosphatidylserine, which is externalised during activation on their surface. This marks the PMV as a biologically distinct entity from that of its parent cell, despite containing surface markers from the original cell, and also explains its role in events such as phagocytosis and thrombosis. There is currently a large amount of variation between investigators with regard to the pre-analytical steps employed in isolating red cell PMVs or RPMVs (which are slightly smaller than most PMVs), with key differences being centrifugation and sample storage conditions, which often leads to result variability. Unfortunately, standardization of preparation and detection methods has not yet been achieved. This review highlights and critically discusses the variables contributing to differences in results obtained by investigators, bringing to light numerous studies of which RPMVs have been analysed but have not yet been the subject of a review.

The effect of a selective CXCR2 antagonist (AZD5069) on human blood neutrophil count and innate immune functions.

Abstract AIMS: The aim of the present study was to investigate whether selective antagonism of the cysteine-X-cysteine chemokine receptor-2 (CXCR2) receptor has any adverse effects on the key innate effector functions of human neutrophils for defence against microbial pathogens. METHODS: In a double-blind, crossover study, 30 healthy volunteers were randomized to treatment with the CXCR2 antagonist AZD5069 (100 mg) or placebo, twice daily orally for 6 days. The peripheral blood neutrophil count was assessed at baseline, daily during treatment and in response to exercise challenge and subcutaneous injection of granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF). Neutrophil function was evaluated by phagocytosis of Escherichia coli and by the oxidative burst response to E. coli. RESULTS: AZD5069 treatment reversibly reduced circulating neutrophil count from baseline by a mean [standard deviation (SD)] of -1.67 (0.67) ×10(9) l(-1) vs. 0.19 (0.78) ×10(9) l(-1) for placebo on day 2, returning to baseline by day 7 after the last dose. Despite low counts on day 4, a 10-min exercise challenge increased absolute blood neutrophil count, but the effect with AZD5069 was smaller and not sustained, compared with placebo treatment. Subcutaneous G-CSF on day 5 caused a substantial increase in blood neutrophil count in both placebo- and AZD5069-treated subjects. Superoxide anion production in E. coli-stimulated neutrophils and phagocytosis of E. coli were unaffected by AZD5069 (P = 0.375, P = 0.721, respectively vs. baseline, Day 4). AZD5069 was well tolerated. CONCLUSIONS: CXCR2 antagonism did not appear adversely to affect the mobilization of neutrophils from bone marrow into the peripheral circulation, phagocytosis or the oxidative burst response to bacterial pathogens. This supports the potential of CXCR2 antagonists as a treatment option for diseases in which neutrophils play a pathological role.

The role of α2,3- and α2,6-sialylation

RESUMO: Os glicoconjugados que decoram a superfície celular e os lípidos e proteínas secretados ocupam o ponto de encontro onde normalmente ocorrem interacções críticas homólogas (hospedeiro-hospedeiro) e heterólogas (hospedeiro-patogénio). Apesar de ser largamente aceite que os glicanos são parte integrante do processo de imunidade, continua a não ser claro qual o papel que os glicanos, em toda a sua diversidade, tomam no quadro geral da imunidade. Os glicanos, que são frequentemente terminados por resíduos de ácido siálico, podem ser alterados por factores externos, tais como patogénios, ou por acontecimentos fisiológicos celulares específicos. Normalmente em posição terminal, as glico-estruturas que contêm ácido siálico assumem um papel fundamental numa quantidade substancial de receptores imunes envolvidos na adesividade e tráfico celular, tal como as Selectinas e as Siglecs, das quais se sabe apresentarem uma relevante função imune. À altura do início desta tese, era sabido que os ácidos siálicos expressos à superfície das células poderiam modular mecanismos importantes nas respostas imunes adaptativas. Considerando a posição de charneira que as células dendríticas (DCs) ocupam na transição da resposta imune inata para a adaptativa, antecipámos que os ácidos siálicos poderiam também modular mecanismos relevantes nas DCs humanas. As DCs têm uma função muito relevante na verificação e captura antigénica, migração para os gânglios linfáticos e apresentação antigénica aos linfócitos, uma sequência de funções que conduz, em ultima instância, à indução da resposta inata adaptativa. Considerando estas premissas, a nossa hipótese principal foi que os ácidos siálicos podem influenciar funções relevantes das DCs, tais como captura de antigénios, maturação, migração para os gânglios linfáticos e apresentação antigénica às células Para testar esta hipótese, dividimos o trabalho em quatro partes: 1) Analisámos os glicanos sialilados de superfície, expressos durante a diferenciação de monócitos humanos em DCs (moDCs). Os nossos dados mostraram que a expressão dos glicanos com ligações em O (O-glicanos) e sialilados em α2,3, assim como glicanos com ligações em N (N-glicanos) sialilados em α2,6 e α2,3 aumentou durante o processo de diferenciação das moDCs. Contribuindo para esta nova configuração glicosídica, três sialiltransferases (STs) poderão estar envolvidas: a ST6Gal-1 correlaciona-se com a expressão aumentada de N-glicanos sialilados em α2,6; a ST3Gal-1 contribui para a sialilação em α2,3 de O-glicanos, em especial de antigénios T; e a ST3Gal-4 poderá ser responsável pelo aumento de N-glicanos sialilados em α2,3. Após estímulo e consequente maturação das moDCs, ambos os níveis de expressão génica de ST6Gal-1 e ST3Gal-4 são negativamente modificados sendo, também, que a expressão de ST3Gal-1 varia consoante o estímulo. 2) Estudámos posteriormente as consequências da modulação dos ácidos siálicos de superfície nas funções das DCs. Observámos que a remoção dos ácidos siálicos de superfície diminui significativamente a capacidade de macropinocitose e endocitose mediada por receptores nas moDCs. Em contrapartida, o tratamento com sialidase aumentou significativamente a capacidade das moDCs para fagocitar Escherichia coli. Determinou-se também que este mecanismo requer a existência de ácido siálico presente nas E. coli indicando um mecanismo de interacção hospedeiro-patogénio dependente de ácido siálico em ambas as partes envolvidas. As moDCs tratadas com sialidase também apresentam um nível superior de expressão de moléculas de MHC e moléculas co-estimulatórias, sugerindo um fenótipo celular mais maduro. Recorrendo ao modelo de ratinho, utilizaram-se DCs derivadas de células da medula (BMDCs) de ratinhos deficientes em ST3Gal-1 e ST6Gal-1. Estes ensaios revelaram que quer a endocitose quer a maturação são influenciadas por modificações 37 nos glicanos sialilados em α2,3 ou α2,6. A detecção e quantificação de proteínas Nglicosiladas e sialiladas em α2,6 apontou para um potencial envolvimento de integrinas β2 nestes mecanismos. 3) O efeito da sialilação em α2,6 na migração das DCs para os gânglios linfáticos foi também analisado. Observámos que BMDCs deficientes para ST6Gal-1 apresentam uma redução de cerca de 50% nos níveis de migração das DCs para os gânglios linfáticos, tal como aferido em ensaios de inflamação in situ e estudos de transferência adoptiva de células. Uma redução dos níveis deste tipo de migração foi também observada quando BMDCs nativas foram transferidas para ratinhos receptores deficientes em ST6Gal-1. São, contudo, necessários mais ensaios de forma a identificar as moléculas envolvidas neste processo. 4) Por último, analisámos o impacto da sialilação na estimulação antigénica das DCs às células T. Assim, concluiu-se que moDCs tratadas com sialidase apresentam um nível de expressão superior de IL-12, TNF-ɑ, IL-6 e IL-10, e activação do factor de transcrição nuclear kappa B (NF-κB). As DCs tratadas com sialidase induziram uma maior proliferação nas células T, com expressão correspondente de interferão-γ. Este dado sugere que a remoção de ácidos siálicos de superfície contribui para o desenvolvimento de uma resposta pro-inflamatória do tipo 1 por células T auxiliares (resposta Th1). Considerando estes dados no seu todo, concluímos que o ácido siálico tem um papel marcante nas funções imunes das DCs. Alterações à concentração de ácido siálico à superfície das células podem alterar a endocitose/fagocitose, maturação, migração para os tecidos e gânglios linfáticos e capacidade estimulatória para com as células T. Complementando estes dados, as ligações glicosídicas de ácidos siálicos criados por ST6Gal-1 e ST3Gal-1 são funcionalmente relevantes. A modulação programada da sialilação do glicocálice, mediada por sialidases individuais ou sialiltransferases é uma possibilidade aceitável para a melhoria da fagocitose por DCs e da sua potência imunológica. Este facto tem um significado particular para imunoterapias baseadas em DCs, podendo provar-se decisivo para a sua eficiência e aplicabilidade num futuro muito próximo.-------------------------------ABSTRACT: Glycans decorating cell surface and secreted proteins and lipids occupy the junction where critical host–host and host-pathogen interactions occur. In spite of the wide acceptance that glycans are centrally implicated in immunity, exactly how glycans and their variety and variability contribute to the overall immune response remains poorly defined. Glycans, frequently terminated by sialic acid residues, may be modified by external factors such as pathogens or upon specific physiological cellular events. The terminal, privileged positions of sialic acid-modified structures makes them key, fundamental determinants for a number of immune receptors with known involvement in cellular adhesiveness and cell trafficking, such as Selectins and Siglecs, with known relevant immune functions. At the time this thesis was initiated, it was established that sialic acids expressed at cell surface could modulate important mechanisms of the adaptive immune responses. Given the key role of dendritic cells (DCs) in the transition from innate to the adaptive immune responses, we anticipated that sialic acids could also modulate important mechanisms of human DCs. DCs have a relevant role in antigen screening and uptake, migration to lymph nodes and antigen presentation to lymphocytes, ultimately triggering the adaptive immune response. Therefore, our primary hypothesis was that sialic acids may modulate DC functions, such as antigen uptake, maturation, homing to lymph nodes and antigen presentation to T cells. To test this hypothesis, we divided our work in four parts. 1) Surface sialylated glycans expressed during differentiation from human monocytes to DCs (moDCs) were analyzed. Our data showed that α2,3-sialylated O-glycans and α2,6- and α2,3-sialylated N-glycans expression increased during moDC differentiation. Three main sialyltransferases (STs) are committed with this new glycan configuration: ST6Gal- 1 correlates with the increased expression of α2,6-sialylated N-glycans; ST3Gal-1 32 contributes for the α2,3-sialylation of O-glycans, especially T antigens; and ST3Gal-4 may contribute for the increased α2,3-sialylated N-glycans. Upon moDC maturation, ST6Gal-1 and ST3Gal-4 are downregulated and ST3Gal-1 is altered in a stimulus dependent manner. 2) We subsequently analyzed the consequences of the modulation of cell surface sialic acids in DC functions. We observed that removing surface sialic acid by sialidase significantly decreased the capacity of moDCs to micropinocytose and receptormediated endocytose. In contrast, treatment with a sialidase significantly improved the capacity of moDCs to phagocytose Escherichia coli. The improved phagocytosis mechanism required E. coli sialic acids, indicating a mechanism of host–pathogen interaction dependent on sialic acid moieties. Sialidase-treated moDCs have increased expression of MHC and co-stimulatory molecules, suggesting a more mature phenotype. Experiments using mouse bone marrow-derived DCs (BMDCs) from ST3Gal-1-/- and ST6Gal-1-/- strains indicated that endocytosis and maturation are influenced by changes in either α2,3 or α2,6-sialylated glycans. The analysis of α2,6-sialylated, N-glycosylated proteins, strongly suggested the potential involvement of β2 integrins, underlying these mechanisms. 3) The effect of α2,6-sialylation in DC homing to lymph nodes was also analyzed. We observed that BMDCs deficient for ST6Gal-1 have an almost 50% reduction in DC homing, as assayed by in situ inflammation and adoptive transfer studies. A reduction in DC homing was also observed when wild type BMDCs were transferred into ST6Gal-1-/- recipient mice. Further investigations are necessary to identify the molecules involved in this process. 4) Finally, we also analyzed the impact of sialylation on DCs ability to prime T cells. Sialidase-treated moDCs show increased gene expression of IL-12, TNF-α, IL-6 and IL- 10 cytokines, and activation of the transcription factor nuclear factor-κB. Sialidase33 treated DCs induced a higher proliferative response of T cells with concomitant higher expression of interferon-γ, suggesting that the clearance of cell surface sialic acids contributes to the development of a T helper type 1 proinflammatory response. Together, our data strongly support sialic acid’s relevance in DC immune functions. Alterations of cell surface sialic acid content can alter the endocytosis/phagocytosis, maturation, migration/homing and the ability for T cell priming in human DCs. Moreover, sialic acid linkages created by ST6Gal-1 and ST3Gal-1 are functionally relevant. The engineering of cell surface sialylation, mediated by individual sialidases or sialyltransferases is a likely possibility to fine tune DC phagocytosis and immunological potency, with particular significance to DC-based therapies.

Mechanisms of inflammation in gout.

An acute attack of gout is a paradigm of acute sterile inflammation, as opposed to pyogenic inflammation. Recent studies suggest that the triggering of IL-1beta release from leucocytes lies at the heart of a cascade of processes that involves multiple cytokines and mediators. The NLRP3 inflammasome appears to have a specific role in this regard, but the biochemical events leading to its activation are still not well understood. We review the known mechanisms that underlie the inflammatory process triggered by urate crystals and suggest areas that require further research.

Mfge8 Expression In Conjunctival Melanocytic Proliferations

Purpose: Milk fat globule epidermal growth factor-8 (MFGE8) is a secreted phosphatidylserine-binding protein that has been involved in phagocytosis, as well as in VEGF dependent neovascularization. In a study evaluating protein expression in membrane rafts of cutaneous melanoma at different stages of progression, MFGE8 expression was only identified in membrane rafts of metastatic cutaneous melanoma cell lines. Furthermore, MFGE8, identified at higher level in the vertical growth phase of cutaneous melanoma, promoted tumor growth in vivo, enhanced invasion in vitro and metastatic spread in a mouse model. The purpose of this study was to assess the expression of MFGE8 in conjunctival melanocytic proliferations.Methods: MFGE8 expression was assessed by immunohistochemistry in 66 melanocytic conjunctival proliferations including 21 conjunctival naevi, 20 Primary Acquired Melanosis (PAM) including (4 PAM without atypia and 16 PAM with atypia) and 25 conjunctival melanomas. Expression was independently assessed by 2 pathologists. Relevant clinico-pathological data were retrieved. Statistical anaylis was performed using JUMP 8 software.Results: The concordance between the 2 pathologists had an 87,5% agreement on the first independent assessment of MFGE8 expression. Complete agreement was further reached after joint revision of discordant cases. In the naevi, MFGE8 expression was found in only 4 cases (3 subepithelial cases and 1 composed combined naevus). In the PAM group, MFGE8 was identified in 1 PAM without atypia and 10 PAM with atypia. In the melanoma group, MFGE8 expression was observed in 68% of cases. The expression of MFGE8 in the conjunctival melanocytic proliferation was significantly higher in the melanoma (p=0,0009) and in the PAM (p=0,0169) than in naevi. Within the PAM subgroup, we found no significant correlation between MFGE8 expression and the presence of atypia in the respective specimen examined so far.Conclusions: We demonstrate a significant higher expression of MFGE8 in conjunctival melanoma compared to benign melanocytic lesions, suggesting that this protein may play a role in tumor progression of conjunctival melanocytic proliferations. Further experimental studies should be performed to better characterize MFGE8 involvement in conjunctival melanoma tumorigenesis.

MFGE8 does not influence chorio-retinal homeostasis or choroidal neovascularization in vivo.

PURPOSE: Milk fat globule-epidermal growth factor-factor VIII (MFGE8) is necessary for diurnal outer segment phagocytosis and promotes VEGF-dependent neovascularization. The prevalence of two single nucleotide polymorphisms (SNP) in MFGE8 was studied in two exsudative or "wet" Age-related Macular Degeneration (AMD) groups and two corresponding control groups. We studied the effect of MFGE8 deficiency on retinal homeostasis with age and on choroidal neovascularization (CNV) in mice. METHODS: The distribution of the SNP (rs4945 and rs1878326) of MFGE8 was analyzed in two groups of patients with "wet" AMD and their age-matched controls from Germany and France. MFGE8-expressing cells were identified in Mfge8(+/-) mice expressing ß-galactosidase. Aged Mfge8(+/-) and Mfge8(-/-) mice were studied by funduscopy, histology, electron microscopy, scanning electron microscopy of vascular corrosion casts of the choroid, and after laser-induced CNV. RESULTS: rs1878326 was associated with AMD in the French and German group. The Mfge8 promoter is highly active in photoreceptors but not in retinal pigment epithelium cells. Mfge8(-/-) mice did not differ from controls in terms of fundus appearance, photoreceptor cell layers, choroidal architecture or laser-induced CNV. In contrast, the Bruch's membrane (BM) was slightly but significantly thicker in Mfge8(-/-) mice as compared to controls. CONCLUSIONS: Despite a reproducible minor increase of rs1878326 in AMD patients and a very modest increase in BM in Mfge8(-/-) mice, our data suggests that MFGE8 dysfunction does not play a critical role in the pathogenesis of AMD.

Strain-transcending Fc-dependent killing of Plasmodium falciparum by merozoite surface protein 2 allele-specific human antibodies.

It is widely accepted that antibody responses against the human parasitic pathogen Plasmodium falciparum protect the host from the rigors of severe malaria and death. However, there is a continuing need for the development of in vitro correlate assays of immune protection. To this end, the capacity of human monoclonal and polyclonal antibodies in eliciting phagocytosis and parasite growth inhibition via Fcγ receptor-dependent mechanisms was explored. In examining the extent to which sequence diversity in merozoite surface protein 2 (MSP2) results in the evasion of antibody responses, an unexpectedly high level of heterologous function was measured for allele-specific human antibodies. The dependence on Fcγ receptors for opsonic phagocytosis and monocyte-mediated antibody-dependent parasite inhibition was demonstrated by the mutation of the Fc domain of monoclonal antibodies against both MSP2 and a novel vaccine candidate, peptide 27 from the gene PFF0165c. The described flow cytometry-based functional assays are expected to be useful for assessing immunity in naturally infected and vaccinated individuals and for prioritizing among blood-stage antigens for inclusion in blood-stage vaccines.

Genome-wide association study identifies variants associated with progression of liver fibrosis from HCV infection.

Polymorphisms in IL28B were shown to affect clearance of hepatitis C virus (HCV) infection in genome-wide association (GWA) studies. Only a fraction of patients with chronic HCV infection develop liver fibrosis, a process that might also be affected by genetic factors. We performed a 2-stage GWA study of liver fibrosis progression related to HCV infection. We studied well-characterized HCV-infected patients of European descent who underwent liver biopsies before treatment. We defined various liver fibrosis phenotypes on the basis of METAVIR scores, with and without taking the duration of HCV infection into account. Our GWA analyses were conducted on a filtered primary cohort of 1161 patients using 780,650 single nucleotide polymorphisms (SNPs). We genotyped 96 SNPs with P values <5 × 10(-5) from an independent replication cohort of 962 patients. We then assessed the most interesting replicated SNPs using DNA samples collected from 219 patients who participated in separate GWA studies of HCV clearance. In the combined cohort of 2342 HCV-infected patients, the SNPs rs16851720 (in the total sample) and rs4374383 (in patients who received blood transfusions) were associated with fibrosis progression (P(combined) = 8.9 × 10(-9) and 1.1 × 10(-9), respectively). The SNP rs16851720 is located within RNF7, which encodes an antioxidant that protects against apoptosis. The SNP rs4374383, together with another replicated SNP, rs9380516 (P(combined) = 5.4 × 10(-7)), were linked to the functionally related genes MERTK and TULP1, which encode factors involved in phagocytosis of apoptotic cells by macrophages. Our GWA study identified several susceptibility loci for HCV-induced liver fibrosis; these were linked to genes that regulate apoptosis. Apoptotic control might therefore be involved in liver fibrosis.

Innate immune activation through Nalp3 inflammasome sensing of asbestos and silica

The inhalation of airborne pollutants, such as asbestos or silica, is linked to inflammation of the lung, fibrosis, and lung cancer. How the presence of pathogenic dust is recognized and how chronic inflammatory diseases are triggered are poorly understood. Here, we show that asbestos and silica are sensed by the Nalp3 inflammasome, whose subsequent activation leads to interleukin-1beta secretion. Inflammasome activation is triggered by reactive oxygen species, which are generated by a NADPH oxidase upon particle phagocytosis. (NADPH is the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate.) In a model of asbestos inhalation, Nalp3-/- mice showed diminished recruitment of inflammatory cells to the lungs, paralleled by lower cytokine production. Our findings implicate the Nalp3 inflammasome in particulate matter-related pulmonary diseases and support its role as a major proinflammatory "danger" receptor

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

Caractérisation moléculaire de la modulation spatio-temporelle des fonctions du phagosome

La phagocytose est un processus par lequel des cellules spécialisées du système immunitaire comme les macrophages ingèrent des microorganismes envahisseurs afin de les détruire. Les microbes phagocytés se retrouvent dans un compartiment intracellulaire nommé le phagosome, qui acquiert graduellement de nombreuses molécules lui permettant de se transformer en phagolysosome possédant la capacité de tuer et dégrader son contenu. L’utilisation de la protéomique a permis de mettre en évidence la présence de microdomaines (aussi nommés radeaux lipidiques ou radeaux membranaires) sur les phagosomes des macrophages. Notre équipe a démontré que ces radeaux exercent des fonctions cruciales au niveau de la membrane du phagosome. D’abord nous avons observé que la survie du parasite intracellulaire L. donovani est possible dans un phagosome dépourvu de radeaux lipidiques. Parallèlement nous avons constaté qu’un mutant de L. donovani n’exprimant pas de LPG à sa surface(LPG-) est rapidement tué dans un phagosome arborant des radeaux membranaires. Pour comprendre le mécanisme de perturbation des microdomaines du phagosome par la molécule LPG, nous avons provoqué la phagocytose de mutants LPG- du parasite et comparé par microscopie les différences avec le parasite de type sauvage. Nous avons ainsi démontré que le LPG de L. donovani est nécessaire et suffisant au parasite pour empêcher la maturation normale du phagosome. Nous avons également découvert que la molécule LPG permet d’empêcher la formation des radeaux lipidiques sur le phagosome et peut aussi désorganiser les radeaux lipidiques préexistants. Enfin, nous avons montré que l’action de LPG est proportionnelle au nombre d’unités répétitives de sucres (Gal(β1,4)-Manα1-PO4) qui composent cette molécule. Nos travaux ont démontré pour la première fois le rôle important de ces sous-domaines membranaires dans la maturation du phagosome. De plus, nos conclusions seront des pistes à suivre au cours des études cliniques ayant pour but d’enrayer la leishmaniose. Le second objectif de ce travail consistait à effectuer la caractérisation des radeaux lipidiques par une analyse protéomique et lipidomique à l’aide de la spectrométrie de masse. Nous avons ainsi entrepris l’identification systématique des protéines présentes dans les radeaux membranaires des phagosomes et ce, à trois moments clés de leurmaturation. Le traitement des phagosomes purifiés avec un détergent nous a permis d’isoler les «Detergent Resistent Membranes» (DRMs) des phagosomes, qui sont l’équivalent biochimique des radeaux membranaires. Nous avons ainsi établi une liste de 921 protéines associées au phagosome, dont 352 sont présentes dans les DRMs. Les protéines du phagosome sont partagées presque également entre trois tendances cinétiques (augmentation, diminution et présence transitoire). Cependant, une analyse plus spécifique des protéines des DRMs démontre qu’une majorité d’entre elles augmentent en fonction de la maturation. Cette observation ainsi que certains de nos résultats montrent que les radeaux lipidiques des phagosomes précoces sont soit très peu nombreux, soit pauvres en protéines, et qu’ils sont recrutés au cours de la maturation du phagosome. Nous avons aussi analysé les phospholipides du phagosome et constaté que la proportion entre chaque classe varie lors de la maturation. De plus, en regardant spécifiquement les différentes espèces de phospholipides nous avons constaté que ce ne sont pas uniquement les espèces majoritaires de la cellule qui dominent la composition de la membrane du phagosome. L’ensemble de nos résultats a permis de mettre en évidence plusieurs fonctions potentielles des radeaux lipidiques, lesquelles sont essentielles à la biogenèse des phagolysosomes (signalisation, fusion membranaire, action microbicide, transport transmembranaire, remodelage de l’actine). De plus, la cinétique d’acquisition des protéines de radeaux lipidiques indique que ceux-ci exerceraient leurs fonctions principalement au niveau des phagosomes ayant atteint un certain niveau de maturation. L’augmentation du nombre de protéines des radeaux membranaires qui s’effectue durant la maturation du phagosome s’accompagne d’une modulation des phospholipides, ce qui laisse penser que les radeaux membranaires se forment graduellement sur le phagosome et que ce ne sont pas seulement les protéines qui sont importées.

Étude des voies d’apprêtement des antigènes viraux menant à la présentation antigénique par les CMH de classe I

Le contrôle immunitaire des infections virales est effectué, en grande partie, par les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Pour y parvenir, les lymphocytes T CD8+ doivent être en mesure de reconnaître les cellules infectées et de les éliminer. Cette reconnaissance des cellules infectées s’effectue par l’interaction du récepteur T (TCR) des lymphocytes T CD8+ et des peptides viraux associés au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface des cellules hôtes. Cette interaction constitue l’élément déclencheur permettant l’élimination de la cellule infectée. On comprend donc toute l’importance des mécanismes cellulaires menant à la génération des peptides antigéniques à partir des protéines virales produites au cours d’une infection. La vision traditionnelle de cet apprêtement protéique menant à la présentation d’antigènes par les molécules du CMH propose deux voies cataboliques distinctes. En effet, il est largement admis que les antigènes endogènes sont apprêtés par la voie dite ‘‘classique’’ de présentation antigénique par les CMH de classe I. Cette voie implique la dégradation des antigènes intracellulaires par le protéasome dans le cytoplasme, le transport des peptides résultant de cette dégradation à l’intérieur du réticulum endoplasmique, leur chargement sur les molécules du CMH de classe I et finalement le transport des complexes peptide-CMH à la surface de la cellule où ils pourront activer les lymphocytes T CD8+. Dans la seconde voie impliquant des antigènes exogènes, le dogme veut que ceux-ci soient apprêtés par les protéases du compartiment endovacuolaire. Les peptides ainsi générés sont directement chargés sur les molécules de CMH de classe II à l’intérieur de ce compartiment. Par la suite, des mécanismes de recyclage vésiculaire assurent le transport des complexes peptide-CMH de classe II à la surface de la cellule afin de stimuler les lymphocytes T CD4+. Cependant, cette stricte ségrégation des voies d’apprêtement antigénique a été durement éprouvée par la capacité des cellules présentatrices d’antigènes à effectuer l’apprêtement d’antigènes exogènes et permettre leur présentation sur des molécules de CMH de classe I. De plus, l’identification récente de peptides d’origine intracellulaire associés à des molécules de CMH de classe II a clairement indiqué la présence d’interactions entre les deux voies d’apprêtement antigénique permettant de transgresser le dogme préalablement établi. L’objectif du travail présenté ici était de caractériser les voies d’apprêtement antigénique menant à la présentation d’antigènes viraux par les molécules du CMH de classe I lors d’une infection par le virus de l’Herpès simplex de type I (HSV-1). Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons une nouvelle voie d’apprêtement antigénique résultant de la formation d’autophagosomes dans les cellules infectées. Cette nouvelle voie permet le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire dégradatif dans la phase tardive de l’infection par le virus HSV-1. Cette mise en branle d’une seconde voie d’apprêtement antigénique permet d’augmenter le niveau de présentation de la glycoprotéine B (gB) virale utilisée comme modèle dans cette étude. De plus, nos résultats décrivent la formation d’une nouvelle forme d’autophagosomes dérivés de l’enveloppe nucléaire en réponse à l’infection par le virus HSV-1. Ces nouveaux autophagosomes permettent le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire lytique, action également assurée par les autophagosomes dits classiques. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous utilisons l’infection par le virus HSV-1 et la production de la gB qui en résulte pour étudier le trafic membranaire permettant le transfert de la gB vers un compartiment vacuolaire dégradatif. Nos résultats mettent en valeur l’importance du réticulum endoplasmique, et des compartiments autophagiques qui en dérivent, dans ces mécanismes de transfert antigénique permettant d’amplifier la présentation antigénique de la protéine virale gB sur des CMH de classe I via une voie vacuolaire. L’ensemble de nos résultats démontrent également une étroite collaboration entre la voie classique de présentation antigénique par les CMH de classe I et la voie vacuolaire soulignant, encore une fois, la présence d’interaction entre les deux voies.

Caractérisation phénotypique et génotypique d’isolats de Salmonella Typhimurium provenant de porcs sains ou septicémiques

Les infections à Salmonella Typhimurium constituent un problème de taille pour l’industrie porcine et la santé publique car cet animal est un réservoir pour les infections chez l’homme. De plus, on observe, chez des souches appartenant au lysotype (LT) 104, des résistances multiples aux antimicrobiens associées à des septicémies chez les porcs en engraissement, ce qui peut contribuer à la contamination des carcasses. Il faut donc contrôler l’infection au niveau du troupeau. Pour ce faire, il importe donc de mieux caractériser ces souches, comprendre la pathogénie de l’infection et identifier des facteurs de virulence. L’objectif principal de cette étude était de caractériser des isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques et de les comparer avec ceux de porcs sains. Une banque d’isolats provenant de porcs septicémiques (ASC) et de porcs sains à l’abattoir (SSC) était constituée. Le lysotype des isolats a été identifié et ceux-ci ont été caractérisés selon le profil de résistance aux antimicrobiens, le SDS-PAGE et l’immunobuvardage et le PFGE. Chez les isolats ASC, LT 104 représentait 36.4% des isolats et chez les isolats SSC la proportion était de 51.5%. Les isolats pouvaient être résistants jusqu’à douze antimicrobiens, peu importe leur origine. Il n’a toutefois pas été possible d’associer une protéine spécifique au groupe d’isolats ASC. Parmi les souches LT 104, plusieurs groupes génétiques ont été identifiés. Les différentes étapes de la pathogénie de Salmonella ont ensuite été évaluées, dont l’adhésion et l’invasion des isolats des deux banques sur des cellules intestinales humaines. Nos résultats ont démontré que les isolats ASC avaient un pouvoir accru d’invasion comparés aux isolats SSC (P=0.003). Pour un sous-groupe d’isolats sélectionnés selon leur taux d’invasion, des tests de phagocytose, d’apoptose et d’adhésion au mucus intestinal ont été effectués en utilisant la cytométrie en flux. La survie des bactéries après la phagocytose a aussi été évaluée et la méthode MATS a été utilisée pour évaluer l'adhésion aux solvants. Les pourcentages de phagocytose chez les isolats SSC par les monocytes porcins étaient plus élevés que chez les isolats ASC à 15 minutes (P=0.02). Nous n’avons trouvé aucune différence significative pour les autres méthodes utilisées. Nous avons ensuite comparé le génome d’un isolat ASC (#36) à celui d’un isolat SSC (#1) par le SSH pour identifier des facteurs de virulence potentiels. Des clones correspondant à des gènes retrouvés sur le chromosome ainsi que sur des plasmides ont été identifiés. Ces résultats nous ont dirigés vers l’analyse des profils plasmidiques de tous les isolats. Les différents profils étaient retrouvés autant chez les isolats ASC que chez les isolats SSC. Deux profils (PL14 et PL20) étaient observés plus fréquemment chez les isolats LT 104 que chez les isolats d’autres lysotypes (P=0.01 et P=0.01, respectivement). Le séquençage d’un des plasmides de l’isolat ASC, démontrait la présence d’informations génétiques codant pour la réplication et une bêta-galactosidase-α. Il serait intéressant de préciser le rôle exact de ces gènes dans l’infection. Nos travaux suggèrent que les isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques se distinguent par un pouvoir d’invasion accru ainsi que par des taux de phagocytose plus faibles dans les phases initiales de l’infection. Cette étude aura donc permis d’accroître les connaissances sur la pathogénie des infections à S. Typhimurium chez le porc.