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

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

Análisis de la expresión de las moléculas relacionadas con el complejo principal de histocompatibilidad de clase I y de NKG2D como respuesta al daño oxidativo del DNA en el cáncer urotelial de vejiga. Relación con las características clínico patológicas y supervivencia

Es tracta d'un estudi retrospectiu de casos de 280 pacients diagnosticats de tumor vesical primari amb un seguiment mínim de 8 anys. S'ha construït un Tissue microarray i mitjançant mètodes semiquantitatius d’inmunohistoquímica es determinarà l'expressió de les molècules MICA (MHC class I chain-related gene A) i del seu receptor NKG2D (Natural-Killer group 2-member D) a nivell tissular, relacionant-lo amb variables anatomopatològiques segons els grups de risc, hàbit tabàquic i sexe. Finalment valorarem l'expressió de MICA/NKG2D com a factor independent de recidiva / progressió tumoral. En la literatura només existeixen 2 treballs que relacionin MICA amb el càncer vesical.

Anionic Sites, Fucose Residues and Class I Human Leukocyte Antigen Fate During Interaction of Toxoplasma gondii with Endothelial Cells

Toxoplasma gondii invades and proliferates in human umbilical vein endothelial cells where it resides in a parasitophorous vacuole. In order to analyze which components of the endothelial cell plasma membrane are internalized and become part of the parasitophorous vacuole membrane, the culture of endothelial cells was labeled with cationized ferritin or UEA I lectin or anti Class I human leukocytte antigen (HLA) before or after infection with T. gondii. The results showed no cationized ferritin and UEA I lectin in any parasitophorous vacuole membrane, however, the Class I HLA molecule labeling was observed in some endocytic vacuoles containing parasite until 1 h of interaction with T. gondii. After 24 h parasite-host cell interaction, the labeling was absent on the vacuolar membrane, but presents only in small vesicles near parasitophorous vacuole. These results suggest the anionic site and fucose residues are excluded at the time of parasitophorous vacuole formation while Class I HLA molecules are present only on a minority of Toxoplasma-containig vacuoles.

Deregulated MHC class II transactivator expression leads to a strong Th2 bias in CD4+ T lymphocytes.

The MHC class II (MHC-II) transactivator (CIITA) is the master transcriptional regulator of genes involved in MHC-II-restricted Ag presentation. Fine tuning of CIITA gene expression determines the cell type-specific expression of MHC-II genes. This regulation is achieved by the selective usage of multiple CIITA promoters. It has recently been suggested that CIITA also contributes to Th cell differentiation by suppressing IL-4 expression in Th1 cells. In this study, we show that endogenous CIITA is expressed at low levels in activated mouse T cells. Importantly CIITA is not regulated differentially in murine and human Th1 and Th2 cells. Ectopic expression of a CIITA transgene in multiple mouse cell types including T cells, does not interfere with normal development of CD4(+) T cells. However, upon TCR activation the CIITA transgenic CD4(+) T cells preferentially differentiate into IL-4-secreting Th2-type cells. These results imply that CIITA is not a direct Th1-specific repressor of the IL-4 gene and that tight control over the expression of CIITA and MHC-II is required to maintain the normal balance between Th1 and Th2 responses.

Immunization with synthetic peptides containing a defined malaria epitope induces a highly diverse cytotoxic T lymphocyte response. Evidence that two peptide residues are buried in the MHC molecule.

In the present study, we have explored ways of inducing a CTL response to a previously defined H-2Kd MHC class I restricted epitope in the circumsporozoite (CS) protein of Plasmodium berghei, and studied in detail the fine specificity of the response. We found that the s.c. injection of a variety of synthetic peptides emulsified in Freund's adjuvant efficiently induced a specific CTL response in (BALB/c x C57BL/6)F1 (H-2d x H-2b) mice. In contrast, BALB/c mice responded only marginally, consistent with the possible requirement for a concomitant Th response that would be provided by the C57BL/6 strain. Similar to our previous observations in analyzing CTL clones from sporozoite-immunized mice, the CTL response induced by peptide immunization was in part cross-reactive with an epitope from the Plasmodium yoelii species. The minimal P. berghei CS epitope, the octapeptide PbCS 253-260, was studied in detail by the analysis of a series of variant CS peptides containing single Ala substitutions. The relative antigenic activity for each variant peptide was calculated for 28 different CTL clones. Overall, the response to this P. berghei CTL epitope appeared to be extremely diverse in terms of fine specificity. This was evident among the CTL derived from sporozoite-immunized mice, as well as among those from peptide-immunized animals. The heterogeneity found at the functional level correlates with the highly diverse TCR repertoire that we have found for the same series of CTL clones in a study that is reported separately. The relative competitor activity for each Ala-substituted peptide was also determined in a quantitative functional competition assay. For the residues (Tyr253 and Ile260) within the 8-mer CS peptide, substitution with Ala reduced competitor activity by at least 40-fold, and for two others the reduction was 5- to 10-fold. When the relative antigenic activity for each CTL/peptide combination was normalized to the relative competitor activity of the peptide, a striking pattern emerged. The two residues that most affected competitor activity showed no additional effect on recognition beyond that observed for competition. In marked contrast, Ala substitutions at the other five positions tested varied widely, depending on the CTL/peptide combination. This pattern not only supports a model whereby the Tyr253 and Ile260 residues anchor the peptide to the Kd molecule, but also implies that they are virtually inaccessible to the TCR.

The role of nonhematopoietic MHC class II expression in immune responses and tolerance

Si les rôles fonctionnels de diverses cellules immunitaires infiltrant des tissus enflammés sont assez bien compris, par contre, étonnamment, on connaît bien moins la capacité des cellules non hématopoïétiques résidant dans des tissus, à moduler l'activité biologique des cellules immunitaires immigrantes, et donc le résultat de la réponse immunitaire. La présentation des antigènes, dans le contexte des molécules du CMH de classe II (CMHII) à la surface des cellules présentatrices d'antigènes (CPA) professionnelles à une sous- population de lymphocytes T, est cruciale pour le développement des réponses immunitaires protectives spécifiques de l'antigène. En général, l'expression de CMHII est réservée aux CPAs. Toutefois, au cours des pathologies inflammatoires spécifiques d'organe, telles que l'auto-immunité ou la maladie inflammatoire de l'intestin, l'expression de CMHII est également induite par la cytokine interféron (IFN)-y sur des cellules non hématopoïétiques qui résident dans des tissus enflammés. Les conséquences de ce phénomène sont encore peu comprises. Dans cette étude, nous avons utilisé une souche de souris génétiquement modifiées, qui n'a pas la capacité d'induire l'expression de CMHII sur les cellules non hématopoïétiques, mais a maintenu la régulation normale d'expression de CMHII sur les cellules hématopoïétiques. Nous avons appliqué ces souris à différents modèles d'inflammation intestinale et à un modèle de maladie qui imite la maladie auto-immune de l'inflammation du muscle cardiaque (myocardite) chez l'homme. Nous avons pu montrer que, au cours de l'inflammation intestinale, l'expression du CMHII nonhématopoïétique, ou encore l'expression du CMHII par les cellules épithéliales de l'intestin, confère une protection contre la maladie, en réduisant les cellules immunitaires inflammatoires et en augmentant les cellules Τ régulatrices anti-inflammatoires. Ces résultats pourraient expliquer l'échec des traitements d'anti-IFN-γ dans les maladies intestinales inflammatoires chez l'homme. En revanche, dans la myocardite auto-immune, nos résultats indiquent que la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques du coeur est nécessaire pour l'apparition de la pathologie cardiaque, comme nos souris sont résistantes à la maladie. Toutefois, cela n'est pas dû à un défaut d'activation des lymphocytes T, car les lymphocytes Τ des souris mutantes sont parfaitement capables de promouvoir la maladie après le transfert adoptif dans des animaux de type naturel. Nos résultats suggèrent que, durant les maladies inflammatoires spécifiques d'organe, la présentation d'antigène par des cellules non hématopoïétiques module et contribue au résultat de la réponse immunitaire d'une manière opposée, conférant soit la protection contre la maladie ou sa promotion. Nos résultats pourraient ouvrir la voie à des thérapies qui prennent en compte la contribution de la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques, au cours des maladies inflammatoires spécifiques d'organe. - Les molécules du CMH de classe II (CMHII) sont fondamentales pour la présentation des antigènes aux lymphocytes Τ CD4+, car elles permettent le développement des réponses immunitaires spécifiques de l'antigène. Il est largement admis que l'expression de CMHII est réservée aux cellules présentatrices d'antigènes (CPA). Cependant, dans des conditions inflammatoires, l'expression de CMHII est en principe également induite par l'interféron (IFN)-y sur les cellules non hématopoïétiques, telles que les cellules épithéliales et les cardiomyocytes. Une controverse existe jusqu'à présent au sujet de la fonction de cette présentation d'antigènes non professionnelle, pour savoir si elle favorise la tolérance ou l'immunité dépendante des lymphocytes Τ in vivo. Pour répondre à cette question, nous avons testé des souris qui ne sont pas capables d'induire l'expression du CMHII sur les cellules non hématopoïétiques (souris PIV-/- K14 CIITA Tg) parmi différents modèles murins de pathologies inflammatoires, à savoir les modèles de vaccination pour induire des réponses spécifiques d'antigènes des lymphocytes B, plusieurs modèles de colite et un modèle de myocardite auto-immune expérimental (EAM). Pour cela, nous avons administré à ces souris un modèle de colite atténuée, induite par une infection chronique à Helicobacter hepaticus et par l'administration d'anticorps monoclonaux bloquant le récepteur de l'interleukine (IL)-10 (anti-IL-10R). Dans ce système, nous avons pu observer que l'expression abrogée de CMHII a aggravé la colite bactérienne, soit par les cellules non hématopoïétiques, soit exclusivement par les cellules épithéliales intestinales (CEI) dans un autre modèle murin (souris plV_fl/fl vil-Cre Tg). Ce phénotype du côlon a été associé à une augmentation des fréquences de cellules immunitaires innées, de lymphocytes Th1 CD4+, et d'expression des cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires, y compris l'IFN-γ. Notamment, l'expression défectueuse de CMHII non hématopoïétique a également réduit les cellules Τ régulatrices (Treg) Forkhead box P3 (FoxP3)+, sans influencer les fréquences des cellules innées lymphoïdes et des cellules Th17. Ces résultats suggèrent un rôle tolérogène de CEIs CMHII+ qui contribue à l'homéostasie immunitaire intestinale. En revanche, dans le modèle d'EAM, les souris ayant subi une ablation de CMHII non hématopoïétique étaient résistantes à l'induction de la maladie, alors que la progression de la pathologie cardiaque, dans les souris de type naturel ou hétérozygotes, a été accompagnée par une régulation positive de l'expression de CMHII du myocarde. Cependant, l'inflammation cardiaque pourrait être transférée de manière adoptive depuis des souris amorcées PIV-/- K14 CIITA Tg vers des souris de type naturel, indiquant l'absence de défaut intrinsèque d'amorçage des cellules T CD4+ dans notre modèle de souris. Ces observations impliquent un rôle à jouer pour des cellules CMHII+ non hématopoïétiques résidentes du coeur, dans la promotion active de ΙΈΑΜ. En conclusion, nos résultats, provenant de diverses pathologies inflammatoires spécifiques d'organes, suggèrent un rôle complexe et divergent, soit tolérogène, soit immunogène/ pathologique, pour l'expression de CMHII non hématopoïétique au cours des pathologies inflammatoires. L'expression non professionnelle de CMHII semble influencer le résultat des réponses immunitaires en fonction de différents facteurs, tels que le tissu cible, le(s) type(s) de cellule(s) non hématopoïétique(s) participante(s) et l'origine de l'inflammation. Nos résultats pourraient potentiellement ouvrir la voie à des applications thérapeutiques, qui tiennent compte de la contribution de la présentation d'antigènes par des CPAs non professionnelles, au cours de l'inflammation spécifique d'organe. - MHC class II (MHCII) molecules are fundamental for the presentation of antigens to CD4+ Τ cells, allowing the development of antigen-specific immune responses. It is widely accepted that MHCII expression is restricted to antigen-presenting cells (APC). However, under inflammatory conditions, MHCII expression is typically also induced by interferon (IFN)-y on nonhematopoietic cells such as epithelial cells and cardiomyocytes. So far, it remains controversial whether this nonprofessional antigen-presentation function promotes CD4+ Τ cell-dependent tolerance or immunity in vivo. To address this issue, we utilised mice which lack inducible MHCII expression on nonhematopoietic cells (pIV-/- K14 CIITA Tg mice) in different mouse models of inflammatory pathologies, namely immunisation models to induce antigen-specific Β cell responses, various colitis models and a model of experimental autoimmune myocarditis (EAM). In an attenuated model of colitis induced by chronic Helicobacter hepaticus infection and treatment with anti-interleukin (IL)-10 receptor (anti-IL-10R) monoclonal blocking antibody, we observed that abrogated MHCII expression by nonhematopoietic cells or, in an alternative tamoxifen-inducible mouse model (plV_fl/fl vil-Cre Tg mice), exclusively by intestinal epithelial cells (IEC), exacerbated bacterial-driven colitis, which was associated with increased colonic frequencies of innate immune cells, CD4+ Th1 cells and expression of proinflammatory cytokines and chemokines, including IFN-γ. Notably, defective nonhematopoietic MHCII expression also resulted in reduced Forkhead box P3 (FoxP3)+ regulatory Τ (Treg) cells without influencing innate lymphoid cell (ILC) and Th17 cell frequencies. These findings suggest a tolerogenic role of MHClT lECs to contribute to intestinal immune homeostasis. In contrast, in the EAM model, mice ablated of nonhematopoietic MHCII were resistant to disease induction, whereas progression of cardiac pathology in WT and heterozygous control mice was accompanied by upregulation of myocardial MHCII expression. However, cardiac inflammation could be adoptively transferred from primed pIV-/- K14 CIITA Tg mice into WT mice, indicating no intrinsic defect of CD4+ Τ activation in our mouse model. These observations imply a role for MHCIT heart-resident nonhematopoietic cells in actively promoting EAM. In conclusion, our findings from different organ-specific inflammatory pathologies suggest a complex and diverging role - either tolerogenic or immunogenic/ pathologic - for nonhematopoietic MHCII expression during inflammatory pathologies: Nonprofessional MHCII expression appears to influence the outcome of immune responses depending on 7 factors such as the target tissue, participating non hematopoietic cell type(s) and the origin of inflammation. Our findings may potentially open the way to therapeutic applications taking into account the contribution of antigen presentation by nonprofessional, tissue-resident APCs during organ-specific inflammation.

Dissecting TCR-MHC/peptide complex interactions with A2/peptide multimers incorporating tumor antigen peptide variants: crucial role of interaction kinetics on functional outcomes.

Soluble peptide/MHC-class-I (pMHC) multimers have recently emerged as unique reagents for the study of specific interactions between the pMHC complex and the TCR. Here, we assessed the relative binding efficiency of a panel of multimers incorporating single-alanine-substituted variants of the tumor-antigen-derived peptide MAGE-A10(254-262) to specific CTL clones displaying different functional avidity. For each individual clone, the efficiency of binding of multimers incorporating MAGE-A10 peptide variants was, in most cases, in good although not linear correlation with the avidity of recognition of the corresponding variant. In addition, we observed two types of discrepancies between efficiency of recognition and multimer binding. First, for some peptide variants, efficient multimer binding was detected in the absence of measurable effector functions. Some of these peptide variants displayed antagonist activity. Second, when comparing different clones we found clear discrepancies between the dose of peptide required to obtain half-maximal lysis in CTL assays and the binding efficiency of the corresponding multimers. These discrepancies, however, were resolved when the differential stability of the TCR/pMHC complexes was determined. For individual clones, decreased recognition correlated with increased TCR/pMHC off-rate. TCR/pMHC complexes formed by antagonist ligands displayed off-rates faster than those of TCR/pMHC complexes formed with weak agonists. In addition, when comparing different clones, the efficiency of multimer staining correlated better with relative multimer off-rates than with half-maximal lysis values. Altogether, the data presented here reconcile and extend our previous results on the impact of the kinetics of interaction of TCR with pMHC complexes on multimer binding and underline the crucial role of TCR/pMHC off-rates for the functional outcome of such interactions.

Adaptive divergence of ancient gene duplicates in the avian MHC class II beta.

Gene duplication and neofunctionalization are known to be important processes in the evolution of phenotypic complexity. They account for important evolutionary novelties that confer ecological adaptation, such as the major histocompatibility complex (MHC), a multigene family crucial to the vertebrate immune system. In birds, two MHC class II β (MHCIIβ) exon 3 lineages have been recently characterized, and two hypotheses for the evolutionary history of MHCIIβ lineages were proposed. These lineages could have arisen either by 1) an ancient duplication and subsequent divergence of one paralog or by 2) recent parallel duplications followed by functional convergence. Here, we compiled a data set consisting of 63 MHCIIβ exon 3 sequences from six avian orders to distinguish between these hypotheses and to understand the role of selection in the divergent evolution of the two avian MHCIIβ lineages. Based on phylogenetic reconstructions and simulations, we show that a unique duplication event preceding the major avian radiations gave rise to two ancestral MHCIIβ lineages that were each likely lost once later during avian evolution. Maximum likelihood estimation shows that following the ancestral duplication, positive selection drove a radical shift from basic to acidic amino acid composition of a protein domain facing the α-chain in the MHCII α β-heterodimer. Structural analyses of the MHCII α β-heterodimer highlight that three of these residues are potentially involved in direct interactions with the α-chain, suggesting that the shift following duplication may have been accompanied by coevolution of the interacting α- and β-chains. These results provide new insights into the long-term evolutionary relationships among avian MHC genes and open interesting perspectives for comparative and population genomic studies of avian MHC evolution.

HLA Class I alleles associated with HCV polymorphisms and response to antiviral therapy in HCV genotype 1-infected patients

Aims: The adaptive immune response against hepatitis C virus (HCV) is significantly shaped by the host's composition of HLA alleles. Thus, the HLA phenotype is a critical determinant of viral evolution during adaptive immune pressure. Potential associations of HLA class I alleles with polymorphisms of HCV immune escape variants are largely unknown. Methods: Direct sequence analysis of the genes encoding the HCV proteins E2, NS3 and NS5B in a cohort of 159 patients with chronic HCV genotype 1 infection who were treated with pegylated interferon-alfa 2b and ribavirin in a prospective controlled trial for 48 weeks was exhibited. HLA class I genotyping was performed by strand-specific reverse hybridization with the INNO-LiPA line probe assays for HLA-A and HLA-B and by strand-specific PCR-SSP. We analyzed each amino acid position of HCV proteins using an extension of Fisher's exact test for associations with HLA alleles. In addition, associations of specific HLA alleles with inflammatory activity, liver fibrosis, HCV RNA viral load and virologic treatment outcome were investigated. Results: Separate analyses of HCV subtype 1a and 1b isolates revealed substantially different patterns of HLA-restricted polymorphisms between subtypes. Only one polymorphism within NS5B (V2758x) was significantly associated with HLA B*15 in HCV genotype 1b infected patients (adjusted p=0,048). However, a number of HLA class I-restricted polymorphisms within novel putative HCV CD8+ T cell epitopes (genotype 1a: HLA-A*11 GTRTIASPK1086-1094 [NS3], HLA-B*07 WPAPQGARSL1111-1120 [NS3]; genotype 1b: HLA-A*24 HYAPRPCGI488-496 [E2], HLA-B*44 GENETDVLL530-538 [E2], HLA-B*15 RVFTEAMTRY2757-2766 [NS5B]) were observed with high predicted epitope binding scores assessed by the web-based software SYFPEITHI (>21). Most of the identified putative epitopes were overlapping with already otherwise published epitopes, indicating a high immunogenicity of the accordant HCV protein region. In addition, certain HLA class I alleles were associated with inflammatory activity, stage of liver fibrosis, and sustained virologic response to antiviral therapy. Conclusions: HLA class I restricted HCV sequence polymorphisms are rare. HCV polymorphisms identified within putative HCV CD8+ T cell epitopes in the present study differ in their genomic distribution between genotype 1a and 1b isolates, implying divergent adaptation to the host's immune pressure on the HCV subtype level.

Combining molecular evolution and environmental genomics to unravel adaptive processes of MHC class IIB diversity in European minnows (Phoxinus phoxinus)

Host-pathogen interactions are a major evolutionary force promoting local adaptation. Genes of the major histocompatibility complex (MHC) represent unique candidates to investigate evolutionary processes driving local adaptation to parasite communities. The present study aimed at identifying the relative roles of neutral and adaptive processes driving the evolution of MHC class IIB (MHCIIB) genes in natural populations of European minnows (Phoxinus phoxinus). To this end, we isolated and genotyped exon 2 of two MHCIIB gene duplicates (DAB1 and DAB3) and 1665 amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers in nine populations, and characterized local bacterial communities by 16S rDNA barcoding using 454 amplicon sequencing. Both MHCIIB loci exhibited signs of historical balancing selection. Whereas genetic differentiation exceeded that of neutral markers at both loci, the populations' genetic diversities were positively correlated with local pathogen diversities only at DAB3. Overall, our results suggest pathogen-mediated local adaptation in European minnows at both MHCIIB loci. While at DAB1 selection appears to favor different alleles among populations, this is only partially the case in DAB3, which appears to be locally adapted to pathogen communities in terms of genetic diversity. These results provide new insights into the importance of host-pathogen interactions in driving local adaptation in the European minnow, and highlight that the importance of adaptive processes driving MHCIIB gene evolution may differ among duplicates within species, presumably as a consequence of alternative selective regimes or different genomic context.

Modeling of the TCR-MHC-peptide complex.

The methodology for generating a homology model of the T1 TCR-PbCS-K(d) class I major histocompatibility complex (MHC) class I complex is presented. The resulting model provides a qualitative explanation of the effect of over 50 different mutations in the region of the complementarity determining region (CDR) loops of the T cell receptor (TCR), the peptide and the MHC's alpha(1)/alpha(2) helices. The peptide is modified by an azido benzoic acid photoreactive group, which is part of the epitope recognized by the TCR. The construction of the model makes use of closely related homologs (the A6 TCR-Tax-HLA A2 complex, the 2C TCR, the 14.3.d TCR Vbeta chain, the 1934.4 TCR Valpha chain, and the H-2 K(b)-ovalbumine peptide), ab initio sampling of CDR loops conformations and experimental data to select from the set of possibilities. The model shows a complex arrangement of the CDR3alpha, CDR1beta, CDR2beta and CDR3beta loops that leads to the highly specific recognition of the photoreactive group. The protocol can be applied systematically to a series of related sequences, permitting the analysis at the structural level of the large TCR repertoire specific for a given peptide-MHC complex.

Development and evaluation of antibody-MHC/peptide conjugates as a new form of cancer immunotherapy

Summary One of the major goals of cancer immunotherapy is the induction of a specific and effective antitumor cytotoxic T lymphocyte (CTL) response. However, the downregulation of Class I Major Histocompatibility Complexes (MHC) expression and the low level of tumor peptide presentation on tumor cell surface, ás well as the low immunogenicity of tumor specific antigens, limit the effectiveness of anti-tumor CTL responses. On the other hand, monoclonal antibodies, which bind with high affinity to tumor cell surface markers, are powerful tumor targeting tools. However, their capacity to .kill cancer cells is limited and mAb cancer treatments usually require the addition of different form of chemotherapy. The new cancer immunotherapy strategy described herein combines the advantage of the high tumor targeting capacity of monoclonal antibodies (mAb) with the powerful cytotoxicity of CD8 T lymphocytes directed against highly antigenic peptide-MHC complexes. Monoclonal antibody Fab fragments directed against a cell surface tumor associated antigen (TAA) are chemically coupled to soluble MHC class I complexes carrying a highly antigenic peptide. Antibody guided targeting and oligomerization of numerous antigenic class IMHC/peptide complexes on tumor cell surfaces can redirect the cytotoxicity of peptide-specific CD8 T cells towards target cancer cells. After the description of the production of murine anti-tumor xMHC/peptide conjugates in the first part of this thesis, the therapeutic potential of such conjugates were sequentially investigated in different syngeneic tumor mouse models. As a first proof of principle, transgenic OT-1 mice and later CEA transgenic C57BL/6 (B6) mice, adoptively transferred with OT-1 spleen cells and immunized with ovalbumin, were used as a model of high frequency of ova peptide specific T cells. In these mice, growth inhibition and regression of palpable colon carcinoma expressing CEA, were obtained by systemic injection of anti-CEA Fab/H-2Kb/ova peptide conjugates. Next, LCMV virus and influenza virus infection of B6 mice were used as viral models to redirect natural antiviral CTL responses to tumors via conjugates loaded with viral peptides. We showed that in mice infected with the LCMV virus, subcutaneous CEA-expressing tumor cells were inhibited by the H2Db/GP33 restricted anti-viral CTL response when preincubated before grafting with anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 peptide conjugates. In mice infected with the influenza virus, lung metastases expressing the HER2 antigen were inhibited by the H-2Db/NP366 restricted CTLs response when preincubated before injection with anti-Her2 Fab-H-2Db/NP366 peptide conjugates. In the last chapter, the stability of the peptide in the anti-CEA Fab-H-2Db/GP33 conjugates was improved by the covalent photocross-link of the GP33 peptide in the H-2Db MHC groove. Thus, LCMV immune mice could reject CEA expressing tumors when treated with systemic injections of anti-CEA FabH-2Db/GP33 cross-linked conjugates. These results are encouraging for the potential application of this strategy in clinic. Such conjugates could be used alone in patients boosted by the relevant virus, or used in combination with existing T cell based ìmmunotherapy. Résumé Une des principales approches utilisées dans l'immunothérapie contre le cancer consiste en l'induction d'une réponse T cytotoxique (CTL) spécifiquement dirigée contre la tumeur. Cependant, le faible niveau d'expression des complexes majeurs d'histocompatibilité de classe I (CMH I) et de présentation des peptides tumoraux à la surface des cellules cancéreuses ainsi que la faible immunogenicité des antigens tumoraux, limitent l'efficacité de la réponse CTL. D'autre part,. l'injection d'anticorps monoclonaux (mAb), se liant avec une haute affinité aux marqueurs de surface des cellules tumorales, a fourni des résultats cliniques encourageant. Cependant l'efficacité de ces mAbs contre des tumeur solides reste limitée et necessite souvent l'addition de chimiotherapie. La nouvelle stratégie thérapeutique décrite dans ce travail associe le fort pouvoir de localisation des anticorps monoclonaux et le fort pouvoir cytotoxique des lymphocytes T CD8+. Des fragments Fab d'anticorps monoclonaux, dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, ont été chimiquement couplés à des CMH I solubles, portant un peptide fortement antigénique. Le ciblage et l'oligomérisation à la surface des cellules tumorales de nombreux CMH I présentant un peptide antigénique, va réorienter la cytotoxicité des cellules T CD8+ spécifiques du peptide présenté, vers les cellules tumorales cibles. Après une description de la production de conjugé anti-tumeur x CMH Upeptide dans la première partie de cette thèse, le potentiel thérapeutique de tels conjugés a été successivement étudiés in vivo dans différents modèles de tumeur syngénéiques. Tout d'abord, des souris OT-1 transgéniques, puis des souris C57BL/6 (B6) transférées avec des cellules de rate OT-1 puis immunisées avec l'ovalbumine, ont été employées comme modèle de haute fréquence de cellules T CD8+ spécifiques du peptide ova. Chez ces souris, l'inhibition de la croissance et la régression de nodules palpables de carcinomes exprimant l'antigène caccino embryonaire (ACE), ont été obtenues par l'injection systémique de conjugés anti-ACE Fab/H-2Kb/ova. Par la suite, l'infection de souris B6 par le virus LCMV et par le virus de la grippe, ont été utilisés comme modèles viraux pour redirigées des réponses anti-virales naturelles vers les tumeurs, en utilisant des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré que .chez les souris infectées par le LCMV, la croissance de carcinome sous-cutané est empêchée par la réponse anti-virale, spécifique du complexe H2Db/GP33, lorsque les cellules tumorales greffées sont pré-incubées avec des conjugés anti-CEA Fab-H-2Db/GP33. Dans le cas de souris infectées par le virus de la grippe, la métastatisation de mélanomes pulmonaires exprimant l'antigène HER-2 est inhibée par la réponse anti-virale spécifique du complexe H-2Db/NP366, après pré-incubation des cellules tumorales avec des conjugés anti-Her2 FabxH-2Db/NP366. Dans le dernier chapitre, la liaison covalente du peptide GP33 dans le complexe H-2Db a amélioré la stabilité des conjugés correspondants et a permis le traitement systémique de souris greffées avec des tumeurs exprimant l'ACE et infectées par le LCMV. L'ensemble de ces résultats sont encourageant pour l'application de cette strategie en clinique. De tels conjugués pourraient être employés seuls ou en combinaison avec des protocols d'immunisation peptidique anti-tumoral. Résumé pour un large public Dans les pays industrialisés, le cancer se situe au deuxième rang des causes de mortalité après les maladies cardiovasculaires. Les principaux traitement de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches mises en oeuvre pour la lutte contre le cancer. Elle peut être humorale, et s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la proliferation des cellules tumorales exprimant l'antigène. Certains sont utilisés en clinique pour le traitement de lymphomes, de carcinomes de l'ovaire et du sein ou encore de carcinomes metastatiques du côlon. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements exigent souvent d'être combiner avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et reposer sur une démarche de type vaccinal, consistant à générer des lymphocytes T cytotoxiques (cytotoxic T lymphocytes :CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Or les cellules tumorales ne presentent pas efficacement les peptides antigèniques, car elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des antigènes d'histocompatibilité de classe I, des molécules d'adhésion et des cytokines costimulatrices, et par une faible expression des antigènes associés aux tumeurs. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL specifiquement dirigés contre des antigens tumoraux, les régressions tumorales obtenus grace à ces vaccinations sont relativement rares. Alors que chez les personnes atteintes du cancer on observe l'instauration d'une tolérance immunitaire vis-à-vis de la tumeur, à l'inverse, notre systeme immunitaire reste parfaitement capable de combattre des infection virales classiques, tels que la grippe, qui font aussi appel à une réponse T cytotoxique. Notre groupe de recherche a donc eu l'idee de développer une nouvelle approche thérapeutique où une réponse immunitaire anti-virale très efficace serait redirigée vers les tumeurs par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons chimiquement couplés des fragments d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes surexprimés à la surface de cellules tumorales, à des CMH I portant un peptide viral antigénique. Les cellules tumorales, ciblées par le fragment anticorps et couvertes d' antigènes viraux présentés par des molécules de CMH I, peuvent ainsi tromper les lymphocytes cytotoxiques anti-viraux qui vont détruire les cellules tumorales comme si elles étaient infectées par le virus. Suite à des résultats prometteurs obtenus in vitro avec différents conjugués anticorps-CMH humain de type HLA.A2/peptide Flu, le but du projet était de tester in vivo des conjugués anticorps-CMH I murins sur des modèles expérimentaux de souris. Tout d'abord, des souris transgéniques pour un recepteur T specifique du peptide ova, puis des transferts adoptifs de ces cellules T specifiques dans des souris immunocompétentes, ont été choisi comme modèle de haute fréquence des cellules T spécifiques, et ont permi de valider le principe de la strategie in vivo. Puis, deux modèles viraux ont été elaboré avec le virus LCMV et le virus Influenza, pour réorienter des réponses antivirales naturelles vers les tumeurs grâce à des conjugés chargés avec des peptides viraux. Nous avons montré la grande capacité de nos conjugués à rediriger des réponses cytotoxiques vers les tumeurs et inhiber la croissance de tumeurs syngénéiques sous cutanés et pulmonaires. Ces résultats d'inhibition tumorales obtenus dans des souris immunocompétentes, grâce à l'injection de conjugués anticorps xCMH/peptide et réorientant deux réponses antivirales différentes vers deux modèles tumoraux syngeneiques, sont encourageant pour l'application de cette nouvelle stratégie en clinique.

Functional avidity of tumor antigen-specific CTL recognition directly correlates with the stability of MHC/peptide multimer binding to TCR.

Avidity of Ag recognition by tumor-specific T cells is one of the main parameters that determines the potency of a tumor rejection Ag. In this study we show that the relative efficiency of staining of tumor Ag-specific T lymphocytes with the corresponding fluorescent MHC class I/peptide multimeric complexes can considerably vary with staining conditions and does not necessarily correlate with avidity of Ag recognition. Instead, we found a clear correlation between avidity of Ag recognition and the stability of MHC class I/peptide multimeric complexes interaction with TCR as measured in dissociation kinetic experiments. These findings are relevant for both identification and isolation of tumor-reactive CTL.

Isolation and characterization of major histocompatibility complex (MHC) class II B genes in the Barn owl (Aves: Tyto alba)

We isolated major histocompatibility complex class II B (MHCIIB) genes in the Barn owl (Tyto alba). A PCR-based approach combined with primer walking on genomic and complementary DNA as well as Southern blot analyses revealed the presence of two MHCIIB genes, both being expressed in spleen, liver, and blood. Characteristic structural features of MHCIIB genes as well as their expression and high non-synonymous substitution rates in the region involved in antigen binding suggest that both genes are functional. MHC organization in the Barn owl is simple compared to passerine species that show multiple duplications, and resembles the minimal essential MHC of chicken.