Glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor deficiency leads to modifications of trabecular bone volume and quality in mice.

A role for the gastro-intestinal tract in controlling bone remodeling is suspected since serum levels of bone remodeling markers are affected rapidly after a meal. Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) represents a suitable candidate in mediating this effect. The aim of the present study was to investigate the effect of total inhibition of GIP signaling on trabecular bone volume, microarchitecture and quality. We used GIP receptor (GIPR) knockout mice and investigated trabecular bone volume and microarchitecture by microCT and histomorphometry. GIPR-deficient animals at 16 weeks of age presented with a significant (20%) increase in trabecular bone mass accompanied by an increase (17%) in trabecular number. In addition, the number of osteoclasts and bone formation rate was significantly reduced and augmented, respectively in these animals when compared with wild-type littermates. These modifications of trabecular bone microarchitecture are linked to a remodeling in the expression pattern of adipokines in the GIPR-deficient mice. On the other hand, despite significant enhancement in bone volume, intrinsic mechanical properties of the bone matrix was reduced as well as the distribution of bone mineral density and the ratio of mature/immature collagen cross-links. Taken together, these results indicate an increase in trabecular bone volume in GIPR KO animals associated with a reduction in bone quality.

Induction in transgenic mice of HLA-A2.1-restricted cytotoxic T cells specific for a peptide sequence from a mutated p21ras protein.

Cytotoxic T cells (CTL) recognize short peptides that are derived from the proteolysis of endogenous cellular proteins and presented on the cell surface as a complex with MHC class I molecules. CTL can recognize single amino acid substitutions in proteins, including those involved in malignant transformation. The mutated sequence of an oncogene may be presented on the cell surface as a peptide, and thus represents a potential target antigen for tumour therapy. The p21ras gene is mutated in a wide variety of tumours and since the transforming mutations result in amino acid substitutions at positions 12, 13 and 61 of the protein, a limited number of ras peptides could potentially be used in the treatment of a wide variety of malignancies. A common substitution is Val for Gly at position 12 of p21ras. In this study, we show that the peptide sequence from position 5 to position 14 with Val at position 12-ras p5-14 (Val-12)-has a motif which allows it to bind to HLA-A2.1. HLA-A2.1-restricted ras p5-14 (Val-12)-specific CTL were induced in mice transgenic for both HLA-A2.1 and human beta2-microglobulin after in vivo priming with the peptide. The murine CTL could recognize the ras p5-14 (Val-12) peptide when they were presented on both murine and human target cells bearing HLA-A2.1. No cross-reactivity was observed with the native peptide ras p5-14 (Gly-12), and this peptide was not immunogenic in HLA-A2.1 transgenic mice. This represents an interesting model for the study of an HLA-restricted CD8 cytotoxic T cell response to a defined tumour antigen in vivo.

Reduced Prostasin (CAP1/PRSS8) Activity Eliminates HAI-1 and HAI-2 Deficiency-Associated Developmental Defects by Preventing Matriptase Activation.

Loss of either hepatocyte growth factor activator inhibitor (HAI)-1 or -2 is associated with embryonic lethality in mice, which can be rescued by the simultaneous inactivation of the membrane-anchored serine protease, matriptase, thereby demonstrating that a matriptase-dependent proteolytic pathway is a critical developmental target for both protease inhibitors. Here, we performed a genetic epistasis analysis to identify additional components of this pathway by generating mice with combined deficiency in either HAI-1 or HAI-2, along with genes encoding developmentally co-expressed candidate matriptase targets, and screening for the rescue of embryonic development. Hypomorphic mutations in Prss8, encoding the GPI-anchored serine protease, prostasin (CAP1, PRSS8), restored placentation and normal development of HAI-1-deficient embryos and prevented early embryonic lethality, mid-gestation lethality due to placental labyrinth failure, and neural tube defects in HAI-2-deficient embryos. Inactivation of genes encoding c-Met, protease-activated receptor-2 (PAR-2), or the epithelial sodium channel (ENaC) alpha subunit all failed to rescue embryonic lethality, suggesting that deregulated matriptase-prostasin activity causes developmental failure independent of aberrant c-Met and PAR-2 signaling or impaired epithelial sodium transport. Furthermore, phenotypic analysis of PAR-1 and matriptase double-deficient embryos suggests that the protease may not be critical for focal proteolytic activation of PAR-2 during neural tube closure. Paradoxically, although matriptase auto-activates and is a well-established upstream epidermal activator of prostasin, biochemical analysis of matriptase- and prostasin-deficient placental tissues revealed a requirement of prostasin for conversion of the matriptase zymogen to active matriptase, whereas prostasin zymogen activation was matriptase-independent.

Transcriptional regulation of CD4 gene expression by T cell factor-1/beta-catenin pathway.

By interacting with MHC class II molecules, CD4 facilitates lineage development as well as activation of Th cells. Expression of physiological levels of CD4 requires a proximal CD4 enhancer to stimulate basic CD4 promoter activity. T cell factor (TCF)-1/beta-catenin pathway has previously been shown to regulate thymocyte survival via up-regulating antiapoptotic molecule Bcl-xL. By both loss and gain of function studies, in this study we show additional function of TCF-1/beta-catenin pathway in the regulation of CD4 expression in vivo. Mice deficient in TCF-1 displayed significantly reduced protein and mRNA levels of CD4 in CD4+ CD8+ double-positive (DP) thymocytes. A transgene encoding Bcl-2 restored survival but not CD4 levels of TCF-1(-/-) DP cells. Thus, TCF-1-regulated survival and CD4 expression are two separate events. In contrast, CD4 levels were restored on DP TCF-1(-/-) cells by transgenic expression of a wild-type TCF-1, but not a truncated TCF-1 that lacks a domain required for interacting with beta-catenin. Furthermore, forced expression of a stabilized beta-catenin, a coactivator of TCF-1, resulted in up-regulation of CD4. TCF-1 or stabilized beta-catenin greatly stimulated activity of a CD4 reporter gene driven by a basic CD4 promoter and the CD4 enhancer. However, mutation of a potential TCF binding site located within the enhancer abrogated TCF-1 and beta-catenin-mediated activation of CD4 reporter. Finally, recruitment of TCF-1 to CD4 enhancer was detected in wild-type but not TCF-1 null mice by chromatin-immunoprecipitation analysis. Thus, our results demonstrated that TCF/beta-catenin pathway enhances CD4 expression in vivo by recruiting TCF-1 to stimulate CD4 enhancer activity.

The beta-catenin--TCF-1 pathway ensures CD4(+)CD8(+) thymocyte survival.

The association of trans-acting T cell factors (TCFs) or lymphoid enhancer factor 1 (LEF-1) with their coactivator beta-catenin mediates transient transcriptional responses to extracellular Wnt signals. We show here that T cell maturation depends on the presence of the beta-catenin--binding domain in TCF-1. This domain is necessary to mediate the survival of immature CD4(+)CD8(+) double-positive (DP) thymocytes. Accelerated spontaneous thymocyte death in the absence of TCF-1 correlates with aberrantly low expression of the anti-apoptotic protein Bcl-x(L). Increasing anti-apoptotic effectors in thymocytes by the use of a Bcl-2 transgene rescued TCF-1-deficient DP thymocytes from apoptosis. Thus, TCF-1, upon association with beta-catenin, transiently ensures the survival of immature T cells, which enables them to generate and edit T cell receptor (TCR) alpha chains and attempt TCR-mediated positive selection.

Positive and negative roles of the trans-acting T cell factor-1 for the acquisition of distinct Ly-49 MHC class I receptors by NK cells.

Members of the Ly-49 gene family code for class I MHC-specific receptors that regulate NK cell function. Due to a combinatorial distribution of Ly-49 receptors, NK cells display considerable clonal heterogeneity. The acquisition of one Ly-49 receptor, Ly-49A is strictly dependent on the transcriptional trans-acting factor T cell-specific factor-1 (TCF-1). Indeed, TCF-1 binds to two sites in the Ly-49a promoter and regulates its activity, suggesting that the Ly-49a gene is a direct TCF-1 target. TCF-1 deficiency resulted in the altered usage of additional Ly-49 receptors. We show in this study, using TCF-1 beta(2)-microglobulin double-deficient mice, that these repertoire alterations are not due to Ly-49/MHC class I interactions. Our findings rather suggest a TCF-1-dependent, cell autonomous effect on the acquisition of multiple Ly-49 receptors. Besides reduced receptor usage (Ly-49A and D), we also observed no effect (Ly-49C) and significantly expanded (Ly-49G and I) receptor usage in the absence of TCF-1. These effects did not in all cases correlate with the presence of TCF binding sites in the respective proximal promoter. Therefore, besides TCF-1 binding to the proximal promoter, Ly-49 acquisition may also be regulated by TCF-1 binding to more distant cis-acting elements and/or by regulating the expression of additional trans-acting factors. Consistent with the observed differential, positive or negative role of TCF-1 for Ly-49 receptor acquisition, reporter gene assays revealed the presence of an inducing as well as a repressing TCF site in certain proximal Ly-49 promoters. These findings reveal an important role of TCF-1 for the formation of the NK cell receptor repertoire.

TNF-alpha-dependent loss of IKKbeta-deficient myeloid progenitors triggers a cytokine loop culminating in granulocytosis.

Loss of IκB kinase (IKK) β-dependent NF-κB signaling in hematopoietic cells is associated with increased granulopoiesis. Here we identify a regulatory cytokine loop that causes neutrophilia in Ikkβ-deficient mice. TNF-α-dependent apoptosis of myeloid progenitor cells leads to the release of IL-1β, which promotes Th17 polarization of peripheral CD4(+) T cells. Although the elevation of IL-17 and the consecutive induction of granulocyte colony-stimulating factor compensate for the loss of myeloid progenitor cells, the facilitated induction of Th17 cells renders Ikkβ-deficient animals more susceptible to the development of experimental autoimmune encephalitis. These results unravel so far unanticipated direct and indirect functions for IKKβ in myeloid progenitor survival and maintenance of innate and Th17 immunity and raise concerns about long-term IKKβ inhibition in IL-17-mediated diseases.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

TLR 2 modulates inflammation in zymosan-induced arthritis in mice

Résumé L'objectif de cette étude est la compréhension des mécanismes sous-jacents à l'inflammation articulaire dans un modèle murin d'arthrite induite par le zymosan (ZIA). En particulier, la participation du récepteur Toll 2 (TLR2) et du complément C3 a été recherchée. L'inflammation articulaire a été quantifiée par l'accumulation de Technetium (Tc) in vivo, et par histologie des articulations arthritiques. Les réponses humorales et cellulaires induites par le zymosan ont été quantifiées par la prolifération lymphocytaire in vitro et par la mesure de la production d'anticorps dirigés contre le zymosan in vivo. L'inflammation associée à l'arthrite induite au zymosan est, d'après le Tc-uptake, d'aspect biphasique, avec un pic après 1 jour, puis une deuxième phase plus tardive. La deuxième phase persiste jusqu'au 24 ème jour et est associée au développement d'une immunité spécifique contre le zymosan. Les souris déficientes pour TLR-2 présentent une réduction significative de l'inflammation articulaire précoce (jour 1) et tardive (jour 24), ainsi qu'une nette diminution de l'infiltrat inflammatoire dans la membrane synoviale. De plus, la prolifération de cellules du ganglion lymphatique ainsi que le taux d'IgG dirigés contre le zymosan sont diminués de façon significative après 25 jour d'arthrite chez les souris déficientes en TLR2 par rapport aux souris sauvages contrôles. Par contraste, chez les souris déficientes pour C3 on n'observe pas de différence dans l'uptake de Tc ou le scoring histologique par rapport à la lignée sauvage. Ces résultats montrent que l'arthrite induite au zymosan n'est pas seulement un modèle d'inflammation aigue, mais que l'inflammation synoviale persiste même après 25 jours. Ce modèle implique à la fois des mécanismes d'immunité innée et acquise. Le signalling via TLR 2 semble jouer in rôle dans l'immunité au zymosan et pourrait être responsable de la nature biphasique de ce modèle d'arthrite. Abstract The interplay between the innate and acquired immune systems in chronic inflammation is not well documented. We have investigated the mechanisms of inflammation in murine zymosan-induced arthritis (ZIA) in the light of recent data on the roles of Toll-like receptor 2 (TLR2) and Dentin-1 in the activation of monocyte/macrophages by zymosan. The severity of inflammation, joint histology, lymphocyte proliferation and antibody production in response to zymosan were analyzed in mice deficient in TLR2 and complement C3, and the effects of Dentin-1 inhibition by laminarin were studied. In comparison with wild-type animals, TLR2-deficient mice showed a significant decrease in the early (day 1) and late phases (day 24) of joint inflammation. C3-deficient mice showed no differences in technetium uptake or histological scoring. TLR2-deficient mice also showed a significant decrease in lymph node cell proliferation in response to zymosan and a lower IgG antibody response to zymosan at day 25 in comparison with wild-type controls, indicating that TLR2 signalling has a role in the development of acquired immune responses to zymosan. Although laminarin, a soluble β-glucan, was able to significantly inhibit zymosan uptake by macrophages in vitro, it had no effect on ZIA in vivo. These results show that ZIA is more prolonged than was originally described and involves both the innate and acquired immune pathways. C3 does not seem to have a major role in this model of joint inflammation.

Function of TRADD in tumor necrosis factor receptor 1 signaling and in TRIF-dependent inflammatory responses.

Tumor necrosis factor receptor 1 (TNFR1) and Toll-like receptors (TLRs) regulate immune and inflammatory responses. Here we show that the TNFR1-associated death domain protein (TRADD) is critical in TNFR1, TLR3 and TLR4 signaling. TRADD deficiency abrogated TNF-induced apoptosis, prevented recruitment of the ubiquitin ligase TRAF2 and ubiquitination of the adaptor RIP1 in the TNFR1 signaling complex, and considerably inhibited but did not completely abolish activation of the transcription factor NF-kappaB and mitogen-activated protein kinases 'downstream' of TNFR1. TRIF-dependent cytokine production induced by the synthetic double-stranded RNA poly(I:C) and lipopolysaccharide was lower in TRADD-deficient mice than in wild-type mice. Moreover, TRADD deficiency inhibited poly(I:C)-mediated RIP1 ubiquitination and activation of NF-kappaB and mitogen-activated protein kinase signaling in fibroblasts but not in bone marrow macrophages. Thus, TRADD is an essential component of TNFR1 signaling and has a critical but apparently cell type-specific function in TRIF-dependent TLR responses.

Deletion of Sirt3 does not affect atherosclerosis but accelerates weight gain and impairs rapid metabolic adaptation in LDL receptor knockout mice: implications for cardiovascular risk factor development.

Sirt3 is a mitochondrial NAD(+)-dependent deacetylase that governs mitochondrial metabolism and reactive oxygen species homeostasis. Sirt3 deficiency has been reported to accelerate the development of the metabolic syndrome. However, the role of Sirt3 in atherosclerosis remains enigmatic. We aimed to investigate whether Sirt3 deficiency affects atherosclerosis, plaque vulnerability, and metabolic homeostasis. Low-density lipoprotein receptor knockout (LDLR(-/-)) and LDLR/Sirt3 double-knockout (Sirt3(-/-)LDLR(-/-)) mice were fed a high-cholesterol diet (1.25 % w/w) for 12 weeks. Atherosclerosis was assessed en face in thoraco-abdominal aortae and in cross sections of aortic roots. Sirt3 deletion led to hepatic mitochondrial protein hyperacetylation. Unexpectedly, though plasma malondialdehyde levels were elevated in Sirt3-deficient mice, Sirt3 deletion affected neither plaque burden nor features of plaque vulnerability (i.e., fibrous cap thickness and necrotic core diameter). Likewise, plaque macrophage and T cell infiltration as well as endothelial activation remained unaltered. Electron microscopy of aortic walls revealed no difference in mitochondrial microarchitecture between both groups. Interestingly, loss of Sirt3 was associated with accelerated weight gain and an impaired capacity to cope with rapid changes in nutrient supply as assessed by indirect calorimetry. Serum lipid levels and glucose tolerance were unaffected by Sirt3 deletion in LDLR(-/-) mice. Sirt3 deficiency does not affect atherosclerosis in LDLR(-/-) mice. However, Sirt3 controls systemic levels of oxidative stress, limits expedited weight gain, and allows rapid metabolic adaptation. Thus, Sirt3 may contribute to postponing cardiovascular risk factor development.

Genetically resistant mice lacking interleukin-12 are susceptible to infection with Leishmania major and mount a polarized Th2 cell response.

Mice with homologous disruption of the gene coding for either the p35 subunit or the p40 subunit of interleukin-12 (IL-12) and derived from a strain genetically resistant to infection with Leishmania major have been used to study further the role of this cytokine in resistance to infection and the differentiation of functional CD4+ T cell subsets in vivo. Wild-type 129/Sv/Ev mice are resistant to infection with L. major showing only small lesions which resolve spontaneously within a few weeks and develop a type 1 CD4+ T cell response. In contrast, mice lacking bioactive IL-12 (IL-12p35-/- and IL-12p40-/-) developed large, progressing lesions. Whereas resistant mice were able to mount a delayed-type hypersensitivity (DTH) response to Leishmania antigen, susceptible BALB/c mice as well as IL-12-deficient 129/Sv/Ev mice did not show any DTH reaction. To characterize the functional phenotype of CD4+ T cells triggered in infected wild-type mice and IL-12-deficient mice, the expression of mRNA for interferon-gamma (IFN-gamma) and interleukin-4 (IL-4) in purified CD4+ lymph node cells was analyzed. Wild-type 129/Sv/Ev mice showed high levels of mRNA for IFN-gamma and low levels of mRNA for IL-4 which is indicative of a Th1 response. In contrast, IL-12- deficient mice and susceptible BALB/c mice developed a strong Th2 response with high levels of IL-4 mRNA and low levels of IFN-gamma mRNA in CD4+ T cells. Similarly, lymph node cells from infected wild-type 129 mice produced predominantly IFN-gamma in response to stimulation with Leishmania antigen in vitro whereas lymph node cells from IL-12-deficient mice and susceptible BALB/c mice produced preferentially IL-4. Taken together, these results confirm in vivo the importance of IL-12 in induction of Th1 responses and protective immunity against L. major.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Species-Specific Recognition of Aspergillus fumigatus by Toll-like Receptor 1 and Toll-like Receptor 6.

Background. Aspergillus fumigatus causes invasive aspergillosis, a potentially fatal infection in oncohematological patients. Innate immune detection of A. fumigatus involves Toll-like receptor (TLR) 4 and TLR2, which forms a heterodimer with either TLR1 or TLR6. The role of those coreceptors in Aspergillus sensing is unknown. Methods. Cytokine production was measured in bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from wild-type (WT) and TLR-deficient mice after incubation with a WT and an immunogenic RodA-deficient (ΔrodA-47) strain of A. fumigatus and in lungs from these mice after intranasal mold inoculation. Aspergillus fumigatus-mediated NF-κB activation was measured in HEK293T cells transfected with plasmids expressing mouse or human TLRs. Results. Bone marrow-derived macrophages from TLR1- and TLR6-deficient mice produced lower amounts of interleukin 12p40, CXCL2, interleukin 6, and tumor necrosis factor α than BMDMs from WT mice after stimulation with A. fumigatus. Lungs from TLR1- and TLR6-deficient mice had diminished CXCL1 and CXCL2 production and increased fungal burden after intranasal inoculation of ΔrodA A. fumigatus compared with lungs from WT mice. ΔrodA strain-mediated NF-κB activation was observed in HEK293T cells expressing mouse TLR2/1, mouse TLR2/6, and human TLR2/1 but not human TLR2/6. Conclusions. Innate immune detection of A. fumigatus is mediated by TLR4 and TLR2 together with TLR1 or TLR6 in mice and TLR1 but not TLR6 in humans.

Inactivation of Notch 1 in immature thymocytes does not perturb CD4 or CD8T cell development.

Notch proteins influence cell-fate decisions in many developing systems. Several gain-of-function studies have suggested a critical role for Notch 1 signaling in CD4-CD8 lineage commitment, maturation and survival in the thymus. However, we show here that tissue-specific inactivation of the gene encoding Notch 1 in immature (CD25+CD44-)T cell precursors does not affect subsequent thymocyte development. Neither steady-state numbers nor the rate of production of CD4+ and CD8+ mature thymocytes is perturbed in the absence of Notch 1. In addition, Notch 1-deficient thymocytes are normally sensitive to spontaneous or glucocorticoid-induced apoptosis. In contrast to earlier reports, these data formally exclude an essential role for Notch 1 in CD4-CD8 lineage commitment, maturation or survival.