A single copy of a virus-derived transgene encoding hairpin RNA gives immunity to barley yellow dwarf virus

Barley yellow dwarf virus-PAV (BYDV-PAV) is the most serious and widespread virus of cereals worldwide. Natural resistance genes against this luteovirus give inadequate control, and previous attempts to introduce synthetic resistance into cereals have produced variable results. In an attempt to generate barley with protection against BYDV-PAV, plants were transformed with a transgene designed to produce hairpin (hp)RNA containing BYDV-PAV sequences. From 25 independent barley lines transformed with the BYDV-PAV hpRNA construct, nine lines showed extreme resistance to the virus and the majority of these contained a single transgene. In the progeny of two independent transgenic lines, inheritance of a single transgene consistently correlated with protection against BYDV-PAV. This protection was rated as immunity because the virus could not be detected in the challenged plants by ELISA nor recovered by aphid feeding experiments. In the field, BYDV-PAV is sometimes associated with the related luteovirus Cereal yellow dwarf virus-RPV (CYDV-RPV). When the transgenic plants were challenged with BYDV-PAV and CYDV-RPV together, the plants were susceptible to CYDV-RPV but immune to BYDV-PAV. This shows that the immunity is virus-specific and not broken down by the presence of CYDV. It suggests that CYDV-RPV does not encode a silencing-suppressor gene or that its product does not protect BYDV-PAV against the plant's RNAi-like defence mechanism. Either way, our results indicate that the BYDV-PAV immunity will be robust in the field and is potentially useful in minimizing losses in cereal production worldwide.

Electrochemical measurement of hydrogen peroxide in plasma: Evaluation of freshwater prawn (Macrobrachium rosenbergii) and crucian carp (Cyprinus carpio) phagocytes under natural conditions

An electrochemical technique for the real-time detection of hydrogen peroxide (H2O2) was employed to describe respiratory burst activity (RBA) of phagocytes in plasma which can be used to evaluate the ability of immune system and disease resistance. The method is based upon the electric current changes, by redox reaction on platinum electrode of extracellular hydrogen peroxide (H2O2) released from phagocytes stimulated by the zymosan at 680 mV direct current (d.c.). Compared with the control, activation of respiratory burst by zymosan particles results in a high amperometric response, and a current peak was obtained during the whole monitoring process. The peak current was proved by addition Of Cu2+ and other controls, to be the result of intense release of H2O2 from phagocytes. The peak area was calculated and used to evaluate the quantity of effective H2O2, which represents the quantity of H2O2 beyond the clearance of related enzymes in plasma. According to Faraday's law, the phagocytes' ability of prawns to generate effective H2O2 was evaluated from 1.253 x 10(-14) mol/cell to 6.146 x 10(-14) mol/cell, and carp from 1.689 x 10(-15) Mol/Cell to 7.873 x 10(-1)5 mol/cell. This method is an acute and quick detection of extracellular effective H2O2 in plasma and reflects the capacity of phagocytes under natural conditions, which could be applied for selecting species and parents with high immunity for breeding in aquaculture. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Plasmid biology of natural Lactococcus lactis strains and molecular mechanisms of bacteriophage-host interaction

Lacticin 3147, enterocin AS-48, lacticin 481, variacin, and sakacin P are bacteriocins offering promising perspectives in terms of preservation and shelf-life extension of food products and should find commercial application in the near future. The studies detailing their characterization and bio-preservative applications are reviewed. Transcriptomic analyses showed a cell wall-targeted response of Lactococcus lactis IL1403 during the early stages of infection with the lytic bacteriophage c2, which is probably orchestrated by a number of membrane stress proteins and involves D-alanylation of membrane lipoteichoic acids, restoration of the physiological proton motive force disrupted following bacteriophage infection, and energy conservation. Sequencing of the eight plasmids of L. lactis subsp. cremoris DPC3758 from raw milk cheese revealed three anti-phage restriction/modification (R/M) systems, immunity/resistance to nisin, lacticin 481, cadmium and copper, and six conjugative/mobilization regions. A food-grade derivative strain with enhanced bacteriophage resistance was generated via stacking of R/M plasmids. Sequencing and functional analysis of the four plasmids of L. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis DPC3901 from raw milk cheese revealed genes novel to Lactococcus and typical of bacteria associated with plants, in addition to genes associated with plant-derived lactococcal strains. The functionality of a novel high-affinity regulated system for cobalt uptake was demonstrated. The bacteriophage resistant and bacteriocin-producing plasmid pMRC01 places a metabolic burden on lactococcal hosts resulting in lowered growth rates and increased cell permeability and autolysis. The magnitude of these effects is strain dependent but not related to bacteriocin production. Starters’ acidification capacity is not significantly affected. Transcriptomic analyses showed that pMRC01 abortive infection (Abi) system is probably subjected to a complex regulatory control by Rgg-like ORF51 and CopG-like ORF58 proteins. These regulators are suggested to modulate the activity of the putative Abi effectors ORF50 and ORF49 exhibiting topology and functional similarities to the Rex system aborting bacteriophage λ lytic growth.

Anthrax lethal toxin and the induction of CD4 T cell immunity

Bacillus anthracis secretes exotoxins which act through several mechanisms including those that can subvert adaptive immunity with respect both to antigen presenting cell and T cell function. The combination of Protective Antigen (PA) and Lethal Factor (LF) forming Lethal Toxin (LT), acts within host cells to down-regulate the mitogen activated protein kinase (MAPK) signaling cascade. Until recently the MAPK kinases were the only known substrate for LT; over the past few years it has become evident that LT also cleaves Nlrp1, leading to inflammasome activation and macrophage death. The predicted downstream consequences of subverting these important cellular pathways are impaired antigen presentation and adaptive immunity. In contrast to this, recent work has indicated that robust memory T cell responses to B. anthracis antigens can be identified following natural anthrax infection. We discuss how LT affects the adaptive immune response and specifically the identification of B. anthracis epitopes that are both immunogenic and protective with the potential for inclusion in protein sub-unit based vaccines.

Killer immunoglobulin-like Receptors (KIR) haplogroups A and B track with Natural Killer Cells and Cytokine Profile in Aged Subjects: Observations from Octo/Nonagenarians in the Belfast Elderly Longitudinal Free-living Aging STudy (BELFAST)

Background: Natural Killer Cells (NK) play an important role in detection and elimination of virus-infected, damaged or cancer cells. NK cell function is guided by expression of Killer Immunoglobulin-like Receptors (KIRs) and contributed to by the cytokine milieu. KIR molecules are grouped on NK cells into stimulatory and inhibitory KIR haplotypes A and B, through which NKs sense and tolerate HLA self-antigens or up-regulate the NK-cytotoxic response to cells with altered HLA self-antigens, damaged by viruses or tumours. We have previously described increased numbers of NK and NK-related subsets in association with sIL-2R cytokine serum levels in BELFAST octo/nonagenarians. We hypothesised that changes in KIR A and B haplotype gene frequencies could explain the increased cytokine profiles and NK compartments previously described in Belfast Elderly Longitudinal Free-living Aging STudy (BELFAST) octo/nonagenarians, who show evidence of ageing well.

Results: In the BELFAST study, 24% of octo/nonagenarians carried the KIR A haplotype and 76% KIR B haplotype with no differences for KIR A haplogroup frequency between male or female subjects (23% v 24%; p=0.88) or for KIR B haplogroup (77% v 76%; p=0.99). Octo/nonagenarian KIR A haplotype carriers showed increased NK numbers and percentage compared to Group B KIR subjects (p=0.003; p=0.016 respectively). There were no KIR A/ B haplogroup-associated changes for related CD57+CD8 (high or low) subsets. Using logistic regression, KIR B carriers were predicted to have higher IL-12 cytokine levels compared to KIR A carriers by about 3% (OR 1.03, confidence limits CI 0.99–1.09; p=0.027) and 14% higher levels for TGF-ß (active), a cytokine with an anti-inflammatory role, (OR 1.14, confidence limits CI 0.99–1.09; p=0.002).

Conclusion: In this observational study, BELFAST octo/nonagenarians carrying KIR A haplotype showed higher NK cell numbers and percentage compared to KIR B carriers. Conversely, KIR B haplotype carriers, with genes encoding for activating KIRs, showed a tendency for higher serum pro-inflammatory cytokines compared to KIR A carriers. While the findings in this study should be considered exploratory they may serve to stimulate debate about the immune signatures of those who appear to age slowly and who represent a model for good quality survivor-hood.© 2013 Rea et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Natural cutaneous anthrax infection, but not vaccination, induces a CD4+ T cell response involving diverse cytokines

Background

Whilst there have been a number of insights into the subsets of CD4⁺ T cells induced by pathogenicBacillus anthracis infections in animal models, how these findings relate to responses generated in naturally infected and vaccinated humans has yet to be fully established. We describe the cytokine profile produced in response to T cell stimulation with a previously defined immunodominant antigen of anthrax, lethal factor (LF), domain IV, in cohorts of individuals with a history of cutaneous anthrax, compared with vaccinees receiving the U.K. licenced Anthrax Vaccine Precipitated (AVP) vaccine.

We found that immunity following natural cutaneous infection was significantly different from that seen after vaccination. AVP vaccination was found to result in a polarized IFNγ CD4+ T cell response, while the individuals exposed to B. anthracis by natural infection mounted a broader cytokine response encompassing IFNγ, IL-5, −9, −10, −13, −17, and −22.

Vaccines seeking to incorporate the robust, long-lasting, CD4 T cell immune responses observed in naturally acquired cutaneous anthrax cases may need to elicit a similarly broad spectrum cellular immune response.

HARNESSING iNKT CELLS WITH RECOMBINANT CD1d FUSION PROTEINS TO REDIRECT INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY TO THE TUMOR

Les thérapies du cancer, comme la radiothérapie et la chimiothérapie, sont couramment utilisées mais ont de nombreux effets secondaires. Ces thérapies invasives pour le patient nécessitent d'être améliorées et de nombreuses avancées ont été faites afin d'adapter et de personnaliser le traitement du cancer. L'immunothérapie a pour but de renforcer le système immunitaire du patient et de le rediriger de manière spécifique contre la tumeur. Dans notre projet, nous activons les lymphocytes Invariant Natural Killer T (iNKT) afin de mettre en place une immunothérapie innovatrice contre le cancer. Les cellules iNKT sont une unique sous-population de lymphocytes T qui ont la particularité de réunir les propriétés de l'immunité innée ainsi qu'adaptative. En effet, les cellules iNKT expriment à leur surface des molécules présentes aussi sur les cellules tueuses NK, caractéristique de l'immunité innée, ainsi qu'un récepteur de cellules T (TCR) qui représente l'immunité adaptative. Les cellules iNKT reconnaissent avec leur TCR des antigènes présentés par la molécule CD1d. Les antigènes sont des protéines, des polysaccharides ou des lipides reconnus par les cellules du système immunitaire ou les anticorps pour engendrer une réponse immunitaire. Dans le cas des cellules iNKT, l'alpha-galactosylceramide (αGC) est un antigène lipidique fréquemment utilisé dans les études cliniques comme puissant activateur. Après l'activation des cellules iNKT avec l'αGC, celles-ci produisent abondamment et rapidement des cytokines. Ces cytokines sont des molécules agissant comme des signaux activateurs d'autres cellules du système immunitaire telles que les cellules NK et les lymphocytes T. Cependant, les cellules iNKT deviennent anergiques après un seul traitement avec l'αGC c'est à dire qu'elles ne peuvent plus être réactivées, ce qui limite leur utilisation dans l'immunothérapie du cancer. Dans notre groupe, Stirnemann et al ont publié une molécule recombinante innovante, composée de la molécule CD1d soluble et chargée avec le ligand αGC (αGC/sCD1d). Cette protéine est capable d'activer les cellules iNKT tout en évitant l'anergie. Dans le système immunitaire, les anticorps sont indispensables pour combattre une infection bactérienne ou virale. En effet, les anticorps ont la capacité de reconnaître et lier spécifiquement un antigène et permettent l'élimination de la cellule qui exprime cet antigène. Dans le domaine de l'immunothérapie, les anticorps sont utilisés afin de cibler des antigènes présentés seulement par la tumeur. Ce procédé permet de réduire efficacement les effets secondaires lors du traitement du cancer. Nous avons donc fusionné la protéine recombinante αGC/CD1d à un fragment d'anticorps qui reconnaît un antigène spécifique des cellules tumorales. Dans une étude préclinique, nous avons démontré que la protéine αGC/sCD1d avec un fragment d'anticorps dirigé contre la tumeur engendre une meilleure activation des cellules iNKT et entraîne un effet anti-tumeur prolongé. Cet effet anti-tumeur est augmenté comparé à une protéine αGC/CD1d qui ne cible pas la tumeur. Nous avons aussi montré que l'activation des cellules iNKT avec la protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur améliore l'effet anti- tumoral d'un vaccin pour le cancer. Lors d'expériences in vitro, la protéine αGC/sCD1d-anti- tumeur permet aussi d'activer les cellules humaines iNKT et ainsi tuer spécifiquement les cellules tumorales humaines. La protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur représente une alternative thérapeutique prometteuse dans l'immunothérapie du cancer. - Les cellules Invariant Natural Killer T (iNKT), dont les effets anti-tumoraux ont été démontrés, sont de puissants activateurs des cellules Natural Killer (NK), des cellules dendritiques (DC) et des lymphocytes T. Cependant, une seule injection du ligand de haute affinité alpha-galactosylceramide (αGC) n'induit une forte activation des cellules iNKT que durant une courte période. Celle-ci est alors suivie d'une longue phase d'anergie, limitant ainsi leur utilisation pour la thérapie. Comme alternative prometteuse, nous avons montré que des injections répétées d'αGC chargé sur une protéine recombinante de CD1d soluble (αGC/sCD1d) chez la souris entraînent une activation prolongée des cellules iNKT, associée à une production continue de cytokine. De plus, le maintien de la réactivité des cellules iNKT permet de prolonger l'activité anti-tumorale lorsque la protéine αGC/sCD1d est fusionnée à un fragment d'anticorps (scFv) dirigé contre la tumeur. L'inhibition de la croissance tumorale n'est optimale que lorsque les souris sont traitées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv ciblant la tumeur, la protéine αGC/sCD1d-scFv non-appropriée étant moins efficace. Dans le système humain, les protéines recombinantes αGC/sCD1d-anti-HER2 et anti-CEA sont capables d'activer et de faire proliférer des cellules iNKT à partir de PBMCs issues de donneurs sains. De plus, la protéine αGC/sCD1d-scFv a la capacité d'activer directement des clones iNKT humains en l'absence de cellules présentatrices d'antigènes (CPA), contrairement au ligand αGC libre. Mais surtout, la lyse des cellules tumorales par les iNKT humaines n'est obtenue que lorsqu'elles sont incubées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv anti- tumeur. En outre, la redirection de la cytotoxicité des cellules iNKT vers la tumeur est supérieure à celle obtenue avec une stimulation par des CPA chargées avec l'αGC. Afin d'augmenter les effets anti-tumoraux, nous avons exploité la capacité des cellules iNKT à activer l'immunité adaptive. Pour ce faire, nous avons combiné l'immunothérapie NKT/CD1d avec un vaccin anti-tumoral composé d'un peptide OVA. Des effets synergiques ont été obtenus lorsque les traitements avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 étaient associés avec le CpG ODN comme adjuvant pour la vaccination avec le peptide OVA. Ces effets ont été observés à travers l'activation de nombreux lymphocytes T CD8+ spécifique de la tumeur, ainsi que par la forte expansion des cellules NK. Les réponses, innée et adaptive, élevées après le traitement avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 combinée au vaccin OVA/CpG ODN étaient associées à un fort ralentissement de la croissance des tumeurs B16- OVA-HER2. Cet effet anti-tumoral corrèle avec l'enrichissement des lymphocytes T CD8+ spécifiques observé à la tumeur. Afin d'étendre l'application des protéines αGC/sCD1d et d'améliorer leur efficacité, nous avons développé des fusions CD1d alternatives. Premièrement, une protéine αGC/sCD1d dimérique, qui permet d'augmenter l'avidité de la molécule CD1d pour les cellules iNKT. Dans un deuxième temps, nous avons fusionné la protéine αGC/sCD1d avec un scFv dirigé contre le récepteur 3 du facteur de croissance pour l'endothélium vasculaire (VEGFR-3), afin de cibler l'environnement de la tumeur. Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que la thérapie médiée par la protéine recombinante αGC/sCD1d-scFv est une approche prometteuse pour rediriger l'immunité innée et adaptive vers le site tumoral. - Invariant Natural Killer T cells (iNKT) are potent activators of Natural Killer (NK), dendritic cells (DC) and T lymphocytes, and their anti-tumor activities have been well demonstrated. However, a single injection of the high affinity CD1d ligand alpha-galactosylceramide (αGC) leads to a strong but short-lived iNKT cell activation followed by a phase of long-term anergy, limiting the therapeutic use of this ligand. As a promising alternative, we have demonstrated that when αGC is loaded on recombinant soluble CD1d molecules (αGC/sCD1d), repeated injections in mice led to the sustained iNKT cell activation associated with continued cytokine secretion. Importantly, the retained reactivity of iNKT cell led to prolonged antitumor activity when the αGC/sCD1d was fused to an anti-tumor scFv fragments. Optimal inhibition of tumor growth was obtained only when mice were treated with the tumor-targeted αGC/CD1d-scFv fusion, whereas the irrelevant αGC/CD1d-scFv fusion was less efficient. When tested in a human system, the recombinant αGC/sCD1d-anti-HER2 and -anti-CEA fusion proteins were able to expand iNKT cells from PBMCs of healthy donors. Furthermore, the αGC/sCD1d-scFv fusion had the capacity to directly activate human iNKT cells clones without the presence of antigen-presenting cells (APCs), in contrast to the free αGC ligand. Most importantly, tumor cell killing by human iNKT cells was obtained only when co- incubated with the tumor targeted sCD1d-antitumor scFv, and their direct tumor cytotoxicity was superior to the bystander killing obtained with αGC-loaded APCs stimulation. To further enhance the anti-tumor effects, we exploited the ability of iNKT cells to transactivate the adaptive immunity, by combining the NKT/CD1d immunotherapy with a peptide cancer vaccine. Interestingly, synergistic effects were obtained when the αGC/sCD1d- anti-HER2 fusion treatment was combined with CpG ODN as adjuvant for the OVA peptide vaccine, as seen by higher numbers of activated antigen-specific CD8 T cells and NK cells, as compared to each regimen alone. The increased innate and adaptive immune responses upon combined tumor targeted sCD1d-scFv treatment and OVA/CpG vaccine were associated with a strong delay in B16-OVA-HER2 melanoma tumor growth, which correlated with an enrichment of antigen-specific CD8 cells at the tumor site. In order to extend the application of the CD1d fusion, we designed alternative CD1d fusion proteins. First, a dimeric αGC/sCD1d-Fc fusion, which permits to augment the avidity of the CD1d for iNKT cells and second, an αGC/sCD1d fused to an anti vascular endothelial growth factor receptor-3 (VEGFR-3) scFv, in order to target tumor stroma environment. Altogether, these results demonstrate that the iNKT-mediated immunotherapy via recombinant αGC/sCD1d-scFv fusion is a promising approach to redirect the innate and adaptive antitumor immune response to the tumor site.

Innate immunity genes as determinants of resistance/susceptibility to human disease : studies in leukemia patients

La leucémie lymphoblastique aiguë des cellules Pré-B (B-ALL) reste le type de cancer le plus souvent diagnostiqué chez les enfants. Des études ont montré que des déterminants génétiques jouent un rôle important dans la susceptibilité/résistance au développement de ce cancer. À cet égard, les gènes Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) sont d'une importance particulière. Ces gènes sont fortement polymorphiques et codent pour des récepteurs qui contrôlent l’activité fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK). Notre hypothèse est que les gènes activateurs des KIR s’associent avec la résistance innée pour développer la B-ALL. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons entrepris une étude de cas-contrôles chez des enfants canadiens-français dans laquelle nous avons utilisé l'ADN génomique de 100 patients atteints de B-ALL ainsi que l’ADN de 245 individus sains. La présence ou l'absence de chaque gène KIR a été détectée par PCR en utilisant des amorces de séquences spécifiques. Nous avons trouvé que la présence des gènes KIR activateurs est significativement diminuée chez les enfants leucémiques par rapport aux témoins. En outre, le nombre de ces gènes a aussi montré une association significative linéaire avec la résistance au développement d’une B-ALL. Cela suggère des effets additifs de ces gènes permettant de conférer une protection contre ce cancer. Ces résultats pourraient être utiles afin de déceler de façon précoce les enfants ayant un risque de développer cette leucémie. Enfin, des stratégies thérapeutiques basées sur les récepteurs KIR pourraient être envisagées et s'avérer utiles concernant le traitement de ce cancer chez les enfants.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.

Correlates of protective immunity against hepatitis C virus

Le virus de l’hépatite C (VHC) infecte ~185 millions d’individus dans le monde. Malgré le développement des nouvelles thérapies dirigées contre le VHC, on compte deux millions de nouvelles infections chaque année, en particulier dans les pays sous-développés et les populations marginalisées. Comme pour la plupart des virus à infection chronique, le développement d’un vaccin prophylactique efficace est limité par le manque de caractérisation des déterminants de la mémoire immunitaire protectrice lors des épisodes de réinfection naturelle chez les êtres humains. Le VHC représente un modèle unique au sein des virus à infection chronique pour étudier l’immunité protectrice. En effet ~30% des patients infectés par le VHC peuvent être guéris suite à un premier épisode d’infection spontanément. Dans cette thèse, nous avons étudié l’immunité protectrice contre le VHC dans une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection qui sont à risque d’être infectés ou réinfectés. Notre hypothèse est que la majorité des patients qui ont résolu une première infection par le VHC sont protégés contre le développement d’une infection chronique s’ils sont réexposés. Cette immunité protectrice est associée à la présence des cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles qui possèdent des fréquences, magnitudes et avidités élevées. La capacité protectrice des cellules T mémoire contre les séquences variables du VHC est dépendante de la diversité et flexibilité du répertoire de leurs récepteurs de cellules T (TCR), qui reconnaissent les séquences variables des épitopes ciblés. Notre premier objectif était de définir et détailler les déterminants de l’immunité protectrice conférée par les cellules T spécifiques du VHC. Nos résultats ont montré que la protection pendant l’épisode de réinfection était associée à une augmentation de la magnitude et du spectre des réponses spécifiques par les cellules T CD4 et CD8 polyfonctionnelles, ainsi que par l’apparition d’une population de cellules T tétramère+ CD8+ effectrices qui expriment faiblement le marqueur CD127 (CD127lo) lors du pic de la réponse. Chez les patients qui ont développé une infection chronique pendant l’épisode de réinfection, nous avons observé une expansion très limitée des cellules T CD4 et CD8. Le séquençage des épitopes ciblés par les cellules T CD8 chez ces patients qui sont non-protégés a montré que les séquences de ces épitopes sont différentes des séquences de référence qui étaient utilisées pour tous les essais immunologiques de cette étude. Le deuxième objectif était d’analyser la dynamique du répertoire des TCRs des cellules T CD8 spécifiques chez les patients protégés versus les patients non-protégés. Nos résultats ont montré que le répertoire des cellules T CD8 spécifiques est plus focalisé que chez les patients protégés. En plus, nous avons observé que les clonotypes qui forment le répertoire chez les patients protégés sont distincts de ceux chez les patients non-protégés. Ces clonotypes chez les patients protégés ont montré de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que leurs homologues chez les patients non-protégés. En conclusion, nos résultats suggèrent que la protection contre le développement d’une infection chronique pendant l’épisode de réinfection par le VHC est associée à une augmentation de la magnitude, du spectre et de la fonctionnalité des réponses des cellules T spécifiques, ainsi qu’à un répertoire des TCRs plus focalisé composé des clonotypes distincts qui possèdent de plus grandes avidité et polyfonctionnalité que chez les patients non-protégés. L’homologie des séquences des souches virales entre les différents épisodes de l’infection est un déterminant majeur de l’établissement d’une protection efficace. Ces résultats ont donc des implications très importantes pour le développement d’un vaccin prophylactique contre le VHC et d’autres virus à infection chronique.

Selective effects of Lactobacillus casei Shirota on T cell activation, natural killer cell activity and cytokine production

Modulation of host immunity is an important potential mechanism by which probiotics confer health benefits. This study was designed to investigate the effects of a probiotic strain, Lactobacillus casei Shirota (LcS), on immune function, using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in vitro. In addition, the role of monocytes in LcS-induced immunity was also explored. LcS promoted natural killer (NK) cell activity and preferentially induced expression of CD69 and CD25 on CD8+ and CD56+ subsets in the absence of any other stimulus. LcS also induced production of IL-1β, IL-6, TNF-α, IL-12 and IL-10 in the absence of lipopolysaccharide (LPS). In the presence of LPS, LcS enhanced IL-1β production, but inhibited LPS-induced IL-10 and IL-6 production, and had no further effect on TNF-α and IL-12 production. Monocyte-depletion significantly reduced the impact of LcS on lymphocyte activation, cytokine production and NK cell activity. In conclusion, LcS preferentially activated cytotoxic lymphocytes in both the innate and specific immune system, which suggests that LcS could potentiate the destruction of infected cells in the body. LcS also induced both pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokine production in the absence of LPS, but inhibited LPS-induced cytokine production in some cases. Monocytes play an important role in LcS-induced immunological responses.

Resistance is costly: trade-offs between immunity, fecundity and survival in the pea aphid

Parasitoids are among the most important natural enemies of insects in many environments. Acyrthosiphon pisum, the pea aphid, is a common pest of the leguminous crops in temperate regions. Pea aphids are frequently attacked by a range of endoparasitic wasps, including the common aphidiine, Aphidius ervi. Immunity to parasitoid attack is thought to involve secondary symbiotic bacteria, the presence of which is associated with the death of the parasitoid egg. It has been suggested that there is a fecundity cost of resistance, as individuals carrying the secondary symbionts associated with parasitoid resistance have fewer offspring. Supporting this hypothesis, we find a positive relationship between fecundity and susceptibility to parasitoid attack. There is also a negative relationship between fecundity and off-plant survival time (which positively correlates with resistance to parasitoid attack). Taken together, these results suggest that the aphids can either invest in defence (parasitoid resistance, increased off-plant survival time) or reproduction, and speculate that this may be mediated by changes in the aphids' endosymbiont fauna. Furthermore, there is a positive relationship between aphid size and resistance, suggesting that successful resistance to parasitoid attack may involve physical, as well as physiological, defences.

Humoral immunity following chickenpox is influenced by geography and ethnicity

Objectives To investigate the contribution of ethnicity and geographical location to varicella-zoster virus (VZV) serostatus and antibody concentrations. Methods The presence and concentrations of antibodies to VZV were measured in 639 Bangladeshi women born in Bangladesh (BBB), 94 Bangladeshi women born in the UK (BUK) and 262 White women born in the UK (WUK). The results were anaylsed in relation to demographic and social data. Results BBB women were significantly less likely to be VZV seropositive at all ages than both BUK and WUK women. However, the odds of a Bangladeshi-born woman being seropositive increased by 1.04 for each year under the age of 15 spent in the UK. In contrast, antibody concentrations were significantly lower in ethnic Bangladeshi women, irrespective of country of birth. White, but not Bangladeshi women, showed evidence of antibody boosting over time despite the latter having more exposure to children. Conclusion Geographical location during childhood is the major influence on age of primary infection with VZV while the level of antibody is related to ethnicity. Since the risk of re-infection with VZV following both natural infection and vaccination is increased as antibody concentrations fall, these results have implications for VZV vaccination programmes particularly in non-White populations.

Innate immunity to Paracoccidioides brasiliensis infection

Innate immunity is based in pre-existing elements of the immune system that directly interact with all types of microbes leading to their destruction or growth inhibition. Several elements of this early defense mechanism act in concert to control initial pathogen growth and have profound effect on the adaptative immune response that further develops. Although most studies in paracoccidioidomycosis have been dedicated to understand cellular and humoral immune responses, innate immunity remains poorly defined. Hence, the main purpose of this review is to present and discuss some mechanisms of innate immunity developed by resistant and susceptible mice to Paracoccidioides brasiliensis infection, trying to understand how this initial host-pathogen interface interferes with the protective or deleterious adaptative immune response that will dictate disease outcome. An analysis of some mechanisms and mediators of innate immunity such as the activation of complement proteins, the microbicidal activity of natural killer cells and phagocytes, the production of inflammatory eicosanoids, cytokines, and chemokines among others, is presented trying to show the important role played by innate immunity in the host response to P. brasiliensis infection.

Immunity of an Alternative Host Can Be Overcome by Higher Densities of Its Parasitoids Palmistichus elaeisis and Trichospilus diatraeae

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)