Identification of an Atlantic salmon IFN multigene cluster encoding three IFN subtypes with very different expression properties

A cluster of 11 interferon (IFN) genes were identified in the Atlantic salmon genome linked to the growth hormone I gene. The genes encode three different IFN subtypes; IFNa (two genes), IFNb (four genes) and IFNc (five genes), which show 22-32% amino acid sequence identity. Expression of the fish IFNs were studied in head kidney, leukocytes or To cells after stimulation with the dsRNA poly I:C or the imidazoquinoline S-27609. In mammals, poly I:C induces IFN-beta through the RIG-I/MDA5 or the TLR3 pathway, both of which are dependent on NF-kappa B. In contrast, S-27609 induces mammalian IFN-alpha in plasmacytoid dendritic cells through the TLR7 pathway independent of NF-kappa B. The presence of an NF-kappa B site in their promoters and their strong up-regulation by poly I:C, suggest that salmon IFNa1/IFNa2 are induced through similar pathways as IFN-beta. In contrast, the apparent lack of NF-kappa B motif in the promoter and the strong upregulation by S-27609 in head kidney and leukocytes, suggest that IFNb genes are induced through a pathway similar to mammalian IFN-alpha. IFNc genes showed expression patterns different from both IFNa and IFNb. Taken together, salmon IFNa and IFNb are not orthologs of mammalian IFN-beta and IFN-alpha, respectively, but appear to utilize similar induction pathways. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

牙鲆和大黄鱼经济性状候选基因的DNA分子标记研究

本文利用不同的分子标记方法，分别对牙鲆及大黄鱼不同养殖群体的生长、抗病等经济性状的候选基因进行了序列多态性研究，检测到了几个SNP位点和微卫星的多态性位点，并分析了它们与经济性状之间的相关性；同时，利用微卫星的多态性位点对牙鲆2个养殖群体的遗传变异进行了分析，这些均为海水鱼类遗传育种及标记辅助选育工作提供了基础数据。 在牙鲆胶南养殖群体中，以100个个体为实验材料，根据其生长激素（GH）基因的6个外显子序列设计引物，通过SSCP分析技术显示该群体GH基因的第4外显子存在多态性，检测到2种基因型，AA型和AB型。DNA测序结果表明，AB型在第1763位发生碱基突变，c→t，与AA型同源性达到99%。连锁分析结果表明：这2种基因型的个体在体重和头长上表现出显著的差异，AB型个体的体重和头长都明显大于AA型个体(P<0.05)，由此推测等位基因B是一个对牙鲆体重和头长都有利的等位基因；这2种基因型个体之间在其体型性状上也存在显著差异（P<0.05）；同时，该多态位点的Hardy-Weinberg平衡性检验结果表明，该群体处于Hardy-Weinberg平衡状态。在牙鲆GH基因第1外显子区域还发现了一个微卫星位点，对该位点进行多态性分析，检测到5种基因型、3种等位基因，one-way ANOVA统计结果显示，基因型AC个体的体重、头长和体高明显大于其它基因型个体（P<0.05），C是一个对体重、头长和体高有利的等位基因。 对2个大黄鱼养殖群体的GH基因进行SSCP分析后发现，浙江群体大黄鱼GH基因在第196位存在1个SNP（g→a）位点，检测到2种基因型，AA和AB。t检验结果表明，AA型个体的体高比AB型个体的高(P≤0.05)，但AB型个体在体长/体高上占优势(P≤0.05)，提示该突变位点可以作为大黄鱼体型性状的候选标记。福建群体大黄鱼GH基因在第692位有1个SNP位点(t→c)，共检测到2种基因型，CC型和CD型，其中，CD基因型个体的体重和全长显著大于CC基因型个体(P≤0.01)，提示该位点可以作为大黄鱼体重和头长性状的候选标记。 在牙鲆胶南和日照2个养殖群体中，采用牙鲆GHR基因5’端Promoter区的一个微卫星标记，进行了群体遗传变异的研究，并探索了该基因多态性位点与牙鲆生长性状之间的相关性。结果表明，2个群体在该位点检测到的等位基因数为12和9个，有效等位基因数为6.26和5.04个。两个群体该位点的Hardy-Weinberg遗传偏离指数均为正值，并没有显示出杂合子缺失，但各基因型分布频率都在一定程度上偏离Hardy-Weinberg平衡(P<0.01)。连锁分析发现，在胶南群体中，IM基因型对应的个体在全重、全长、体长、头长、体高和眼径形态学数据中均是最大的，但仅在体重上极其显著的大于全部其它基因型个体；在日照群体中，BC基因型对应的个体在全重、全长、体高、尾柄高、尾柄长和眼径数据中均是最大的；而CJ基因型对应的个体在体长和头长这两组数据中是最大的。由此认为，该位点IM基因型可以作为牙鲆体重性状的潜在标记。 在进行牙鲆抗病性状标记的筛选时，利用迟缓爱德华氏菌（Edwardsiella tarda）LSE40对牙鲆鱼进行攻毒感染实验，得到死亡群体和未死亡群体。选择Toll样受体基因中的TLR2、TLR3和TLR9基因作为候选基因，分别对这3个基因中的部分序列共设计7对引物进行扩增，同时对扩增产物进行RFLP多态性分析，目前只在TLR3基因内检测到一个EcoRI的酶切多态性位点，测序后发现，这是由于在TLR3基因第3806位的EcoRI酶切位点在某些个体中缺失所致。酶切产物共呈现出3种基因型，分别定义为AA，AB和BB。χ2检验证明该多态性位点与牙鲆抗迟缓爱德华氏菌LSE40的能力有一定关系。利用多因素非条件Logistic回归分析对死亡组和存活组牙鲆的各种形态学数据以及不同基因型之间进行了分析，发现体长、头长和体高均具有显著的相关性（P<0.05），而这几个因素与体重的相关性不显著（P>0.05）。多因素非条件Logistic分析后发现：AA基因型对死亡率具有显著的影响（P<0.05），是主要的危险因素，而AB基因型的作用不显著（P>0.05）；头长是主要的保护因素（P<0.05），体重对死亡率的影响很小。χ2检验证明，等位基因A是对死亡的主要危险等位基因，B是对存活有利的主要等位基因。推测该位点可以作为牙鲆抗迟缓爱德华氏菌的潜在标记。

Investigating the role of Fas (CD95) signalling in the modification of innate immune induced inflammation

Background/Aim: It has been demonstrated that a number of pathologies occur as a result of dysregulation of the immune system. Whilst classically associated with apoptosis, the Fas (CD95) signalling pathway plays a role in inflammation. Studies have demonstrated that Fas activation augments TLR4-mediated MyD88-dependent cytokine production. Studies have also shown that the Fas adapter protein FADD is required for RIG-I-induced IFNβ production. As a similar signalling pathway exists between RIG-I, TLR3 and the MyD88- independent of TLR4, we hypothesised that Fas activation may modulate both TLR3- and TLR4-induced cytokine production. Results: Fas activation reduced poly I:C-induced IFNβ, IL-8, IL-10 and TNFα production whilst augmenting poly I:C-, poly A:U- and Sendai virus-induced IP-10 production. TLR3-, RIG-I- and MDA5-induced IP-10 luciferase activation were inhibited by the Fas adapter protein FADD using overexpression studies. Poly I:C-induced phosphorylation of p-38 and JNK MAPK were reduced by Fas activation. Overexpression of FADD induced AP-1 luciferase activation. Point mutations in the AP-1 binding site enhanced poly I:C-induced IP- 10 production. LPS-induced IL-10, IL-12, IL-8 and TNFα production were enhanced by Fas activation, whilst reducing LPS-induced IFNβ production. Absence of FADD using FADD-/- MEFs resulted in impaired IFNβ production. Overexpression studies using FADD augmented TLR4-, MyD88- and TRIF-induced IFNβ luciferase activation. Overexpression studies also suggested that enhanced TLR4-induced IFNβ production was independent of NFκB activation. Conclusion: Viral-induced IP-10 production is augmented by Fas activation by reducing the phosphorylation of p-38 and JNK MAPKs, modulating AP-1 activation. The Fas adapterprotein FADD is required for TLR4-induced IFNβ production. Studies presented here demonstrate that the Fas signalling pathway can therefore modulate the immune response. Our data demonstrates that this modulatory effect is mediated by its adapter protein FADD, tailoring the immune response by acting as a molecular switch. This ensures the appropriate immune response is mounted, thus preventing an exacerbated immune response.

The pathophysiology of eosinophilic esophagitis: Altered mechanisms of antigen detection in the esophagus

Recently, a chronic idiopathic disease of the esophagus has emerged, which is now known as eosinophilic esophagitis (EoE). Incomplete knowledge regarding the pathogenesis of EoE has limited treatment options. EoE is known to be a Th2-type immune-mediated disorder. Based on previous studies in both patients and experimental models, it is possible that an abnormal reaction to antigen mediates the pathophysiology of EoE. In this thesis, symptoms and signs unique to EoE were identified by an age-matched, case-controlled study of 326 patients with EoE and gastroesophageal reflux disease. The molecular mechanisms involved in antigen detection in the esophagus, in relation to EoE were then investigated. Esophageal epithelial cells were found, for the first time, to be capable of acting as non-professional antigen presenting cells, with the ability to engulf, process and present antigen on MHC class II to T helper lymphocytes. Antigen presentation by esophageal epithelial cells was induced by interferon-γ, which is increased in biopsies from patients with EoE. Next, it was discovered that esophageal epithelial cell lines expressed functional toll-like receptor (TLR) 2 and TLR3, but in esophageal mucosal biopsies only infiltrating immune cells (including eosinophils) expressed TLR2 and TLR3. Finally, the potential involvement of IgE in the pathogenesis of esophageal inflammation was investigated. IgE in the esophagus was found to be present on mast cells, which are increased in density in the esophageal mucosae of patients with EoE and especially those with a history of atopy. Mechanisms of antigen detection may mediate the pathophysiology of EoE in the esophagus through antigen presentation by epithelial cells, detection by TLRs on immune cells and detection through IgE on mucosal mast cells. Together, these findings demonstrate that mechanisms of antigen detection may actually contribute to the pathophysiology of EoE. Through increased understanding of the mechanisms of EoE, the results of this thesis may contribute to future therapy.

ROLE OF MULTIPLE TOLL-LIKE RECEPTOR ACTIVATION IN REGULATING CYTOTOXIC T CELL PRIMING TO LYMPOCYTIC CHORIOMENINGITIS VIRUS INFECTIONS

Foreign pathogens are recognized by toll-like receptors (TLR), present on various immune cells such as professional antigen-presenting cells (pAPCs). On recognition of its ligand, these receptors activate pAPCs, which may in turn influence naïve CD8+ T cell activation and affect their abilities to clear viral infection. However, how TLR ligands (TLR-L) can regulate CD8+ T cell responses have not been fully elucidated. This thesis will focus on examining how the presence of components from foreign pathogens, e.g. viral or bacterial infection, can contribute to shaping host immunity during concurrent viral infections. Since nitric oxide (NO), an innate effector immune molecule, was recently suggested to regulate proteasome activity; we sought to examine if NO can influence MHC-I antigen presentation during viral infections. The data in this section of the thesis provides evidence that combined TLR engagement can alter the presentation of certain CD8+ epitopes due to NO-induced inhibition in proteasome activity. Taken together, the data demonstrate that TLR ligation can influence the adaptive immune response due to induction of specific innate effector molecules such as NO. Next, the influence of combined TLR engagement on CD8+ T cell immunodominance hierarchies during viral infections was examined. In this section, we established that dual TLR2 and TLR3 stimulation alters immunodominance hierarchies of LCMV epitopes as a result of reduced uptake of cell-associated antigens and reduced cross-presentation of NP396 consequently suppressing NP396-specific CD8+ T cell responses. These findings are significant as they highlight a new role for TLR ligands in regulating anti-viral CD8+ T cell responses through impairing cross-presentation of cell-associated antigens depending on the type of TLR present in the environment during infections. Finally, we addressed TLR ligand induced type I interferon production and the signalling pathways that regulate them in two different mouse macrophage populations – those derived from the spleen or bone marrow. In this study, we observed that concomitant TLR2 stimulation blocked the induction of type I IFN induced by TLR4 in bone marrow-derived macrophages, but not spleen-derived macrophages in SOCS3-dependent manner. Taken together, the data presented in this thesis have defined new facets of how anti-viral responses are regulated by TLR activation, especially if multiple receptors are engaged simultaneously.

The poxvirus protein A52R targets Toll-like receptor signaling complexes to suppress host defense

Toll-like receptors (TLRs) are crucial in the innate immune response to pathogens, in that they recognize and respond to pathogen associated molecular patterns, which leads to activation of intracellular signaling pathways and altered gene expression. Vaccinia virus (VV), the poxvirus used to vaccinate against smallpox, encodes proteins that antagonize important components of host antiviral defense. Here we show that the VV protein A52R blocks the activation of the transcription factor nuclear factor kappa B (NF-kappa B) by multiple TLRs, including TLR3, a recently identified receptor for viral RNA. A52R associates with both interleukin 1 receptor-associated kinase 2 (IRAK2) and tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6), two key proteins important in TLR signal transduction. Further, A52R could disrupt signaling complexes containing these proteins. A virus deletion mutant lacking the A52R gene was attenuated compared with wild-type and revertant controls in a murine intranasal model of infection. This study reveals a novel mechanism used by VV to suppress the host immunity. We demonstrate viral disabling of TLRs, providing further evidence for an important role for this family of receptors in the antiviral response.

Epstein-Barr Virus Large Tegument Protein BPLF1 Contributes to Innate Immune Evasion through Interference with Toll-Like Receptor Signaling

Viral infection triggers an early host response through activation of pattern recognition receptors, including Toll-like receptors (TLR). TLR signaling cascades induce production of type I interferons and proinflammatory cytokines involved in establishing an anti-viral state as well as in orchestrating ensuing adaptive immunity. To allow infection, replication, and persistence, (herpes)viruses employ ingenious strategies to evade host immunity. The human gamma-herpesvirus Epstein-Barr virus (EBV) is a large, enveloped DNA virus persistently carried by more than 90% of adults worldwide. It is the causative agent of infectious mononucleosis and is associated with several malignant tumors. EBV activates TLRs, including TLR2, TLR3, and TLR9. Interestingly, both the expression of and signaling by TLRs is attenuated during productive EBV infection. Ubiquitination plays an important role in regulating TLR signaling and is controlled by ubiquitin ligases and deubiquitinases (DUBs). The EBV genome encodes three proteins reported to exert in vitro deubiquitinase activity. Using active site-directed probes, we show that one of these putative DUBs, the conserved herpesvirus large tegument protein BPLF1, acts as a functional DUB in EBV-producing B cells. The BPLF1 enzyme is expressed during the late phase of lytic EBV infection and is incorporated into viral particles. The N-terminal part of the large BPLF1 protein contains the catalytic site for DUB activity and suppresses TLR-mediated activation of NF-κB at, or downstream of, the TRAF6 signaling intermediate. A catalytically inactive mutant of this EBV protein did not reduce NF-κB activation, indicating that DUB activity is essential for attenuating TLR signal transduction. Our combined results show that EBV employs deubiquitination of signaling intermediates in the TLR cascade as a mechanism to counteract innate anti-viral immunity of infected hosts.

Age-Related Macular Degeneration-Associated Genes in Alzheimer Disease

Objectives: Given the clinical and pathological similarities between age-relatedmacular degeneration (AMD) and Alzheimer disease (AD), to assess whether AMDassociatedsingle nucleotide polymorphisms (SNPs), including those from complementrelatedgenes, are associated with AD. 
Design: A case-control association study-typedesign. 
Setting: A UK tertiary care dementia clinic. 
Participants: 322 cognitivelynormal participants and 258 cases with a clinical diagnosis of AD.
Measurements:Polymorphisms in the following genes were studied: CFH, ARMS2, C2/CFB, C3, CFI/PLA2G12a, SERPING1, TLR3, TLR4, CRP, APOE, and TOMM40. Haplotypes were analysedfor CFH, TOMM40, and APOE. Univariate analysis was performed for each geneticchange and case-comparator status, and then correction for multiple testing performed. 
Results: The presence of an ε4 APOE allele was significantly associated with AD. Noassociation was evident between CFH SNPs or haplotypes, or other AMD-associated SNPstested, and AD. The exceptions were TOMM40 SNPs, which were associated with AD evenafter correction for multiple comparisons. The associations disappeared, however, whenentered into a regression model including APOE genotypes. 
Conclusions: The resultsfor most SNPs tested, as well as CFH haplotypes, are novel. The functional effects ofabnormal complement activity in AD’s pathogenesis may be contradictory, butmethodological reasons may underlie the lack of association—for example, geneticchanges other than SNPs being involved.

Control of endosomal Toll-like receptor (TLR) signaling by nanoparticles and applications in cancer therapy

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2014

La régulation de l’hepcidine à travers les récepteurs Toll-like dans les macrophages

L'interaction entre le système immunitaire et le métabolisme du fer est bien illustrée par l'anémie des maladies chroniques (ACD), qui est fréquemment rencontrée dans les infections chroniques, l'inflammation et le cancer. La majorité des modifications dans les paramètres du fer observées dans l’ACD tient compte des modifications de l’homéostasie du fer, avec la délocalisation du métal de la circulation et les sites de l'érythropoïèse au compartiment de stockage dans les macrophages. Les mécanismes de la réponse hyposidérémique impliquent des cytokines, notamment TNF-alpha et IL-6, qui régulent les niveaux de plusieurs gènes du métabolisme du fer, y compris les transporteurs de fer et de l'hepcidine, un régulateur négatif de l’absorption du fer, ce qui entraîne l'inhibition de l'exportation du fer à travers la ferroportine 1 (FPN1) au niveau de l'intestin et les macrophages. Des études antérieures ont montré que l'IL-6 induit l’expression d’hepcidine dans les hépatocytes, mais il y a très peu de données concernant la façon par laquelle l'hepcidine et la FPN1 sont régulées dans les macrophages. Récemment, nous avons constaté que l'induction de l'hepcidine dans le foie par le lipopolysaccharide (LPS) dépend de la voie de signalisation médiée par le récepteur Toll-like 4 (TLR4). Le but de ce travail est d’identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages et de déterminer l’exigence des TLRs dans l’induction de l’hepcidine et le développement d’hyposidérémie. En plus, nous voulons étudier l’effet de l’inflammation causée par les ligands des TLRs sur le taux de fer sérique, la production des cytokines et l'expression de l’hepcidine et de la ferroportine. D’autre part nous voulons étudier l’effet du taux du fer sur la production d’IL-6 macrophagique en réponse à la stimulation par le TLR4. D'abord, pour identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages, nous avons traité les macrophages RAW 264.7 et les macrophages péritonéaux de souris (MPMs) avec différents ligands TLRs et on a mesuré l’expression de l'hepcidine par qRT-PCR. Nous avons observé que Pam3CSK4 (Pam), un ligand de TLR2/1; LPS, un ligand de TLR-4 et FSL1 un ligand de TLR2/6 induisent l’expression de l'hepcidine dans les cellules RAW 264.7 et les MPMs, contrairement au polyinosinic: polycytidylic acid (Poly I: C), un ligand de TLR3. De plus, LPS était capable de réprimer l’expression de la ferroportine dans les cellules RAW 264.7. Afin de mieux définir la nécessité des TLRs pour assurer cette expression, nous avons utilisé les souris TLR-2 knock-out et on a établi que l'expression de l'hepcidine dans les macrophages par LPS, Pam ou FSL1 est dépendante du TLR2. En accord avec les expériences in vitro, les études effectuées in vivo ont montré que LPS réprime l’expression de la ferroportine, ainsi que PolyI:C n’est pas capable de stimuler l'expression d'hepcidine hépatique, par contre il était efficace pour déclencher une hyposidérémie. Ensuite, on voulait déterminer la voie de signalisation utilisée dans l’induction de l’hepcidine dans les macrophages. Comme il y deux voies majeures connues pour la signalisation des TLRs : une dépendante et l’autre indépendante de la protéine MyD88, on a étudié l’expression de l’hepcidine dans les MPMs isolés des souris MyD88-/- et nous avons constaté que l'absence de signalisation MyD88 abolit l'induction de l'hepcidine déclenchée par Pam, LPS et FSL1. D’autre part, la stimulation avec du LPS induisait in vivo la production d’IL-6 et de TNF-alpha, et la stimulation d’IL-6 était renforcée in vitro par la présence du fer. Ces observations indiquent que l’expression de HAMP (Hepcidin Antimicrobial Peptide) dans les macrophages peut être régulée par différents TLRs, ce qui suggère que la production d'hepcidine macrophagique fait partie d'une réponse immunitaire activées par les TLRs.

Mécanismes de subversion de l'immunité innée par le virus de l'Hépatite C (VHC)

L'hépatite C pose un problème de santé publique majeur, dans la mesure où le risque de développer une infection chronique est relativement élevé (40 à 60%) et où la résistance au traitement de choix - l’interféron alpha pégylé et la ribavirine - touche près de la moitié des patients. Cette persistence virale repose avant tout sur de puissantes stratégies d’évasion du système immunitaire inné de l’hôte par le virus. Dans ce projet, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de la réponse antivirale dans des hépatocytes primaires humains normaux et chroniquement infectés avec le VHC, un domaine encore largement inconnu dû à la difficulté d’obtenir ce type de matériel primaire. Nous avons étudié la fonctionnalité de deux voies majeures de détection des pathogènes viraux suite à l’exposition d’hépatocytes primaires humains à de l’ARNdb intracellulaire, via le récepteur et adaptateur RIG-I/MDA5-CARDIF, et extracellulaire via TLR3-TRIF, mimant ainsi les étapes précoces de la détection d’un virus par la cellule hôte. Nous avons établi par RT-PCR quantitatif et analyse transcriptomique par microarray, que ces deux voies de stimulation sont fonctionnelles dans des hépatocytes primaires normaux et que leur activation entraîne à la fois l’expression de gènes antiviraux communs (ISG56, ISG15, CXCL10, …) mais aussi spécifiques avec les gènes IL28A, IL28B et IL29 qui sont une signature de l’activation de la voie de détection de l’ARNdb intracellulaire. La protéine virale NS3/4A joue un rôle majeur à la fois dans le clivage de la polyprotéine virale initiale, mais aussi en interférant avec les cascades de signalisation engagées suite à la détection par la cellule hôte de l’ARN du VHC. Plus particulièrement, nous avons démontré que l’expression ectopique de NS3/4A dans des hépatocytes primaires humains normaux entraîne une diminution significative de l’induction des gènes antiviraux dûe au clivage de CARDIF au cours de l’activation de la voie de signalisation médiée par RIG-I. Nous avons également démontré que l’expression de la NS3/4A entraîne des modifications de l’expression de gènes-clé impliqués dans la régulation de l’apoptose et du programme de mort cellulaire, en particulier lorsque la voie TLR3 est induite. L’ensemble de ces effets sont abolis en présence de BILN2061, inhibiteur spécifique de NS3/4A. Malgré les stratégies de subversion de l’immunité innée par le VHC, nous avons démontré l’induction significative de plusieurs ISGs et chemokines dans des hepatocytes primaires provenant de patients chroniquement infectés avec le VHC, sans toutefois détecter d’interférons de type I, III ou certains gènes antiviraux précoces comme CCL5. Ces observations, concomitantes avec une diminution de l’expression de CARDIF et une correlation inverse entre les niveaux d’ARNm des ISGs et l’ARN viral révèlent une réponse antivirale partielle dûe à des mécanismes interférents sous-jacents. Cette réponse antivirale détectable mais inefficace est à mettre en lien avec l’échec du traitement classique PEG-IFN-ribavirine chez la moitié des patients traités, mais aussi en lien avec l’inflammation chronique et les dommages hépatiques qui mènent ultimement au développement d’une fibrose puis d’une cirrhose chez une grande proportion de patients chroniquement infectés.

Rôle des récepteurs Toll-like et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la régulation de l’hepcidine et le développement des hyposidérémies associées à l’inflammation

Le fer est un oligo-élément nécessaire pour le fonctionnement normal de toutes les cellules de l'organisme et joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions biologiques. Cependant, le niveau de fer dans le corps doit être bien réglé, sinon la carence en fer entraine des divers états pathologiques tels que l'anémie et la diminution de l’immunité. D'autre part, une surcharge en fer potentialise la multiplication des germes, aggrave l’infection et la formation de radicaux libres ayant des effets toxiques sur les cellules et leurs composants, ce qui favorise les maladies cardio-vasculaires, l'inflammation et le cancer. L'hepcidine (HAMP), un régulateur négatif de l'absorption du fer, induit la dégradation de la ferroportine (FPN), le seul exportateur connu de fer ce qui réduit sa libération par les macrophages et inhibe son absorption gastro-intestinale. HAMP est synthétisé principalement par les hépatocytes, mais aussi par les macrophages. Cependant, il y a très peu de données sur la façon dont HAMP est régulé au niveau des macrophages. Plus récemment, nous avons constaté que l’induction de l’hepcidin dans le foie par le polysaccharide (LPS) est dépendante de la voie de signalisation médiée par « Toll-like receptor 4 » (TLR4). Grâce au TLR4, le LPS induit l'activation des macrophages qui sécrètent de nombreuses différentes cytokines inflammatoires, y compris Interleukine 6 (IL-6), responsable de l'expression de HAMP hépatique. Dans le premier chapitre de la présente étude, nous avons étudié la régulation de HAMP dans la lignée cellulaire macrophagique RAW264.7 et dans les macrophages péritonéaux murins stimulés par différents ligands des TLRs. Nous avons constaté que TLR2 et TLR4 par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice « myeloid differentiation primary response gene 88 » (MyD88) activent l'expression de HAMP dans les cellules RAW264.7 et les macrophages péritonéaux sauvages murins, tandis que cette expression a été supprimée dans les macrophages isolés des souris TLR2-/-, TLR4-déficiente ou MyD88-/-. En outre, nous avons constaté que la production d'IL-6 par les cellules RAW264.7 stimulées avec du LPS a été renforcée par l’ajout des quantités élevées de fer dans le milieu de culture. Au cours de l’inflammation, le niveau de HAMP est fortement augmenté. Ainsi, lorsque l'inflammation persiste, l’expression de HAMP continue à être activée par des cytokines pro-inflammatoires conduisant à une hyposidérémie. Malgré que cette dernière soit considérée comme une défense de l'hôte pour priver les micro-organismes de fer, celle ci cause un développement d'anémies nommées anémies des maladies chroniques. Ainsi, dans le deuxième chapitre de la présente étude, nous avons étudié l'implication des TLRs et leurs protéines adaptatrices MyD88 et TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) dans le développement des hyposidérémies. En utilisant des souris déficientes en MyD88 et TRIF, nous avons montré que les voies de signalisations MyD88 et TRIF sont essentielles pour l’induction de HAMP par le LPS. Malgré l'absence de HAMP, les souris déficientes ont été capables de développer une hyposidérémie, mais la réponse des souris déficientes en MyD88 a été très légère, ce qui indique l'exigence de cette protéine pour assurer une réponse maximale au LPS. En outre, nous avons constaté que la signalisation MyD88 est nécessaire pour le stockage du fer au niveau de la rate, ainsi que l'induction de lipocaline 2 (LCN2), qui est une protéine impliquée dans la fixation du fer pour limiter la croissance bactérienne. Indépendamment de MyD88 ou TRIF, l'activation de TLR4 et TLR3 a conduit, au niveau de la rate, à une diminution rapide de l’expression de FPN et du « Human hemochromatosis protein » (HFE) qui est une protéine qui limite la séquestration du fer cellulaire à partir de la circulation. Cependant, malgré cette baisse d’expression, le manque de la signalisation MyD88 a altéré de manière significative la réponse hyposidérémique. En établissant le rôle des TLRs et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la diminution du taux du fer sérique au cours de la réponse inflammatoire, nous avons remarqué qu’en réponse au surcharge en fer les souris déficientes en MyD88 accumulent de manière significative plus de fer hépatique par rapport aux souris sauvages, et cela indépendamment des TLRs. Ainsi, dans le troisième chapitre de la présente étude, nous avons étudié le phénotype observé chez les souris déficientes en MyD88. Nous avons trouvé que l'expression de HAMP chez ces souris a été plus faible que celle des souris de type sauvage. Pour cela, nous avons exploré la signalisation à travers la voie du « Bone Morphogenetic Proteins 6 » (BMP6) qui est considérée comme étant la voie fondamentale de la régulation de HAMP en réponse aux concentrations du fer intracellulaires et extracellulaires et nous avons trouvé que l'expression protéique de Smad4, un régulateur positif de l'expression de HAMP, est significativement plus faible chez les souris MyD88-/- par rapport aux souris sauvages. En outre, on a montré que MyD88 interagit avec « mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 » (Smad4) et que cette interaction est essentielle pour l’induction de HAMP à travers la voie BMP6. En conclusion, notre étude montre que l'expression de HAMP dans les macrophages est régulée principalement par TLR2 et TLR4 à travers la voie MyD88 et que l'accumulation du fer dans les macrophages peut affecter les niveaux des cytokines pro-inflammatoires. En outre, nos analyses démontrent que le développement d’hyposidérémie en réponse au LPS se produit par l'intermédiaire d’un mécanisme dépendant de MyD88 qui est dissociée de la production de cytokines et de HAMP. En plus, nos recherches montrent que MyD88 est nécessaire pour l'expression de Smad4 et cela pour garantir une réponse optimale à travers la signalisation BMP6, conduisant ainsi à une expression adéquate de HAMP. Enfin, la protéine MyD88 joue un rôle crucial dans, la régulation de HAMP au niveau des macrophages, la diminution du taux du fer sérique en réponse au LPS et le maintien de l'homéostasie du fer.

Toll-like receptor expression in murine DC subsets: lack of TLR7 expression by CD8α+ DC correlates with unresponsiveness to imidazoquinolines

Toll-like receptors (TLR) recognize microbial and viral patterns and activate dendritic cells (DC). TLR distribution among human DC subsets is heterogeneous: plasmacytoid DC (PDC) express TLR1, 7 and 9, while other DC types do not express TLR9 but express other TLR. Here, we report that mRNA for most TLR is expressed at similar levels by murine splenic DC sub-types, including PDC, but that TLR3 is preferentially expressed by CD8α+ DC while TLR5 and TLR7 are selectively absent from the same subset. Consistent with the latter, TLR7 ligand activates CD8α– DC and PDC, but not CD8α+ DC as measured by survival ex vivo, up-regulation of surface markers and production of IL-12p40. These data suggest that the dichotomy in TLR expression between plasmacytoid and non-plasmacytoid DC is not conserved between species. However, lack of TLR7 expression could restrict the involvement of CD8α+ DC in recognition of certain mouse pathogens.

Human endogenous RNAs: Implications for the immunomodulation of Toll-like receptor 3

Toll-like receptors (TLRs), a family of mammalian receptors, are able to recognize nucleic acids. TLR3 recognizes double-stranded (ds)RNA, a product of the replication of certain viruses. Polyinosinic-polycytidylic acid, referred to as poly(I:C), an analog of viral dsRNA, interacts with TLR3 thereby eliciting immunoinflammatory responses characteristic of viral infection or down-regulating the expression of chemokine receptor CXCR4. It is known that dsRNA also directly activates interferon (IFN)-induced enzymes, such as the RNA-dependent protein kinase (PKR). In the present study, the mRNA expression of TLR3, CXCR4, IFN gamma and PKR was investigated in a culture of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) stimulated with poly(I:C) and endogenous RNA from human PBMCs. No cytotoxic effect on the cells or on the proliferation of CD3(+), CD4(+) and CD8(+) cells was observed. TLR3 expression in the PBMCs in the presence of poly(I:C) was up-regulated 9.5-fold, and TLR3 expression in the PBMCs treated with endogenous RNA was down-regulated 1.8-fold (p=0.002). The same trend was observed for IFN gamma where in the presence of poly(I:C) an 8.7-fold increase was noted and in the presence of endogenous RNA a 3.1-fold decrease was observed. In the culture activated with poly(1:C), mRNA expression of CXCR4 increased 8.0-fold and expression of PKR increased 33.0-fold. Expression of these genes decreased in the culture treated with endogenous RNA when compared to the culture without stimulus. Thus, high expression of mRNA for TLR3, IFN gamma, CXCR4 and PKR was observed in the presence of poly(I:C) and low expression was observed in the cells cultured with endogenous RNA. In conclusion, TLR3 may play major physiological roles that are not in the context of viral infection. It is possible that RNA released from cells could contain enough double-stranded structures to regulate cell activation. The involvement of endogenous RNA in endogenous gene expression and its implications in the regulation thereof, are still being studied, and will have significant implications in the future.