BDNF overexpression in mouse hippocampal astrocytes promotes local neurogenesis and elicits anxiolytic-like activities.

The therapeutic activity of selective serotonin (5-HT) reuptake inhibitors (SSRIs) relies on long-term adaptation at pre- and post-synaptic levels. The sustained administration of SSRIs increases the serotonergic neurotransmission in response to a functional desensitization of the inhibitory 5-HT1A autoreceptor in the dorsal raphe. At nerve terminal such as the hippocampus, the enhancement of 5-HT availability increases brain-derived neurotrophic factor (BDNF) synthesis and signaling, a major event in the stimulation of adult neurogenesis. In physiological conditions, BDNF would be expressed at functionally relevant levels in neurons. However, the recent observation that SSRIs upregulate BDNF mRNA in primary cultures of astrocytes strongly suggest that the therapeutic activity of antidepressant drugs might result from an increase in BDNF synthesis in this cell type. In this study, by overexpressing BDNF in astrocytes, we balanced the ratio between astrocytic and neuronal BDNF raising the possibility that such manipulation could positively reverberate on anxiolytic-/antidepressant-like activities in transfected mice. Our results indicate that BDNF overexpression in hippocampal astrocytes produced anxiolytic-/antidepressant-like activity in the novelty suppressed feeding in relation with the stimulation of hippocampal neurogenesis whereas it did not potentiate the effects of the SSRI fluoxetine on these parameters. Moreover, overexpressing BDNF revealed the anxiolytic-like activity of fluoxetine in the elevated plus maze while attenuating 5-HT neurotransmission in response to a blunted downregulation of the 5-HT1A autoreceptor. These results emphasize an original role of hippocampal astrocytes in the synthesis of BDNF, which can act through neurogenesis-dependent and -independent mechanisms to regulate different facets of anxiolytic-like responses.

The prominent role of neutrophils during the initial phase of infection by Leishmania parasites.

Neutrophils are rapidly and massively recruited to the site of Leishmania inoculation, where they phagocytose the parasites, some of which are able to survive within these first host cells. Neutrophils can thus provide a transient safe shelter for the parasites, prior to their entry into macrophages where they will replicate. In addition, neutrophils release and synthesize rapidly several factors including cytokines and chemokines. The mechanism involved in their rapid recruitment to the site of parasite inoculation, as well as the putative consequences of their massive presence on the microenvironment of the focus of infection will be discussed in the context of the development of the Leishmania-specific immune response.

The role of dentritic cells in leishmania infection : use of novel DC lines for the development of monoclonal antibodies

Les cellules dendritiques (DCs) sont des cellules multifonctionnelles qui font le lien entre le sytème immunitaire inné et adaptatif chez les mammifères. Il existe plusieurs sous-types de DCs basés sur leurs fonctions et l'endroit où elles se situent dans le corps. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de ces cellules face à une infection parasitaire. La Leishmania est un parasite causant une maladie appelée Leishmaniose, maladie endémique de l'Afrique, de l'Asie et de certaines régions de l'Amérique du Sud. Certaines espèces causent des lésions cutanées, alors que d'autres causent des lésions dans les muqueuses ou dans les organes internes. Le système immunitaire répond en générant une réponse inflammatoire qui élimine l'infection. Lors d'une réponse non-inflammatoire (de type cytokines, chemokines), cela va amener à une persistance du parasite sur le long terme. Les DC s'activant en présence du parasite dans la peau, vont le transporter vers un ganglion. A cet endroit, se trouvent différents sous-types de DC qui ont la particularité de présenter l'antigène (spécifique à la Leishmaniose) aux lymphocytes T, ce qui va alors amener à une réponse immunitaire puissante contre le parasite. Nous avons comparé différentes espèces de Leishmaniose dans leur façon d'activer les DC et différents modèles de souris ont été utilisé dans ce but-là. Les souris du type C57BL/6 sont connues pour être résistantes à L. major et sensibles à L. mexicana, alors qu'au contraire, les souris Balb/c sont connues pour être sensibles à ces deux espèces. En utilisant des parasites fluorescents transgéniques, nous avons comparé ces deux espèces de parasites (L. major et L. mexicana) en recherchant quelles cellules elles sont capables d'infecter in-vivo dans un modèle murin. Le rôle général des DC dans une infection à L. major a déjà été décrit. Dans notre étude, nous avons étudié le besoin en DC CD8a+ dans les ganglions afin d'engendrer une réponse face à une infection à L. major. Les souris qui n'ont pas ce sous-type de DC sont beaucoup plus sensibles à l'infection : elles ont des marqueurs inflammatoires plus bas et des lésions plus grandes. Nous avons également remarqué que les DC CD8a+ jouent un rôle crucial dans une phase plus avancée de l'infection. Dans notre laboratoire, nous avons la chance d'avoir une source illimitée de DCs de sous-type CD8a+ provenant d'une souris génétiquement modifiée par nos soin. Grâce à cela, nous avons utilisé ces cellules CD8a+ pour immuniser des rats afin de produire des anticorps monoclonaux ayant des propriétés spécifiques comme l'identification de protéines uniques présentes à la surface des DC et qui ensuite, modulent une réponse immunitaire in-vivo. Nous sommes actuellement en phase de caractérisation de plus de 750 hybridomes générés dans notre laboratoire. - Les cellules dendritiques (DCs) constituent le lien entre le système inné et adaptatif de la réponse immunitaire, car elles sont capables de présenter l'antigène, de donner la co- stimulation et de relâcher des cytokines et chimokines. Au cours de cette thèse, nous avons exploré différentes familles de DC lors d'infections parasitaires, telles que la Leishmaniose, parasite intracellulaire qui infecte les mammifères. La plupart des lésions cutanées résistantes sont caractérisées par une réponse pro-inflammatoire générée par l'IL-12. A l'inverse, pour la forme non résistante, la réponse est générée par l'IL-4 et l'IL-10, dans les modèles murins vulnérables. L'infection avec Lmajor a été caractérisée chez la souris C57BL/6 (Thl) et chez la souris Balb/c (Th2). Chez la souris C57BL/6 la lésion guérit, alors que chez la souris Balb/c, la lésion est au contraire non-cicatrisante. Nous avons comparé l'activation causée dans l'ensemble des DC par différentes espéces de Leishmania, et plus spécifiquement dans les DC CD8a+ présentes dans les ganglions lymphatiques et leur rôle dans la vulnérabilité à L. major. Ces cellules sont spécialisées dans la présentation croisée d'antigènes exogènes par le CMH-I et le haut taux de production d'IL-12 après activation. En utilisant des DC dérivées de moelle osseuse, nous avons constaté que L. guyanensis V+ (transportant un retrovirus) était le plus efficace pour l'activation des DC in-vitro comparé à L. major, L. mexicana et L. guyanensis (V-). Toutefois, in-vivo, les souris infectées avec L. major ont vu la taille de leur ganglions lymphatiques drainants augmentée, 3-6 semaines après l'infection dans les deux espèces de souris (les C57BL/6 résistantes et les Balb/c sensibles). En utilisant un parasite fluorescent transgénique, nous avons trouvé que les souris C57BL/6 sensibles à Lmexicana ont un nombre plus important de cellules Β infectées et un plus petit nombre de DC dérivées des monocytes inflammatoires, comparé au souris infectées avec L. major. Les conséquences de ces observations sont encore à l'étude. Des souris déficientes en CD8ct+DC et CD103+ sont plus sensibles à L. major que les souris WT: leurs lésions sont plus grandes et la charge parasitaire est plus importante. Nous avons généré une chimère de moelles osseuse CD11-DTR et Batf3-/- en mélangeant les moelles de ces deux souris, afin de déterminer le temps après infection où le manque de DC's CD8a+ contribue le plus à l'augmentation de la vulnérabilité chez la souris KO. Ces souris produisent plus d'IgG1 et IgE, font une réponse Th2 plus forte et Thl moins forte. Nous avons constaté que les souris déficientes en DC CD8a+ au début de la réponse immunitaire adaptive (trois semaines après injection) maintiennent un haut taux de lésions de grande taille, semblable à celui des souris chez qui les cellules ont été déplétées avant l'injection. Cela indique que les DC CD8a+ sont nécessaires pour l'efficacité de l'immunité dans la phase chronique de l'infection à L. major. Parallèlement à cela, nous avons aussi commencé une génération d'anticorps monoclonaux dirigés contre les DC CD8a+ activés en utilisant des souches établies dans notre laboratoire. En partant d'une librairie de 763 hybridomes, nous avons identifié plusieurs clones dignes d'intérêt avec une capacité fonctionnelle à moduler la prolifération et la sécrétion de cytokines des cellules T, ainsi que les molécules de co-stimulation présentes à la surface des DC activées elle-même. - Dendritic cells (DCs) are the bridge between the innate and the adaptive arms of the immune systems. They are professional antigen presentation cells and have important cytokine/chemokine release functions. In this dissertation we have focussed on the study of the different subsets of DCs in parasitic infection immunity. Leishmania are intra-cellular parasites of many different species that infect mammals. Most cutaneous lesions that are self- healing are characterized with a pro-inflammatory response with IL-12 while high levels of cytokines such as IL-4 and IL-10 characterized in susceptible mouse models. In mice L. major infection has been well characterized in C57BL/6 mice (Thl) that form healing lesions while Balb/c mice (Th2) form non-healing lesions. This thesis is focussed on comparing DC activation at large by different strains of Leishmania and more specifically, dLN resident CD8a+ DCs and their role in L. major susceptibility. This subset is specialized in cross- presentation of exogenous antigens in the MHC-I pathway and produce high levels of EL-12. Using bone marrow derived DCs we found that L. guyanensis V+ (carrying a retro-virus) was the most efficient at activating DCs in-vitro. In-vivo however L. major infected mice had the largest dLNs 3-6 weeks after infection in both genetically resistant C57BL/6 and susceptible Balb/c mice. Using transgenic fluorescent parasites, we found that C57BL/6 mice which are susceptible to L. mexicana had more number of infected Β cells and fewer number of infected inflammatory monocyte derived DCs in contrast to L. major infection. Using mice deficient in CD8a+ DCs, we found that these mice were more susceptible to L. major than their WT counterparts. They made larger lesions, had higher parasite burdens, higher levels of Th2 indicating immunolgloblins as measured by higher serie IgE levels and lower CD4+ IFNy+ cells. A mixed bone marrow chimera system of CDllc-DTR and Batf3~'~ was generated to determine the time point at which the lack of CD8a+ DCs most contributes to the increased susceptibility in KO mice. We found that mice depleted of CD8a+ DCs at the advent of the adaptive response (3 weeks after infection) maintained the significantly higher lesion size similar to mice whose cells were depleted from the onset of infection. This indicates that CD8a+ DCs are required for effective immunity in the chronic phase of L. major infection. We also began the generation of a valuable tool of monoclonal antibodies against activated CD8a+ DCs using our in-house DC line. From a library of 763 hybridomas we have identified several interesting clones with a functional ability to modulate Τ cell proliferation and cytokine secretion as well as down-modulating co-stimulatory molecules on activated DC cells themselves.

A functional and structural study of the major metalloprotease secreted by the pathogenic fungus Aspergillus fumigatus.

Fungalysins are secreted fungal peptidases with the ability to degrade the extracellular matrix proteins elastin and collagen and are thought to act as virulence factors in diseases caused by fungi. Fungalysins constitute a unique family among zinc-dependent peptidases that bears low sequence similarity to known bacterial peptidases of the thermolysin family. The crystal structure of the archetype of the fungalysin family, Aspergillus fumigatus metalloprotease (AfuMep), has been obtained for the first time. The 1.8 Å resolution structure of AfuMep corresponds to that of an autoproteolyzed proenzyme with separate polypeptide chains corresponding to the N-terminal prodomain in a binary complex with the C-terminal zinc-bound catalytic domain. The prodomain consists of a tandem of cystatin-like folds whose C-terminal end is buried into the active-site cleft of the catalytic domain. The catalytic domain harbouring the key catalytic zinc ion and its ligands, two histidines and one glutamic acid, undergoes a conspicuous rearrangement of its N-terminal end during maturation. One key positively charged amino-acid residue and the C-terminal disulfide bridge appear to contribute to its structural-functional properties. Thus, structural, biophysical and biochemical analysis were combined to provide a deeper comprehension of the underlying properties of A. fumigatus fungalysin, serving as a framework for the as yet poorly known metallopeptidases from pathogenic fungi.

Virological and Immunological Characterization of Novel NYVAC-Based HIV/AIDS Vaccine Candidates Expressing Clade C Trimeric Soluble gp140(ZM96) and Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) as Virus-Like Particles.

The generation of vaccines against HIV/AIDS able to induce long-lasting protective immunity remains a major goal in the HIV field. The modest efficacy (31.2%) against HIV infection observed in the RV144 phase III clinical trial highlighted the need for further improvement of HIV vaccine candidates, formulation, and vaccine regimen. In this study, we have generated two novel NYVAC vectors, expressing HIV-1 clade C gp140(ZM96) (NYVAC-gp140) or Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) (NYVAC-Gag-Pol-Nef), and defined their virological and immunological characteristics in cultured cells and in mice. The insertion of HIV genes does not affect the replication capacity of NYVAC recombinants in primary chicken embryo fibroblast cells, HIV sequences remain stable after multiple passages, and HIV antigens are correctly expressed and released from cells, with Env as a trimer (NYVAC-gp140), while in NYVAC-Gag-Pol-Nef-infected cells Gag-induced virus-like particles (VLPs) are abundant. Electron microscopy revealed that VLPs accumulated with time at the cell surface, with no interference with NYVAC morphogenesis. Both vectors trigger specific innate responses in human cells and show an attenuation profile in immunocompromised adult BALB/c and newborn CD1 mice after intracranial inoculation. Analysis of the immune responses elicited in mice after homologous NYVAC prime/NYVAC boost immunization shows that recombinant viruses induced polyfunctional Env-specific CD4 or Gag-specific CD8 T cell responses. Antibody responses against gp140 and p17/p24 were elicited. Our findings showed important insights into virus-host cell interactions of NYVAC vectors expressing HIV antigens, with the activation of specific immune parameters which will help to unravel potential correlates of protection against HIV in human clinical trials with these vectors. IMPORTANCE: We have generated two novel NYVAC-based HIV vaccine candidates expressing HIV-1 clade C trimeric soluble gp140 (ZM96) and Gag(ZM96)-Pol-Nef(CN54) as VLPs. These vectors are stable and express high levels of both HIV-1 antigens. Gag-induced VLPs do not interfere with NYVAC morphogenesis, are highly attenuated in immunocompromised and newborn mice after intracranial inoculation, trigger specific innate immune responses in human cells, and activate T (Env-specific CD4 and Gag-specific CD8) and B cell immune responses to the HIV antigens, leading to high antibody titers against gp140. For these reasons, these vectors can be considered vaccine candidates against HIV/AIDS and currently are being tested in macaques and humans.

Single loci with major effects in fire ants : the effects of the complementary sex-determining locus and the green beard supergene on gene expression

Etant données la complexité et la redondance des réseaux de gènes influençant de nombreux phénotypes, l'étude des rares cas d'un locus unique ayant des effets importants sur de nombreux phénotypes peut fournir des informations cruciales sur l'évolution des traits complexes. Nous avons séquencé le génome de la fourmi de feu Solenopsis invicta pour étudier comment l'expression des gènes détermine les effets majeurs et étendus de deux loci uniques sur le phénotype. Le premier locus concerne la détermination du sexe par le modèle des allèles complémentaires. Ce locus est connu pour déterminer le sexe chez tous les hyménoptères mais n'a été caractérisé que chez les abeilles. Les hétérozygotes pour ce locus se développent en reines diploïdes (ou ouvrières stériles) alors que les homozygotes se développent en mâles diploïdes incapables de produire du sperme et les hémizygotes en mâles haploïdes fertiles. Nous avons comparé l'expression des gènes entre les reines et les deux types de mâles au stade pupe, ainsi que 1 et 11 jours après l'émergence. Nous avons trouvé un changement prononcé de l'expression des gènes chez les mâles diploïdes, passant de très proche de celle des reines au stade pupe à identique aux mâles haploïdes 11 jours après l'émergence. Cela signifie que les mâles diploïdes sont condamnés à être stériles parce que les effets après émergence du locus de détermination du sexe ne per¬mettent pas d'effacer les effets de la ploïdie sur l'expression des gènes pendant le stade pupe, quand la spermatogénèse prend place. Le second locus aux effets majeurs que nous avons étudié est le supergène dit "green beard", qui consiste en 616 gènes couvrant 55% d'un chromosome (13 Mb) et est caractérisé par une absence de recombinaison entre les deux variants du supergène : "Social B" et "Social b" (SB et Sb). Au travers de l'effet "green beard", par lequel les ouvrières avec le supergène Sb discriminent favorablement les reines qui partagent ce supergène de façon perceptible, le génotype des reines fondatrices au niveau de ce supergène détermine l'organisation de la colonie : soit elle contient une seule reine SB/SB, soit plusieurs reines SB/Sb. Nous avons montré que le chromosome Sb a évolué comme le chromosome Y, accumulant probablement des allèles favorables dans des colonies avec plusieurs reines mais défavorables dans des colonies avec une seule reine (cf. gènes sexuellement antagonistes), ainsi que des transposons et des séquences répéti¬tives. Nous avons également montré que le polymorphisme du supergène cause de grandes différences d'expression chez les ouvrières et particulièrement les reines mais pas chez les mâles. Pour comprendre comment le polymorphisme du supergène chez les reines peut affecter l'organisation de la colonie, nous avons comparé l'expression entre les génotypes SB/SB et SB/Sb chez des reines vierges (1 et 11 jours) et des reines matures. Nous avons montré que les reines SB/SB sur-régulent des gènes impliqués dans la reproduction, expli-quant pourquoi elle grandissent plus rapidement et peuvent fonder des colonies de façon indépendante, tandis que les reines SB/Sb (qui ne peuvent fonder une nouvelle colonie) sur-régulent des gènes de signalement chimique qui affectent l'organisation des colonies par l'effet "green beard". - Given the complexity and redundancy of the gene networks that underlie many pheno- types, the study of rare cases of a single locus having major effects on many phenotypes can give powerful insights into the evolution of complex traits. We sequenced the genome of Solenopsis invicta fire ants to study how gene expression mediates the widespread major effects of two single loci on phenotype. The first is the complementary sex-determining locus, which is known to exist in most Hymenoptera despite being characterized only for honeybees. Heterozygotes at this locus become diploid queens (or sterile workers), homozy¬gotes become aspermic diploid males, and hemizygotes become fertile haploid males. We compared gene expression between queens and both types of males in pupae and 1 and 11 days after eclosion. We found a pronounced shift in gene expression in diploid males, from being nearly identical to queens as pupae to identical to haploid males 11 days after eclosion. This means that diploid males are condemned to sterility because the overriding effects of the sex locus after eclosion cannot undo the ploidy effects on expression during the pupal stage, when spermatogenesis must be completed. The second locus with major ef¬fects that we studied was the so-called "green beard" supergene, which consists of 616 genes encompassing 55% of one chromosome (13 Mb), without recombination between the two variants "Social B" and "Social b" (SB and Sb) supergene. Through the green beard effect, i.e. workers with the Sb supergene discriminating in favor of queens who perceptibly share this supergene, the founding queen's genotype at the supergene determines colony organi¬zation: either headed by a single SB/SB queen or many SB/Sb queens. We show that the Sb chromosome evolved like a Y-chromosome, probably accumulating alleles beneficial in multi-queen colonies but disadvantageous in single-queen colonies (cf. sexually antagonistic genes), as well as transposons and repetitive sequences. We also show that the polymor¬phism of the supergene causes widespread expression differences in workers and especially queens but not in males. To understand how the polymorphism at the supergene in queen can transform colony organization, we compared the expression between SB/SB and SB/Sb virgin queens (1 and 11 days) and mother queens. We show that SB/SB queens up-regulate genes involved in reproduction, explaining why they mature faster and can found colonies independently, while SB/Sb queens (which cannot found colonies) up-regulate chemical signaling genes that can transform colonies through the green beard effect.

Humoral and cellular immune responses against Type I cysteine proteinase of Leishmania infantum are higher in asymptomatic than symptomatic dogs selected from a naturally infected population.

Canids are natural reservoirs of Leishmania infantum and have been promoted as experimental hosts to decipher the pathogenesis of human visceral leishmaniasis (VL). In this study, the presence of IgG antibodies as well as the presence of mononuclear leukocytes reactive to different cysteine proteinases (CPs) were examined in 13 L. infantum-infected dogs (six with symptoms, seven asymptomatic). Cysteine proteinases which belong to papain-like enzymes known as clan CA are the most studied CPs of parasite protozoa. These molecules are expressed by the intracellular stages of the parasite and could be immunogenic. We studied Type II CP (CPA) and Type I CP (CPB) with its long C-terminal extension (CTE) which could be highly immunogenic. We showed that the level of antibodies reactive to rCPA is low in both symptomatic and asymptomatic dogs. In contrast, when CPB and CTE were used as antigens, the level of total IgG (with IgG2 superior to IgG1) reached higher values in asymptomatic dogs than in dogs with VL. While the peripheral blood mononuclear cell (PBMC) reactivity was significant when cultured in the presence of freezed/thawed (F/T) lysate, it remained low in presence of CP although always higher for PBMC recovered from asymptomatic dogs. We showed the importance of CPB and CTE in particular as a target of immune response and their potential use for serodiagnosis in asymptomatic dogs.

Toll-like receptor 2 (TLR2) polymorphisms are associated with reversal reaction in leprosy.

BACKGROUND: Leprosy is characterized by a spectrum of clinical manifestations that depend on the type of immune response against the pathogen. Patients may undergo immunological changes known as "reactional states" (reversal reaction and erythema nodosum leprosum) that result in major clinical deterioration. The goal of the present study was to assess the effect of Toll-like receptor 2 (TLR2) polymorphisms on susceptibility to and clinical presentation of leprosy. METHODS: Three polymorphisms in TLR2 (597C-->T, 1350T-->C, and a microsatellite marker) were analyzed in 431 Ethiopian patients with leprosy and 187 control subjects. The polymorphism-associated risk of developing leprosy, lepromatous (vs. tuberculoid) leprosy, and leprosy reactions was assessed by multivariate logistic regression models. RESULTS: The microsatellite and the 597C-->T polymorphisms both influenced susceptibility to reversal reaction. Although the 597T allele had a protective effect (odds ratio [OR], 0.34 [95% confidence interval {CI}, 0.17-0.68]; P= .002 under the dominant model), homozygosity for the 280-bp allelic length of the microsatellite strongly increased the risk of reversal reaction (OR, 5.83 [95% CI, 1.98-17.15]; P= .001 under the recessive model). These associations were consistent among 3 different ethnic groups. CONCLUSIONS: These data suggest a significant role for TLR-2 in the occurrence of leprosy reversal reaction and provide new insights into the immunogenetics of the disease.

Role and regulation of polyphosphate in leishmania parasites

Le protozoaire unicellulaire Leishmania est l'agent responsable de la leishmaniose, une maladie parasitaire humaine qui se manifeste par des lésions de la peau, se résolvant le plus souvent spontanément, jusqu'à des lésions viscérales fatales. Le parasite est transmis de l'insecte à l'hôte mammifère lors d'un repas sanguin de la mouche des sables et y réside respectivement sous formes extra- et intracellulaires. On estime que cette maladie touche environ 12 millions de personnes dans 98 pays. Etant donné que les médicaments disponibles à ce jour sont faiblement efficaces et/ou hautement toxiques, il est indispensable de consolider les connaissances sur le fonctionnement et la survie du parasite pour pouvoir développer de nouvelles stratégies de traitements et de préventions. Tous les organismes vivants, dont Leishmania, contiennent du polyphopshate (polyP). Cette molécule chargée négativement est constituée de trois jusqu'à plusieurs centaines de résidus de phosphates reliées par des liaisons à haute énergie. Le polyP sert donc de source d'énergie et de réservoir de phosphate; dans certaines espèces, il joue aussi un rôle dans l'adaptation au stress et la virulence de pathogènes. Ceci nous a amené à étudier le rôle du polyP dans le parasite Leishmania. L'enzyme responsable de la synthèse de polyP a été identifié récemment dans la levure : il s'agit de la chaperone de transport vacuolaire 4 (Vtc4). Nous avons identifié un homologue de Vtc4 chez les Trypanosomatidae, et avons donc décidé d'examiner sa fonction dans le métabolisme du polyP chez Leishmania. En éliminant l'expression de Vtc4 chez L. major et L. guyanensis, nous avons pu démontrer qu'il est indispensable pour la production de polyP chez Leishmania. De plus, nous avons constaté que ces parasites possèdent des chaînes de polyP allant de trois jusqu'à environ 300 résidus de phosphate. Le taux de polyP dans la cellule est précisément régulé et varie entre un très haut niveau durant la phase proliférative des promastigotes à un niveau bas en phase stationnaire tardive, alors que l'expression de Vtc4p reste stable. Dans les amastigotes intracellulaires, seulement des petites quantités de polyP et de Vtc4p sont détectées. En outre, l'absence de Vc4p et de polyP n'a pas d'effet significatif sur les infections in vivo de souris, ce qui indique que le polyP n'est pas nécessaire au développement de la leishmaniose. Ceci suggère que Vtc4p n 'est pas une bonne cible pour le développement de nouveaux traitements contre Leishmania. "Néanmoins, la présence du polyP favorise fortement la survie du parasite suite à un choc de température (37°C) et aide ainsi à sa persistance intracellulaire pendant les premiers jours d'infection de macrophages. En résumé, nos résultats indiquent que si le polyP a peu d'importance pendant l'infection et le développement de la leishmaniose chez la souris, il est par contre crucial pour l'adaptation à des situations de stress comme l'augmentation de la température. Le fait que le polyP a été conservé dans tous les organismes durant l'évolution suggère toutefois que cette molécule joue un rôle fondamental. Etant donné que l'absence de polyP n'a pas d'effet sur la survie des amastigotes, il pourrait être plus important dans la forme promastigote infectant la mouche des sables. - The unicellular protozoan parasite Leishmania is the causative agent of the human disease leishmaniasis, which can range from self-healing skin lesions to fatal visceral lesions. The parasite is transmitted from the insect vector to the mammalian host when the sand fly takes its blood meal and exists in an extra- and an intracellular form, respectively. The disease is estimated to affect 12 million people in 98 countries and currently available drug treatments are of relatively low potency and/or high toxicity. Thus, investigating parasite survival mechanisms and parasite adaptation to the two host environments contributes to the general understanding of Leishmania propagation and might therefore help to develop future treatments or preventions. All living cells, including Leishmania, contain a negatively charged polymer of a few up to several hundred phosphate residues. These so-called polyphosphates (polyPs) serve as an energy source and phosphate reservoir. In some organisms, polyP is also involved in adaptation to stresses and virulence of pathogens. Therefore we were interested in investigating the importance of polyP in Leishmania parasites. Recently, an eukaryotic enzyme responsible for polyP synthesis has been identified as the vacuolar transporter chaperone 4 (Vtc4) in yeast. We, and others, found a Vtc4 homologue in trypanosomatids and decided to examine its potential function in polyP metabolism. By generating VTC4 knock-out cell lines in L. major and Vtc4 knock-down cell lines in L. guyanensis, we were able to demonstrate that Vtc4p is responsible for the total amount of cellular polyP. We also observed that Leishmania polyP chain length ranges from a few up to around 300 residues and that its level is tightly regulated. PolyP abundance is highest during the logarithmic proliferating phase of promastigotes and decreases in the stationary phase, while Vtc4 protein expression remains stable during both phases. In the intracellular amastigote form, only low amounts of polyP and Vtc4p were detectable. Furthermore, absence of Vtc4p and polyP did not have a significant effect on in vivo mouse infections, indicating that polyP is not necessary for Leishmania disease progression. This suggests that Vtc4p would be a poor drug target against Leishmania infection. However, presence of the polymer strongly supported parasite survival during heat shock (37°C) and thereby promoted intracellular persistence during the first days of macrophage infections. Taken together, we found that polyP has little importance in Leishmania {in vivo) infection but that it plays a crucial role during adaptation to stress, such as heat shock. Given that polyP has been preciously conserved in all organisms during evolution it seems to play a fundamental role. Since absence of polyP does not affect amastigote survival, it might be significant for promastigote existence in the sand fly vector.

Impact of biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 on rhizosphere bacteria isolated from barley (Hordeum vulgare L.) with special reference to Cytophaga-like bacteria.

AIMS: To assess the impact of the biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 on a collection of barley rhizosphere bacteria using an agar plate inhibition assay and a plant microcosm, focusing on a CHA0-sensitive member of the Cytophaga-like bacteria (CLB). METHODS AND RESULTS: The effect of strain CHA0 on a collection of barley rhizosphere bacteria, in particular CLB and fluorescent pseudomonads sampled during a growth season, was assessed by a growth inhibition assay. On average, 85% of the bacteria were sensitive in the May sample, while the effect was reduced to around 68% in the July and August samples. In the May sample, around 95% of the CLB and around 45% of the fluorescent pseudomonads were sensitive to strain CHA0. The proportion of CHA0-sensitive CLB and fluorescent pseudomonad isolates decreased during the plant growth season, i.e. in the July and August samples. A particularly sensitive CLB isolate, CLB23, was selected, exposed to strain CHA0 (wild type) and its genetically modified derivatives in the rhizosphere of barley grown in gnotobiotic soil microcosms. Two dry-stress periods were imposed during the experiment. Derivatives of strain CHA0 included antibiotic or exopolysaccharide (EPS) overproducing strains and a dry-stress-sensitive mutant. Despite their inhibitory activity against CLB23 in vitro, neither wild-type strain CHA0, nor any of its derivatives, had a major effect on culturable and total cell numbers of CLB23 during the 23-day microcosm experiment. Populations of all inoculants declined during the two dry-stress periods, with soil water contents below 5% and plants reaching the wilting point, but they recovered after re-wetting the soil. Survival of the dry-stress-sensitive mutant of CHA0 was most affected by the dry periods; however, this did not result in an increased population density of CLB23. CONCLUSIONS: CLB comprise a large fraction of barley rhizosphere bacteria that are sensitive to the biocontrol pseudomonad CHA0 in vitro. However, in plant microcosm experiments with varying soil humidity conditions, CHA0 or its derivatives had no major impact on the survival of the highly sensitive CLB strain, CLB23, during two dry-stress periods and a re-wetting period; all co-existed well in the rhizosphere of barley plants. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Results indicate a lack of interaction between the biocontrol pseudomonad CHA0 and a sensitive CLB when the complexity increases from agar plate assays to plant microcosm experiments. This suggests the occurrence of low levels of antibiotic production and/or that the two bacterial genera occupy different niches in the rhizosphere.

A receptor-like kinase mutant with absent endodermal diffusion barrier displays selective nutrient homeostasis defects.

The endodermis represents the main barrier to extracellular diffusion in plant roots, and it is central to current models of plant nutrient uptake. Despite this, little is known about the genes setting up this endodermal barrier. In this study, we report the identification and characterization of a strong barrier mutant, schengen3 (sgn3). We observe a surprising ability of the mutant to maintain nutrient homeostasis, but demonstrate a major defect in maintaining sufficient levels of the macronutrient potassium. We show that SGN3/GASSHO1 is a receptor-like kinase that is necessary for localizing CASPARIAN STRIP DOMAIN PROTEINS (CASPs)--major players of endodermal differentiation--into an uninterrupted, ring-like domain. SGN3 appears to localize into a broader band, embedding growing CASP microdomains. The discovery of SGN3 strongly advances our ability to interrogate mechanisms of plant nutrient homeostasis and provides a novel actor for localized microdomain formation at the endodermal plasma membrane.

Leishmania RNA virus: when the host pays the toll.

The presence of an RNA virus in a South American subgenus of the Leishmania parasite, L. (Viannia), was detected several decades ago but its role in leishmanial virulence and metastasis was only recently described. In Leishmania guyanensis, the nucleic acid of Leishmania RNA virus (LRV1) acts as a potent innate immunogen, eliciting a hyper-inflammatory immune response through toll-like receptor 3 (TLR3). The resultant inflammatory cascade has been shown to increase disease severity, parasite persistence, and perhaps even resistance to anti-leishmanial drugs. Curiously, LRVs were found mostly in clinical isolates prone to infectious metastasis in both their human source and experimental animal model, suggesting an association between the viral hyperpathogen and metastatic complications such as mucocutaneous leishmaniasis (MCL). MCL presents as chronic secondary lesions in the mucosa of the mouth and nose, debilitatingly inflamed and notoriously refractory to treatment. Immunologically, this outcome has many of the same hallmarks associated with the reaction to LRV: production of type 1 interferons, bias toward a chronic Th1 inflammatory state and an impaired ability of host cells to eliminate parasites through oxidative stress. More intriguing, is that the risk of developing MCL is found almost exclusively in infections of the L. (Viannia) subtype, further indication that leishmanial metastasis is caused, at least in part, by a parasitic component. LRV present in this subgenus may contribute to the destructive inflammation of metastatic disease either by acting in concert with other intrinsic "metastatic factors" or by independently preying on host TLR3 hypersensitivity. Because LRV amplifies parasite virulence, its presence may provide a unique target for diagnostic and clinical intervention of metastatic leishmaniasis. Taking examples from other members of the Totiviridae virus family, this paper reviews the benefits and costs of endosymbiosis, specifically for the maintenance of LRV infection in Leishmania parasites, which is often at the expense of its human host.

Comparative protein profiling identifies elongation factor-1beta and tryparedoxin peroxidase as factors associated with metastasis in Leishmania guyanensis.

Parasites of the Leishmania Viannia subgenus are major causative agents of mucocutaneous leishmaniasis (MCL), a disease characterised by parasite dissemination (metastasis) from the original cutaneous lesion to form debilitating secondary lesions in the nasopharyngeal mucosa. We employed a protein profiling approach to identify potential metastasis factors in laboratory clones of L. (V.) guyanensis with stable phenotypes ranging from highly metastatic (M+) through infrequently metastatic (M+/M-) to non-metastatic (M-). Comparison of the soluble proteomes of promastigotes by two-dimensional electrophoresis revealed two abundant protein spots specifically associated with M+ and M+/M- clones (Met2 and Met3) and two others exclusively expressed in M- parasites (Met1 and Met4). The association between clinical disease phenotype and differential expression of Met1-Met4 was less clear in L. Viannia strains from mucosal (M+) or cutaneous (M-) lesions of patients. Identification of Met1-Met4 by biological mass spectrometry (LC-ES-MS/MS) and bioinformatics revealed that M+ and M- clones express distinct acidic and neutral isoforms of both elongation factor-1 subunit beta (EF-1beta) and cytosolic tryparedoxin peroxidase (TXNPx). This interchange of isoforms may relate to the mechanisms by which the activities of EF-1beta and TXNPx are modulated, and/or differential post-translational modification of the gene product(s). The multiple metabolic functions of EF-1 and TXNPx support the plausibility of their participation in parasite survival and persistence and thereby, metastatic disease. Both polypeptides are active in resistance to chemical and oxidant stress, providing a basis for further elucidation of the importance of antioxidant defence in the pathogenesis underlying MCL.

Evaluation of the immune response to infection with metastatic and non-metastatic "Leishmania guyanensis" parasites

ABSTRACT : Les infections par le parasite Leishmania guyanensis se caractérisent par une dissémination depuis le site initial d'infection jusqu'aux tissus naso-pharyngés, responsable de la Leishmaniose à lésions secondaires muco-cutanées (LMC). Les lésions des patients atteints de LMC montrent une massive infiltration de cellules immunitaires, une réponse immunitaire élevée et la présence de parasites (bien qu'en très faible quantité). La LMC engendre une augmentation de l'expression de TNFa ainsi qu'un défaut dans le contrôle de la réponse immunitaire caractérisé par une absence de réponse à l'IL 10. La réponse immunitaire de l'hôte ainsi que la virulence du parasite sont deux facteurs reconnus pour le contrôle de l'infection. Le mécanisme de la pathogenèse de la LMC restent grandement incompris, surtout le mécanisme de dissémination de l'infection du site d'inoculation jusqu'aux sites secondaires d'infection (métastases) ainsi que les détails de la réponse de l'hôte contre le pathogène. Dans un modèle d'infection d' hamsters avec des parasites du Nouveau Monde, la classification des parasites Leishmania se fait en fonction de leur capacité à développer des métastases. Ce modéle d'infection a permis de caractériser différentes souches de parasites selon la classification de l'Organisation Mondiale de la Sante (OMS) tel que la souche de référence W>É-II/BR/78/M5313 qui est reconnue comme hautement métastatique alors que ces clones dérivés de M5313 montrent de grandes variations quand a leur capacité à créer des métastases. Les clones 13 et 21 sont métastatiques (M+) alors que les clones 3 et 17 sont nonmétastatiques (NI-). Les objectifs de cette thèse ont été d'étudier le rôle de la réponse immunitaire innée des macrophages après infection in vitro avec différents clones métastatiques et non-métastatiques du parasite L. guyanensis, ainsi que d'étudier la réponse immunitaire générée suite à une infection in vivo par les clones M+ et M- de L. guyanensis dans un modèle marin. L'analyse de la .réponse immunitaire des macrophages in vitro montrent qu'il y aune augmentation significative de leur statut d'activation après infection par des parasites M+ indiquée par la modulation des marqueurs d'activation de surface CD80, CD86 et CD40, ainsi que une augmentation significative de CXCL 10, CCLS, IL6 et TNFa au niveau transcription de l'ARNm et au niveau de la protéine. Cette phénomène d'activation a été observée chez les deux souches de souris C57BL/6 et BALB/c. L'utilisation d'un inhibiteur d'entrée des parasites (Cytochalsin D) ou d'un inhibiteur des fonctions endosomales (Chloroquine) diminue de manière significative la réponse des macrophages aux parasites M+. L'utilisation de macrophages déficients en TLR, MyD88, et TRIF a démontré que la réponse générée après infection par les parasites M+ était dépendante de la voie de signalisation de TRIF et TLR3. Lors d'infection in vivo par des parasites M5313, au moins 50% des souris BALB/c présentent un phénotype sensible caractérisé par des lésions non-nécrotiques qui ne guérissent pas, persistent plus de 13 semaines après infection et contiennent un nombre considérable de parasites. Ces souris développent une réponse immunitaire de type T helper 2 (Th2) avec un niveau élevé d'IL-4 et d'IL-10. Les autres souris ont un phénotype non-sensible, les souris développant peu ou pas de lésion, avec peu de parasites et une réponse immunitaire diminuée, caractérisée par un niveau faible d'IFNy, d'IL4 et d'IL10. De plus, les souris BALB/c infectées par un parasite L. guyanensis isolé à partir des lésions muco-cutanées d'un patient humain atteint de LMC ont démontrés un phénotype similaire aux souris infectées par la souche M5313 avec 50% des souris développant des lésions persistantes, alors qu'un parasite dérivé des lésions cutanées humains n'a montré qu'une faible sensibilité avec une lésion transitoire qui finit par guérir. Nous avons montré que la sensibilité de ces souris BALB/c dépend de l'IL-4 et de l'IL-10 car les souris IL-10-/sur fond génétique BALB/c ainsi que les souris BALB/c traitée avec de l'anti-IL4 étaient capables de contrôler l'infection par M5313. Les souris C57BL/6 sont résistantes à l'infection par le parasite M5313. Elles développent une lésion transitoire qui guérit 9 semaines après infection. Ces souris résistantes ont un très faible taux de parasites au site d'infection et développent une réponse immunitaire de type Thl avec un niveau élevé d'IFNr et peu d'IL4 et d'IL10. Les infections in vivo de souris déficientes en MyD88, TRIF, TLR3 ou TLR9 (sur fond génétique C57BL/6) ont indiqué que MyD88 et TLR9 étaient impliqués dans la résistance à l'infection par L. guyanensi, et que TRIF et TLR3 avaient un rôle important dans la sensibilité. Ce travail met en évidence le fait que la réponse immunitaire de l'hôte est modulée par le parasite selon leur caractérisation d'être soit M+ ou M-. Nous avons démontré également que plusieurs gènes et voies de signalisations étaient impliqués dans cette réponse favorisant le développement d'une LMC. ABSTRACT : Leishmania guyanensis parasites are able to disseminate from the initial site of cutaneous skin infection to the nasopharyngeal tissues resulting in destructive secondary lesions and the disease Mucocutaneous Leishmaniasis (MCL). The secondary lesions in patients have intense immune cell infiltration, elevated immune responses and the presence (albeit at low levels) of parasites. More specifically, MCL patients produce higher levels of TNFa and display impairment in their ability to control the immune response due to a defect in their ability to respond to IL10. Little is known about the pathogenesis of MCL, especially about the dissemination of the infection from the site of inoculation to secondary sites (metastasis) and the response of the host to the pathogen. The hamster model of L. guyanensis infection has previously characterized the WHO reference strain, L. guyanensis WHI/BR/78/M5313, as being highly metastatic. Clones of parasites derived from this reference strain show a differential ability to metastasize. This thesis studied the differential immune response generated by macrophages in vitro, or by mice in vivo, following infection with L. guyanensis parasites. A significant increase in the activation status of macrophages derived from C57BL/6 or BALB/c mice was observed after in vitro infection with L. guyanensis parasites when compared to non-metastatic parasites. This change in status was evidenced by the increased expression of surface activation markers, together with the chemokines, CXCL 10, CCLS, and cytokines, IL6 and TNFa. Furthermore, in vitro infection of macrophages isolated from mice deficient in either a specific Toll Like Receptor (TLR) or the adaptor molecules MyD88 or TRIF, indicated that the immune response generated following L. guyanensis metastatic parasite infection was reliant on the TRIF dependent TLR3 signalling pathway. In vivo footpad infection of BALB/c mice with the L. guyanensis M5313 parasites showed a reproducible susceptible phenotype, whereby at least 50% of infected mice developed non-healing, nonnecrosing lesions with high parasitemia that persisted over 13 weeks post infection. This phenotype was characterized by a Th2 type cytokine immune response with increased levels of IL4 and IL10 detected in the draining lymph nodes. IL 10 deficient mice on a BALB/c background, or BALB/c mice treated with anti-IL4 were able to control infection with L. guyanensis M5313 parasites, thereby proving that these cytokines were indeed implicated in the susceptibility to infection. Moreover, infection of BALB/c mice with patient isolated L. guyanensis parasites confirmed that MCL derived parasites were able to induce a susceptibility phenotype similar to that of L. guyanensis M5313. C57BL/6 mice, on the other hand, were highly resistant to infection with L. guyanensis M5313 parasites and produced transient footpad swelling that healed by week 9 post infection, together with low degrees of footpad parasitemia and a Thl polarized immune response. Infection of mice deficient in MyD88, TRIF, TLR3, and TLR9 (on a C57BL/6 background), indicated that MyD88 and TLR9 were involved in the resistance of these mice to infection, and that TRIF and TLR3 were involved in the susceptibility. This study has shown that the host response can be differentially modulated depending on the infecting parasite with several genes and pathways being identified that could be involved in promoting the development of MCL.