Cultured human fetal astrocytes can be induced by interferon-gamma to express HLA-DR.

Interferon-gamma (IFN-gamma) modulates the expression of Class II major histocompatibility antigens (MHC), thus providing a potential regulatory mechanism for local immune reactivity in the context of MHC-restricted antigen presentation. Within the central nervous system (CNS), the expression of MHC Class II antigens has been demonstrated on human reactive astrocytes and glioma cells. In order to investigate the modulation of HLA-DR on normal astrocytes, two cell lines were grown from a 20-week-old fetal brain. In situ none of the fetal brain cells expressed HLA-DR as determined by immunohistology on frozen tissue sections. The two cell lines, FB I and FB II, expressed GFAP indicating their astrocytic origin. FB I was HLA-DR negative at the first tissue culture passages, but could be induced to express HLA-DR when treated with 500 U/ml IFN-gamma. FB II was spontaneously HLA-DR positive in the early passages, lost the expression of this antigen after 11 passages and could also be induced to express HLA-DR by IFN-gamma. The induction of HLA-DR expression was demonstrated both by a binding RIA and by immunoprecipitation using a monoclonal antibody (MAB) directed against a monomorphic determinant of HLA-DR. The HLA-DR alloantigens were determined on FB II cells after IFN-gamma treatment, by immunofluorescence and by cytotoxicity assays, and were shown to be DR4, DR6, Drw52, DRw53 and DQwl. These results show that human fetal astrocytes can be induced to express HLA-DR by IFN-gamma in vitro and support the concept that astrocytes may function as antigen-presenting cells.

Role of the immune response induced by superantigens in the pathogenesis of microbial infections.

Superantigens (SAgs) are microbial proteins which have potent effects on the immune system. They are presented by major histocompatibility complex (MHC) class II molecules and interact with a large number of T cells expressing specific T cell receptor V beta domains. Encounter of a SAg leads initially to the stimulation and subsequently to the clonal deletion of reactive T cells. SAgs are expressed by a wide variety of microorganisms which use them to exploit the immune system to their own advantage. Bacterial SAgs are exotoxins which are linked to several diseases in humans and animals. A classical example is the toxic shock syndrome in which the massive release of cytokines by SAg-reactive cells is thought to play a major pathogenic role. The best characterized viral SAg is encoded by mouse mammary tumour virus (MMTV) and has proved to have a major influence on the viral life cycle by dramatically increasing the efficiency of viral infection. In this paper, we review the general properties of SAgs and discuss the different types of microorganisms which produce these molecules, with a particular emphasis on the role played by the SAg-induced immune response in the course of microbial infections.

Distinct mechanisms of loss of IFN-gamma mediated HLA class I inducibility in two melanoma cell lines

BACKGROUND The inability of cancer cells to present antigen on the cell surface via MHC class I molecules is one of the mechanisms by which tumor cells evade anti-tumor immunity. Alterations of Jak-STAT components of interferon (IFN)-mediated signaling can contribute to the mechanism of cell resistance to IFN, leading to lack of MHC class I inducibility. Hence, the identification of IFN-gamma-resistant tumors may have prognostic and/or therapeutic relevance. In the present study, we investigated a mechanism of MHC class I inducibility in response to IFN-gamma treatment in human melanoma cell lines. METHODS Basal and IFN-induced expression of HLA class I antigens was analyzed by means of indirect immunofluorescence flow cytometry, Western Blot, RT-PCR, and quantitative real-time RT-PCR (TaqMan(R) Gene Expression Assays). In demethylation studies cells were cultured with 5-aza-2'-deoxycytidine. Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) was used to assay whether IRF-1 promoter binding activity is induced in IFN-gamma-treated cells. RESULTS Altered IFN-gamma mediated HLA-class I induction was observed in two melanoma cells lines (ESTDAB-004 and ESTDAB-159) out of 57 studied, while treatment of these two cell lines with IFN-alpha led to normal induction of HLA class I antigen expression. Examination of STAT-1 in ESTDAB-004 after IFN-gamma treatment demonstrated that the STAT-1 protein was expressed but not phosphorylated. Interestingly, IFN-alpha treatment induced normal STAT-1 phosphorylation and HLA class I expression. In contrast, the absence of response to IFN-gamma in ESTDAB-159 was found to be associated with alterations in downstream components of the IFN-gamma signaling pathway. CONCLUSION We observed two distinct mechanisms of loss of IFN-gamma inducibility of HLA class I antigens in two melanoma cell lines. Our findings suggest that loss of HLA class I induction in ESTDAB-004 cells results from a defect in the earliest steps of the IFN-gamma signaling pathway due to absence of STAT-1 tyrosine-phosphorylation, while absence of IFN-gamma-mediated HLA class I expression in ESTDAB-159 cells is due to epigenetic blocking of IFN-regulatory factor 1 (IRF-1) transactivation.

Role of gene methylation in antitumor immune response: Implication for tumor progression

Cancer immunosurveillance theory has emphasized the role of escape mechanisms in tumor growth. In this respect, a very important factor is the molecular characterization of the mechanisms by which tumor cells evade immune recognition and destruction. Among the many escape mechanisms identified, alterations in classical and non-classical HLA (Human Leucocyte Antigens) class I and class II expression by tumor cells are of particular interest. In addition to the importance of HLA molecules, tumor-associated antigens and accessory/co-stimulatory molecules are also involved in immune recognition. The loss of HLA class I antigen expression and of co-stimulatory molecules can occur at genetic, transcriptional and post-transcriptional levels. Epigenetic defects are involved in at least some mechanisms that preclude mounting a successful host-antitumor response involving the HLA system, tumor-associated antigens, and accessory/co-stimulatory molecules. This review summarizes our current understanding of the role of methylation in the regulation of molecules involved in the tumor immune response.

Cyclic AMP induces differentiation in vitro of human melanoma cells.

Treating human melanoma lines with dibutyryl adenosine 3':5'-cyclic monophosphate (dbc AMP) resulted in morphologic changes associated with the altered expression of cell surface antigens. After treatment, cells developed long cellular projections characteristic of mature melanocytes and showed the presence of an increased number of Stage II premelanosomes. In addition, induction of melanin synthesis, detected as brown perinuclear pigmentation, was observed. The AMP further drastically reduced the growth rate of the five melanoma cell lines that were tested. The influence of dbc AMP was completely reversible 3 days after the agent was removed from the culture medium. The antigenic phenotype of the melanoma lines was compared before and after dbc AMP treatment. This was done with four monoclonal antibodies directed against major histocompatibility complex (MHC) Class I and II antigens and 11 monoclonal antibodies defining eight different melanoma-associated antigenic systems. Treatment with dbc AMP reduced the expression of human leukocyte antigen (HLA)-ABC antigens and beta-2-microglobulin in five of five melanoma lines. In the two HLA-DR-positive cell lines dbc AMP reduced the expression of this antigen in one line and enhanced it in the other. No induction of HLA-DR or HLA-DC antigens was observed in the Class II negative cell lines. Furthermore, dbc-AMP modulated the expression of the majority of the melanoma antigenic systems tested. The expression of a 90-kilodalton (KD) antigen, which has been found to be upregulated by interferon-gamma, was markedly decreased in all the five cell lines. A similar decrease in the expression of the high molecular weight proteoglycan-associated antigen (220-240 KD) was observed. The reduced expression of Class I and II MHC antigens as well as the altered expression of the melanoma-associated antigens studied were shown to be reversible after dbc AMP was removed. Our results collectively show that the monoclonal antibody-defined melanoma-associated molecules are linked to differentiation. They could provide useful tools for monitoring the maturation of melanomas in vivo induced by chemical agents or natural components favoring differentiation.

A comparative study of T-cell receptor V beta usage in non-obese diabetic (NOD) and I-E transgenic NOD mice.

The non-obese diabetic (NOD) mouse is a model for the study of insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM). Recently transgenic NOD mice have been derived (NOD-E) that express the major histocompatibility complex (MHC) class II I-E molecule. NOD-E do not become diabetic and show negligible pancreatic insulitis. The possibility pertained that NOD-E mice are protected from disease by a process of T-cell deletion or anergy. This paper describes our attempts to discover whether this was so, by comparing NOD and NOD-E mouse T-cell receptor V beta usage. Splenocytes and lymph node cells were therefore tested for their ability to proliferate in response to monoclonal anti-V beta antibodies. We were unable to show any consistent differences between NOD and NOD-E responses to the panel of antibodies used. Previously proposed V beta were shown to be unlikely candidates for deletion or anergy. T cells present at low frequency (V beta 5+) in both NOD and NOD-E mice were shown to be as capable of expansion in response to antigenic stimulation as were more frequently expressed V beta. Our data therefore do not support deletion or anergy as mechanisms which could account for the observed disease protection in NOD-E mice.

Antigen presentation in the lung: dendritic cells and macrophages.

Antigen presentation is a required prime event before T-cell activation can occur. Cells which constitutively express major histocompatibility antigen class I or II are responsible for presenting antigens. These are essentially alveolar macrophages (AM) residing mostly in the air spaces, and dendritic cells (DC), which create a tight surveillance network just below the epithelial cells of the airways and in the loose connective tissue around the vessels or in the pleura. AM are poor antigen presenting cells compared to DC. AM when encountering foreign particles or organisms may, however, influence the degree of activity or maturation of neighbouring DC, by releasing cytokines. Thus, we will describe how the innate immune processes may influence specific immunity and perhaps Th1 and Th2 differentiation. Following the description of the differences in phenotype and functions of AM and DC, we will provide data showing that in some pathological conditions, such as sarcoidosis, AM can acquire some specificities of DC.

NY-ESO-1-specific circulating CD4+ T cells in ovarian cancer patients are prevalently T(H)1 type cells undetectable in the CD25+ FOXP3+ Treg compartment.

Spontaneous CD4(+) T-cell responses to the tumor-specific antigen NY-ESO-1 (ESO) are frequently found in patients with epithelial ovarian cancer (EOC). If these responses are of effector or/and Treg type, however, has remained unclear. Here, we have used functional approaches together with recently developed MHC class II/ESO tetramers to assess the frequency, phenotype and function of ESO-specific cells in circulating lymphocytes from EOC patients. We found that circulating ESO-specific CD4(+) T cells in EOC patients with spontaneous immune responses to the antigen are prevalently T(H)1 type cells secreting IFN-γ but no IL-17 or IL-10 and are not suppressive. We detected tetramer(+) cells ex vivo, at an average frequency of 1:25,000 memory cells, that is, significantly lower than in patients immunized with an ESO vaccine. ESO tetramer(+) cells were mostly effector memory cells at advanced stages of differentiation and were not detected in circulating CD25(+)FOXP3(+)Treg. Thus, spontaneous CD4(+) T-cell responses to ESO in cancer patients are prevalently of T(H)1 type and not Treg. Their relatively low frequency and advanced differentiation stage, however, may limit their efficacy, that may be boosted by immunogenic ESO vaccines.

Soluble MHC-peptide complexes: tools for the monitoring of T cell responses in clinical trials and basic research.

Soluble MHC-peptide complexes, commonly known as tetramers, allow the detection and isolation of antigen-specific T cells. Although other types of soluble MHC-peptide complexes have been introduced, the most commonly used MHC class I staining reagents are those originally described by Altman and Davis. As these reagents have become an essential tool for T cell analysis, it is important to have a large repertoire of such reagents to cover a broad range of applications in cancer research and clinical trials. Our tetramer collection currently comprises 228 human and 60 mouse tetramers and new reagents are continuously being added. For the MHC II tetramers, the list currently contains 21 human (HLA-DR, DQ and DP) and 5 mouse (I-A(b)) tetramers. Quantitative enumeration of antigen-specific T cells by tetramer staining, especially at low frequencies, critically depends on the quality of the tetramers and on the staining procedures. For conclusive longitudinal monitoring, standardized reagents and analysis protocols need to be used. This is especially true for the monitoring of antigen-specific CD4+ T cells, as there are large variations in the quality of MHC II tetramers and staining conditions. This commentary provides an overview of our tetramer collection and indications on how tetramers should be used to obtain optimal results.

Immunology of viral disease, how to curb persistent infection

1. 1. Summaries 1.1. Preamble and extended abstract The present thesis dissertation addresses the question of antiviral immunity from the particular standpoint of the adaptive T cell-mediated immune response. The experimental work is presented in the form of three published articles (two experimental articles and one review article, see sections 4.1, 4.2 and 4.3 on pages 73, 81 and 91, respectively), describing advances both in our understanding of viral control by CD8 T lymphocytes, and in vaccine development against the Human Immunodeficiency Virus Type 1 (HIV-1). Because the articles focus on rather specialized areas of antiviral immunity, the article sections are preceded by a general introduction (section 3) on the immune system in general, and on four viruses that were addressed in the experimental work, namely HIV-1, Cytomegalovirus (CMV), Epstein Barr Virus (EBV) and Influenzavirus (Flu). This introduction section is aimed at providing a glimpse on viral molecular biology and immunity, to help the hypothetical non-expert reader proceeding into the experimental part. For this reason, each section is presented as individual entity and can be consulted separately. The four viruses described are of peculiar relevance to immunity because they induce an array of opposite host responses. Flu causes a self limiting disease after which the virus is eradicated. CMV and EBV cause pauci-symptomatic or asymptomatic diseases after which the viruses establish lifelong latency in the host cells, but are kept in check by immunity. Eventually, HIV-1 establishes both latency - by inserting its genome into the host cell chromosome - and proceeds in destroying the immune system in a poorly controlled fashion. Hence, understanding the fundamental differences between these kinds of viral host interactions might help develop new strategies to curb progressive diseases caused by viruses such as HIV-1. Publication #1: The first article (section 4.1, page 73) represents the main frame of my laboratory work. It analyses the ability of CD8 T lymphocytes recovered from viral-infected patients to secrete interferon γ (IFN-γ) alone or in conjunction with interleukin 2 (IL-2) when exposed in vitro to their cognate viral antigens. CD8 T cells are instrumental in controlling viral infection. They can identify infected cells by detecting viral antigens presented at the surface of the infected cells, and eliminate both the cell and its infecting virus by triggering apoptosis and/or lysis of the infected cell. Recognition of these antigens triggers the cognate CD8 cells to produce cytokines, including IFN-γ and IL-2, which in turn attract and activate other pro-inflammatory cells. IFN-γ triggers both intrinsic antiviral activity of the infected cells and distant activation of pro-inflammatory cells, which are important for the eradication of infection. IL-2 is essential for clonal expansion of the antigen (Ag)-specific CD8 T cell. Hence the existence of Ag-specific CD8 cells secreting both IFN-γand IL-2 should be beneficial for controlling infection. In this first work we determined the percentage of IFN-y/IL-2 double positive and single IFN-γsecreting CD8 T cells against antigens HIV-1, CMV, EBV and Flu in three groups of subjects: (i) HIV-1 infected patients progressing to disease (progressors), (ii) HIV-1-infected subjects not progressing to disease (long-term non progressors or LTNP), and (iii) HIV negative blood donors. The results disclosed a specific IFN-y/IL-2 double positive CD8 response in all subjects able to control infection. In other words, IFN-y/IL-2 double positive CD8 cells were present in virus-specific CD8 T cells against Flu, CMV and EBV as well against HIV-1 in LTNP. In contrast, progressors only had single IFN-γsecreting CD8 T cells. Hence, the ability to develop an IFN-y/IL-2 double positive response might be critical to control infection, independently of the nature of the virus. Additional experiments helped identify the developmental stage of the missing cells (using different markers such as CD45RA and CCR7) and showed a correlation between the absence of IL-2 secreting CD8 T cells and a failure in the proliferation capacity of virus-specific CD8 T cells. Addition of exogenous IL-2 could restore clonal expansion of HIV-1 specific CD8 T cells, at least in vitro. It could further been shown, that IL-2 secreting CD8 T cells are sufficient to support proliferation even in absence of CD4 help. However, the reason for the missing IFN-y/IL-2 double positive CD8 T cell response in HIV-1 progessors has yet to be determined. Publication #2: The second article (section 4.2, page 81) explores new strategies to trigger CD8 T cell immunity against specific HIV-1 proteins believed to be processed and exposed as "infection signal" at the surface of infected cells. Such signals consist of peptide fragments (8- 13 amino acids) originating from viral proteins and presented to CD8 T cells in the frame of particular cell surface molecules of the major histocompatibility complex class I* (MHC I). To mimic "natural" viral infection, the HIV-1 polyprotein Gagpolnef was inserted and expressed in either of two attenuated viruses i.e. vaccinia virus (MVA) or poxvirus (NYVAC). Mice were infected with these recombinant viruses and specific CD8 T cell response to Gagpolnef peptides was sought. Mice could indeed mount a CD8 T cell response against the HIV-1 antigens, indicating that the system worked, at least in this animal model. To further test whether peptides from Gagpolnef could also be presented in the frame of the human MHC class I proteins, a second round of experiments was performed in "humanized" transgenic mice expressing human MHC molecules. The transgenic mice were also able to load Gagpolnef peptides on their human MHC molecule, and these cells could be detected and destroyed by Ag-specific CD8 T cells isolated from HIV-1-infected patients. Therefore, expressing Gagpolnef on attenuated recombinant viruses might represent a valid strategy for anti-HIV-1 immunization in human. Publication #3: This is a review paper (section 4.3, page 91) describing the immune response to CMV and newly developed methods to detect this cellular immune response. Some of it focuses on the detection of T cells by using in vitro manufactured tetramers. These consist of four MHC class I molecules linked together and loaded with the appropriate antigenic peptide. The tetramer can be labeled with a fluorochrome and analyzed with a fluorescence-activated cell sorter. Taken together, the work presented indicates that (i) an appropriate CD8 T cell response consisting of IFN-y/IL-2 double positive effectors, can potentially control viral infection, including HIV-1 infection, (ii) such a response might be triggered by recombinant viral vaccines, and (iii) CD8 T cell response can be monitored by a variety of techniques, including recently-developed MHC class I tetramers. 1. 2. Préambule et résumé élargi Le présent travail de thèse s'intéresse à l'immunité antivirale du point de vue particulier de la réponse adaptative des cellules T. Le travail expérimental est présenté sous la forme de trois articles publiés (2 articles expérimentaux et 1 article de revue, voir sections 4.1, 4.2 et 4.3, pages 58, 66 et 77, respectivement), décrivant des progrès dans la compréhension du contrôle de l'infection virale par les lymphocytes T CD8, ainsi que dans le développement de nouveaux vaccins contre le Virus d'Immunodéficience de Humaine de type 1 (VIH-1). En raison du caractère spécialisé de l'immunité antivirale de type cellulaire, les articles sont précédés par une introduction générale (section 3), dont le but est de pourvoir le lecteur non avisé avec des bases nécessaire à une meilleure appréhension du travail expérimental. Cette introduction présente les grandes lignes du système immunitaire, et décrit de façon générale les 4 virus utilisés dans le travail expérimental: à savoir le virus VIH-1, le Cytomégalovirus (CMV), le virus Epstein Barr (EBV) et le virus Influenza A (Flu). Toutes les sections sont présentées de façon individuelle et peuvent être consultées séparément. La description des 4 virus a une pertinence particulière quant à leur interaction avec le système immun. En effet, ils induisent une panoplie de réponses immunitaires s'étendant aux extrêmes de la réaction de l'hôte. Influenza A est à l'origine d'une maladie cytopathique aiguë, au décours de laquelle le virus est éradiqué par l'hôte. CMV et EBV sont classiquement à l'origine d'infections pauci-symptomatiques, voire asymptomatiques, après lesquelles les virus persistent de façon latente dans la cellule hôte. Cependant, ils restent sous le contrôle du système immun, qui peut prévenir une éventuelle réactivation. Enfin, VIH-1 s'établit à la fois en infection latente - par l'insertion de son génome dans le chromosome des cellules hôtes - et en infection productive et cytopathique, échappant au contrôle immunitaire et détruisant ses cellules cibles. La compréhension des différences fondamentales entre ces différents types d'interactions virus-hôte devraient faciliter le développement de nouvelles stratégies antivirales. Article 1: Le premier article (section 4.1 Page 58) représente l'objet principal de mon travail de laboratoire. Il analyse la capacité des lymphocytes T CD8 spécifiques de différent virus à sécréter de l'interféron gamma (IFN-y) et/ou de l'interleukine 2 (IL-2) après stimulation par leur antigène spécifique. Les cellules T CD8 jouent un rôle crucial dans le contrôle des infections virales. Elles identifient les cellules infectées en détectant des antigènes viraux présentés à la surface de ces mêmes cellules, et éliminent à la fois les cellules infectées et les virus qu'elles contiennent en induisant l'apoptose et/ou la lyse des cellules cibles. Parallèlement, l'identification de l'antigène par la cellule T CD8 la stimule à sécréter des cytokines. L'IFN-γen est un exemple. L'IFN-γ stimule les cellules infectées à développer une activé antivirale intrinsèque. De plus, il attire sur place d'autres cellules de l'inflammation, et active leur fonction d'éradication des pathogènes. L'IL-2 est un autre exemple. L'IL-2 est essentielle à l'expansion clonale des cellules T CD8 spécifiques à un virus donné. Elle est donc essentielle à augmenter le pool de lymphocytes antiviraux. En conséquence, la double capacité de sécréter de l'IFN-γ et de IL-2 pourrait être un avantage pour le contrôle antiviral par les cellules T CD8. Dans ce travail nous avons comparé les proportions de lymphocytes T CD8 doubles positifs (IFN-γ/IL-2) et simples positifs (IFN-γ) chez trois groupes de sujets: (i) des patients infectés par VIH-1 qui ne contrôlent pas l'infection (progresseurs), (ii) des patients infectés par VIH-1, mais contrôlant l'infection malgré l'absence de traitement ("long term non progressors" [LTNP]) et (iii) des donneurs de sang négatifs pour l'infection à VIH-1. Les résultats ont montré que les individus capables de contrôler une infection possédaient des cellules T CD8 doubles positifs (IFN-γ/IL-2), alors que les patients ne contrôlant pas l'infection procédaient prioritairement des CD8 simples positifs (IFN-γ). Spécifiquement, les lymphocytes T spécifiques pour Flu, CMV, EBV, et VII-1-1 chez les LTNP étaient tous IFN-γ/IL-2 doubles positifs. Au contraire, les lymphocytes T CD8 spécifique à VIH-1 étaient IFN-γ simples positifs chez les progresseurs. La capacité de développer une réponse IFN-γ/IL-2 pourraient être primordiale pour le contrôle de l'infection, indépendamment de la nature du virus. En effet, il a été montré que l'absence de sécrétion d'IL2 par les lymphocytes T CD8 corrélait avec leur incapacité de proliférer. Dans nos mains, cette prolifération a pu être restaurée in vitro par l'adjonction exogène d'IL-2. Toutefois, la faisabilité de ce type de complémentation in vivo n'est pas claire. Des expériences additionnelles ont permis de préciser de stade de développement des lymphocytes doubles positifs et simples positifs par le biais des marqueurs CD45RA et CCR7. Il reste maintenant à comprendre pourquoi certains lymphocytes T CD8 spécifiques sont incapables à sécréter de l'IL-2. Article 2: Le deuxième article explore des nouvelles stratégies pour induire une immunité T CD8 spécifique aux protéines du VIH-1, qui sont édités et exposés à la surface des cellules infectées. Ces signaux consistent en fragments de peptide de 8-13 acide aminés provenant de protéines virales, et exposées à la surface des cellules infectées dans le cadre des molécules spécialisées d'histocompatibilité de classe I (en anglais "major histocompatibility class I" ou MHC I). Pour mimer une infection virale, la polyprotéine Gagpolnef du VIH-1 a été insérée et exprimée dans deux vecteurs viraux atténués, soit MVA (provenant de vaccinia virus) ou NYVAC (provenant d'un poxvirus). Ensuite des souris ont été infectées avec ces virus recombinants et la réponse T CD8 aux peptides issus de Gagpolnef a été étudiée. Les souris ont été capables de développer une réponse de type CD8 T contre ces antigènes du VIH-1. Pour tester si ces antigènes pouvaient aussi être présentés par dans le cadre de molécules MHC humaines, des expériences supplémentaires ont été faites avec des souris exprimant un MHC humain. Les résultats de ces manipulations ont montré que des cellules T CD8 spécifique aux protéines du VIH pouvaient être détectées. Ce travail ouvre de nouvelles options quant à l'utilisation des virus recombinants exprimant Gagpolnef comme stratégie vaccinale contre le virus VIH-I chez l'homme. Article 3: Ces revues décrivent la réponse immunitaire à CMV ainsi que des nouvelles méthodes pouvant servir à sa détection. Une partie du manuscrit décrit la détection de cellule T à l'aide de tétramères. Il s'agit de protéines chimériques composées de 4 quatre molécules MHC liées entre elles. Elles sont ensuite "chargées" avec le peptide antigénique approprié, et utilisée pour détecter les cellules T CD8 spécifiques à ce montage. Elles sont aussi marquées par un fluorochrome, qui permet une analyse avec un cytomètre de flux, et l'isolement ultime des CD8 d'intérêt. En résumé, le travail présenté dans cette thèse indique que (i) une réponse T CD8 appropriée - définie par la présence des cellules effectrices doublement positives pour l'IFN-γ et l'IL-2 - semble indispensable pour le contrôle des infections virales, y compris par le VIH-1, (ii) une telle réponse peut être induite par des vaccin viral recombinant, et (iii) la réponse T CD8 peut être analysée et suivie grâce à plusieurs techniques, incluant celle des tétramères de MHC class I. 1.3. Résumé pour un large public Le système immunitaire humain est composé de différents éléments (cellules, tissus et organes) qui participent aux défenses de l'organisme contre les pathogènes (bactéries, virus). Parmi ces cellules, les lymphocytes T CD8, également appelés cellules tueuses, jouent un rôle important dans la réponse immunitaire et le contrôle des infections virales. Les cellules T CD8 reconnaissent de manière spécifique des fragments de protéines virales qui sont exposés à la surface des cellules infectées par le virus. Suite à cette reconnaissance, les cellules T CD8 sont capables de détruire et d'éliminer ces cellules infectées, ainsi que les virus qu'elles contiennent. Dans le contexte d'une infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus responsable du SIDA, il a pu être montré que la présence des cellules T CD8 est primordiale. En effet, en l'absence de ces cellules, les individus infectés par le VIH progressent plus rapidement vers le SIDA. Au cours de la vie, l'Homme est exposé à plusieurs virus. Mais à l'opposé du VIH, certains d'entre eux ne causent pas des maladies graves : par exemple le virus de la grippe (Influenza), le cytomégalovirus ou encore le virus d'Epstein-Barr. Certains de ces virus peuvent être contrôlés et éliminés de l'organisme (p. ex. le virus de la grippe), alors que d'autres ne sont que contrôlés par notre système immunitaire et restent présents en petite quantité dans le corps sans avoir d'effet sur notre santé. Le sujet de mon travail de thèse porte sur la compréhension du mécanisme de contrôle des infections virales par le système immunitaire : pourquoi certains virus peuvent être contrôlés ou même éliminés de l'organisme alors que d'autres, et notamment le VIH, ne le sont pas. Ce travail a permis de démontrer que les cellules T CD8 spécifiques du VIH ne sécrètent pas les mêmes substances, nécessaires au développement d'une réponse antivirale efficace, que les cellules T CD8 spécifiques des virus contrôlés (le virus de la grippe, le cytomégalovirus et le virus d'Epstein-Barr). Parallèlement nous avons également observé que les lymphocytes T CD8 spécifiques du VIH ne possèdent pas la capacité de se diviser. Ils sont ainsi incapables d'être présents en quantité suffisante pour assurer un combat efficace contre le virus du SIDA. La (les) différence(s) entre les cellules T CD8 spécifiques aux virus contrôlés (grippe, cytomégalovirus et Epstein-Barr) et au VIH pourront peut-être nous amener à comprendre comment restaurer une immunité efficace contre ce dernier.

Idiopathic focal segmental glomerulosclerosis and HLA antigens

The objective of the present study was to investigate a possible association between HLA class II antigens and idiopathic focal segmental glomerulosclerosis (FSGS). HLA-A, -B, -DR and -DQ antigens were determined in 19 Brazilian patients (16 white subjects and three subjects of Japanese origin) with biopsy-proven FSGS. Comparison of the HLA antigen frequencies between white patients and white local controls showed a significant increase in HLA-DR4 frequency among FSGS patients (37.7 vs 17.2%, P<0.05). In addition, the three patients of Japanese extraction, not included in the statistical analysis, also presented HLA-DR4. In conclusion, our data confirm the association of FSGS with HLA-DR4 previously reported by others, thus providing further evidence for a role of genes of the HLA complex in the susceptibility to this disease

HLA-DRB1 alleles in juvenile-onset systemic lupus erythematosus: renal histologic class correlations

Human leukocyte antigens (HLA) DRB1*03 and DRB1*02 have been associated with systemic lupus erythematosus (SLE) in Caucasians and black populations. It has been observed that certain HLA alleles show stronger associations with SLE autoantibodies and clinical subsets, although they have rarely been associated with lupus renal histologic class. In the present study, HLA-DRB1 allele correlations with clinical features, autoantibodies and renal histologic class were analyzed in a cohort of racially mixed Brazilian patients with juvenile-onset SLE. HLA-DRB1 typing was carried out by polymerase chain reaction amplification with sequence-specific primers using genomic DNA from 55 children and adolescents fulfilling at least four of the American College of Rheumatology criteria for SLE. Significance was determined by the chi-square test applied to 2 x 2 tables. The HLA-DRB1*15 allele was most frequent in patients with renal, musculoskeletal, cutaneous, hematologic, cardiac, and neuropsychiatric involvement, as well as in patients positive for anti-dsDNA, anti-Sm, anti-U1-RNP, and anti-SSA/Ro antibodies, although an association between HLA alleles and SLE clinical features and autoantibodies could not be observed. The HLA-DRB1*17, HLA-DRB1*10, HLA-DRB1*15, and HLA-DRB1*07 alleles were significantly higher in patients with renal histologic class I, class IIA, class IIB, and class V, respectively. The present results suggest that the contribution of HLA- DRB1 alleles to juvenile-onset SLE could not be related to clinical or serological subsets of the disease, but it may be related to renal histologic classes, especially class I, class II A, class II B, and class V. The latter correlations have not been observed in literature.

CD40-stimulated B Lymphocytes Pulsed with Tumor Antigens Are Effective Antigen-presenting Cells That Can Generate Specific T Cells

Although they are considered as antigen presenting cells (APC), the role of antigen-unspecific B-lymphocytes in antigen presentation and T lymphocyte stimulation remains controversial. In this paper, we tested the capacity of normal human peripheral activated B cells to stimulate T cells using melanoma antigens or melanoma cell lysates. B lymphocytes activated through CD40 ligation and then pulsed with tumor antigens efficiently processed and presented MHC class II restricted peptides to specific CD4+ T cell clones. This suggests that CD40-activated B cells have the functional and molecular competence to present MHC class II epitopes when pulsed with exogenous antigens, thereby making them a relevant source of APC to generate T cells. To test this hypothesis, CD40-activated B cells were pulsed with a lysate prepared from melanoma cells and used to stimulate peripheral autologous T cells. Interestingly, T cells specific to melanoma antigens were generated. Further analysis of these T cell clones revealed that they recognized MHC class II restricted epitopes from tyrosinase, a known melanoma tumor antigen. The efficient antigen presentation by antigen-unspecific activated B cells was correlated with a down-regulation in the expression of HLA-DO, a B cell specific protein known to interfere with HLA-DM function. Because HLA-DM is important in MHC class II peptide loading, the observed decrease in HLA-DO may partially explain the enhanced antigen presentation following B-cell activation. Results globally suggest that when they are properly activated, antigen-unspecific B-lymphocytes can present exogenous antigens by MHC class II molecules and stimulate peripheral antigen-specific T cells. Antigen presentation by activated B cells could be exploited for immunotherapy by allowing the in vitro generation of T cells specific against antigens expressed by tumors or viruses.

Ciblage exosomal et effet de HLA-DM sur la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH II) sont exprimées exclusivement à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et servent à stimuler les cellules CD4+ initiant une réponse immunitaire. Le chargement peptidique sur HLA-DR se produit dans les endosomes tardifs et les lysosomes sous l'action de HLA-DM. Cette molécule de classe II non-classique enlève les fragments peptidiques de la chaîne invariante (Ii) restés associés aux molécules de classe II (CLIP) et édite leur répertoire d'antigènes présentés. En utilisant une forme mutante de HLA-DM (HLA-DMy) qui s'accumule à la surface plasmique, nous avons observé que HLA-DMy augmente les chargements de peptides exogènes et aussi la réponse des cellules T en comparaison avec HLA-DM sauvage. Il a été démontré que des molécules chimiques, comme le n-propanol, pouvait avoir le même effet que HLA-DM en remplaçant les peptides associés aux molécules de classe II de la surface cellulaire. De plus, HLA-DMy et le n-propanol ont présenté un effet additif sur la présentation de peptides exogènes. Certaines protéines de la voie endocytique, comme HLA-DR, HLA-DM, HLA-DO et Ii sont ciblés aux compartiments multivésiculaires (MVB) et peuvent être ciblées aux exosomes. Suite à une fusion entre les MVB et la membrane plasmique, les exosomes sont relâchés dans le milieu extracellulaire. Nous avons déterminé que le motif tyrosine de HLA-DMβ et son interaction avec HLA-DR n'affectaient pas le ciblage aux exosomes, sauf la molécule HLA-DO. Cette étude nous a permis de démontrer que HLA-DMy augmente la quantité de peptides exogènes chargés sur les CPA et que HLA-DM et HLA-DMy sont incorporés dans les exosomes.

Étude des voies d’apprêtement des antigènes viraux menant à la présentation antigénique par les CMH de classe I

Le contrôle immunitaire des infections virales est effectué, en grande partie, par les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Pour y parvenir, les lymphocytes T CD8+ doivent être en mesure de reconnaître les cellules infectées et de les éliminer. Cette reconnaissance des cellules infectées s’effectue par l’interaction du récepteur T (TCR) des lymphocytes T CD8+ et des peptides viraux associés au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface des cellules hôtes. Cette interaction constitue l’élément déclencheur permettant l’élimination de la cellule infectée. On comprend donc toute l’importance des mécanismes cellulaires menant à la génération des peptides antigéniques à partir des protéines virales produites au cours d’une infection. La vision traditionnelle de cet apprêtement protéique menant à la présentation d’antigènes par les molécules du CMH propose deux voies cataboliques distinctes. En effet, il est largement admis que les antigènes endogènes sont apprêtés par la voie dite ‘‘classique’’ de présentation antigénique par les CMH de classe I. Cette voie implique la dégradation des antigènes intracellulaires par le protéasome dans le cytoplasme, le transport des peptides résultant de cette dégradation à l’intérieur du réticulum endoplasmique, leur chargement sur les molécules du CMH de classe I et finalement le transport des complexes peptide-CMH à la surface de la cellule où ils pourront activer les lymphocytes T CD8+. Dans la seconde voie impliquant des antigènes exogènes, le dogme veut que ceux-ci soient apprêtés par les protéases du compartiment endovacuolaire. Les peptides ainsi générés sont directement chargés sur les molécules de CMH de classe II à l’intérieur de ce compartiment. Par la suite, des mécanismes de recyclage vésiculaire assurent le transport des complexes peptide-CMH de classe II à la surface de la cellule afin de stimuler les lymphocytes T CD4+. Cependant, cette stricte ségrégation des voies d’apprêtement antigénique a été durement éprouvée par la capacité des cellules présentatrices d’antigènes à effectuer l’apprêtement d’antigènes exogènes et permettre leur présentation sur des molécules de CMH de classe I. De plus, l’identification récente de peptides d’origine intracellulaire associés à des molécules de CMH de classe II a clairement indiqué la présence d’interactions entre les deux voies d’apprêtement antigénique permettant de transgresser le dogme préalablement établi. L’objectif du travail présenté ici était de caractériser les voies d’apprêtement antigénique menant à la présentation d’antigènes viraux par les molécules du CMH de classe I lors d’une infection par le virus de l’Herpès simplex de type I (HSV-1). Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons une nouvelle voie d’apprêtement antigénique résultant de la formation d’autophagosomes dans les cellules infectées. Cette nouvelle voie permet le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire dégradatif dans la phase tardive de l’infection par le virus HSV-1. Cette mise en branle d’une seconde voie d’apprêtement antigénique permet d’augmenter le niveau de présentation de la glycoprotéine B (gB) virale utilisée comme modèle dans cette étude. De plus, nos résultats décrivent la formation d’une nouvelle forme d’autophagosomes dérivés de l’enveloppe nucléaire en réponse à l’infection par le virus HSV-1. Ces nouveaux autophagosomes permettent le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire lytique, action également assurée par les autophagosomes dits classiques. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous utilisons l’infection par le virus HSV-1 et la production de la gB qui en résulte pour étudier le trafic membranaire permettant le transfert de la gB vers un compartiment vacuolaire dégradatif. Nos résultats mettent en valeur l’importance du réticulum endoplasmique, et des compartiments autophagiques qui en dérivent, dans ces mécanismes de transfert antigénique permettant d’amplifier la présentation antigénique de la protéine virale gB sur des CMH de classe I via une voie vacuolaire. L’ensemble de nos résultats démontrent également une étroite collaboration entre la voie classique de présentation antigénique par les CMH de classe I et la voie vacuolaire soulignant, encore une fois, la présence d’interaction entre les deux voies.