Implication of TNF family members in the immune response to the infection with the intracellular protozoan parasite "Leishmania major"

Suite à une infection avec le protozoaire Leishmania major (L. major), les souris sensibles de souche BALB/c développent des lésions progressives associées à une maturation des cellules CD4+ TH2 sécrétant de l'IL-4. A l'inverse, les souris résistantes de souche C57BL/6 guérissent à terme, sous l'influence de l'expansion des cellules CD4+ TH1 produisant de l'IFNy qui a un effet synergique avec le TNF ("tumor necrosis factor") sur l'activation des macrophages et leur fonction leishmanicide. Lors de notre étude nous avons montré que des souris C57BL/6 doublement déficientes en TNF et FasL ("Fas ligand") infectées par L. major ne guérissaient ni leur lésions ni ne contrôlaient la réplication de parasites malgré une réponse de type TH1. Bien que l'activité de synthétase inductible de l'oxyde nitrique ("iNOs") soit comparable chez les souris doublement ou simplement déficientes, seules celles déficientes en FasL ont démontré une incapacité à contrôler la réplication parasitaire. De surcroît il est apparu que le FasL a un effet synergique avec l'IFNy. L'adjonction de FasL à une culture cellulaire de macrophages stimulés par l'IFNy conduit à une activation de ces cellules. Celle-ci est démontrée par l'augmentation de la production de TNF et de NO par les macrophages ainsi que par l'élimination des parasites intracellulaires par ces mêmes cellules. Alors que le FasL et l'IFNy semblent essentiels au contrôle de la réplication des pathogènes intracellulaires, la contribution de TNF s'oriente davantage vers le contrôle de l'inflammation. L'activation macrophagique via Fas précède la mort cellulaire qui survient quelques jours plus tard. Cette mort cellulaire programmée était indépendante de la cascade enzymatique des caspases, au vu de l'absence d'effet de l'inhibiteur non-spécifique ZVAD-fmk des caspases. Ces résultats suggèrent que l'interaction Fas-FasL agit comme une costimulation nécessaire à une activation efficace des macrophages, la mort cellulaire survenant consécutivement à l'activation des macrophages.¦-¦Upon infection with the protozoan parasite Leishmania major (L. major), susceptible BALB/c mice develop non healing lesions associated with the maturation of CD4+ TH2 cells secreting IL-4. In contrast, resistant C57BL/6 mice are able to heal their lesions, because of CD4+ TH1 cell expansion and production of high levels of IFNy, which synergizes with tumour necrosis factor (TNF) in activating macrophages to their microbicidal state. In our study we showed that C57BL/6 mice lacking both TNF and Fas ligand (FasL) infected with L. major neither resolved their lesions nor controlled L. major replication despite a strong TH1 response. Although comparable inducible nitric oxide synthase (iNOs) was measured in single or double deficient mice, only mice deficient in FasL failed to control the parasite replication. Moreover FasL synergized with IFNy for the induction of leishmanicidal activity within macrophages infected with L. major in vitro. Addition of FasL to IFNy stimulated macrophages led to their activation, as reflected by the secretion of tumour necrosis factor and nitrite oxide, as well as the induction of their microbicidal activity, resulting in the killing of intracellular L. major. While FasL along with IFNy and iNOs appeared to be essential for the complete control of intracellular pathogen replication, the contribution of TNF appeared more important in controlling the inflammation on the site of infection. Macrophage activation via Fas pathway preceded cell death, which occurred a few days after Fas mediated activation. This program cell death was independent of caspase enzymatic activities as revealed by the lack of effect of ZVAD-fmk, a pan-caspase inhibitor. These results suggested that the Fas-FasL pathway, as part of the classical activation pathway of the macrophages, is essential in the stimulation of macrophage leading to a microbicidal state and to AICD, and may thus contribute to the pathogenesis of L. major infection.

Neutrophils contribute to development of a protective immune response during onset of infection with Leishmania donovani.

Neutrophils are key components of the inflammatory response and as such contribute to the killing of microorganisms. In addition, recent evidence suggests their involvement in the development of the immune response. The role of neutrophils during the first weeks post-infection with Leishmania donovani was investigated in this study. When L. donovani-infected mice were selectively depleted of neutrophils with the NIMP-R14 monoclonal antibody, a significant increase in parasite numbers was observed in the spleen and bone marrow and to a lesser extent in the liver. Increased susceptibility was associated with enhanced splenomegally, a delay in the maturation of hepatic granulomas, and a decrease in inducible nitric oxide synthase expression within granulomas. In the spleen, neutrophil depletion was associated with a significant increase in interleukin 4 (IL-4) and IL-10 levels and reduced gamma interferon secretion by CD4(+) and CD8(+) T cells. Increased production of serum IL-4 and IL-10 and higher levels of Leishmania-specific immunoglobulin G1 (IgG1) versus IgG2a revealed the preferential induction of Th2 responses in neutrophil-depleted mice. Altogether, these data suggest a critical role for neutrophils in the early protective response against L. donovani, both as effector cells involved in the killing of the parasites and as significant players influencing the development of a protective Th1 immune response.

IL-10 producing CD8+ T cells in human infection with Leishmania guyanensis.

Cytokines are increasingly recognized as important components of the cellular immune responses to intracellular pathogens. In this study, we analyzed the production of TGF-beta, IL-10 and IFN-gamma by PBMC of unexposed naïve subjects and LCL patients after stimulation with live Leishmania guyanensis (L.g.). We demonstrated that IFN-gamma is produced in controls and LCL patients, IL-10 only in LCL patients and TGF-beta only in naïve subjects. Furthermore, in naive subjects, neutralization of TGF-beta induced IL-10 production. IL-10 produced in naïve subjects when TGF-beta is neutralized or in LCL patients did not modify the IFN-gamma production but inhibit reactive nitrogen species production. Analysis of the phenotype of IL-10 producing cells in naive subjects when TGF-beta is neutralized clearly showed that they are memory CD45RA- CD8+ T cells. In LCL patients, IL-10 producing cells are both CD45RA- CD4 and CD8+ T cells. The role of these IL-10 producing CD8+ T cells in the development of the diseases should be carefully evaluated.

Setting in motion the immune mechanisms underlying genetically determined resistance and susceptibility to infection with Leishmania major.

The murine model of infection with Leishmania major has allowed the demonstration of a causal relationship between, on the one hand, genetically determined resistance to infection and the development of a Th1 CD4+ cell response, and on the other hand, genetically determined susceptibility and Th2 cell maturation. Using this murine model of infection, the role of cytokines in directing the functional differentiation pathway of CD4+ T cell precursors, has been demonstrated in vivo. Thus, IL-12 and IFN-gamma have been shown to favour Th1 cell development and IL-4 is crucial for the differentiation of Th2 responses. Maturation of a Th2 response in susceptible BALB/c mice following infection with L. major is triggered by the IL-4 produced during the first two days after parasite inoculation. This IL-4 rapidly renders parasite specific CD4+ T cells precursors unresponsive to IL-12. A restricted population of CD4+ T cells expressing the V beta 4V alpha 8 TCR heterodimer and recognizing a single epitope on the LACK (Leishmania Activated C-Kinase) antigen of L. major is responsible for this rapid production of IL-4, instructing subsequent differentiation towards the Th2 phenotype of CD4+ T cells specific for several parasite antigens.

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.

Leishmania major induces distinct neutrophil phenotypes in mice that are resistant or susceptible to infection.

Polymorphonuclear neutrophils (PMN) are key components of the inflammatory response contributing to the development of pathogen-specific immune responses. Following infection with Leishmania major, neutrophils are recruited within hours to the site of parasite inoculation. C57BL/6 mice are resistant to infection, and BALB/c mice are susceptible to infection, developing unhealing, inflammatory lesions. In this report, we investigated the expression of cell surface integrins, TLRs, and the secretion of immunomodulatory cytokines by PMN of both strains of mice, in response to infection with L. major. The parasite was shown to induce CD49d expression in BALB/c-inflammatory PMN, and expression of CD49d remained at basal levels in C57BL/6 PMN. Equally high levels of CD11b were expressed on PMN from both strains. In response to L. major infection, the levels of TLR2, TLR7, and TLR9 mRNA were significantly higher in C57BL/6 than in BALB/c PMN. C57BL/6 PMN secreted biologically active IL-12p70 and IL-10. In contrast, L. major-infected BALB/c PMN transcribed and secreted high levels of IL-12p40 but did not secrete biologically active IL-12p70. Furthermore, IL-12p40 was shown not to associate with IL-23 p19 but formed IL-12p40 homodimers with inhibitory activity. No IL-10 was secreted by BALB/c PMN. Thus, following infection with L. major, in C57BL/6 mice, PMN could constitute one of the earliest sources of IL-12, and in BALB/c mice, secretion of IL-12p40 could contribute to impaired, early IL-12 signaling. These distinct PMN phenotypes may thus influence the development of L. major-specific immune response.

In BALB/c mice, IL-4 production during the initial phase of infection with Leishmania major is necessary and sufficient to instruct Th2 cell development resulting in progressive disease.

In contrast to intact BALB/c mice, BALB/c mice rendered deficient in Vbeta4+ CD4+ T cells develop a Th1 response to infection with Leishmania major and are resistant. Vbeta4-deficient BALB/c mice are unable to generate the early IL-4 transcription occurring in Vbeta4 Valpha8 CD4+ T cells of BALB/c mice within 1 day of infection. Here we demonstrate that treatment of Vbeta4-deficient BALB/c mice with IL-4 during the first 64 h after infection instructs Th2 cell development and susceptibility to infection. The demonstrated inability of IL-4 to reverse the resistant phenotype of BALB/c mice treated with anti-CD4 mAb the day before infection suggest that these effects of IL-4 require its interaction with CD4+ T cells. In contrast to draining lymph node cells from BALB/c mice, cells from Vbeta4-deficient BALB/c mice remain responsive to IL-12 following infection. Strikingly, administration of IL-4 to Vbeta4-deficient BALB/c mice renders their lymph node cells unresponsive to IL-12 by down-regulating IL-12R beta2-chain expression. This study directly demonstrates that in BALB/c mice IL-4 is necessary and sufficient to initiate the molecular events steering Th2 cell maturation and susceptibility to L. major.

Detection of serum antibodies against Leishmania 94 kDa antigen in visceral and cutaneous leishmaniosis due to Leishmania infantum.

Leishmania promastigotes polypeptides are analyzed by immunoblotting with sera from patients infected with different Leishmania species and presenting visceral or cutaneous infections. These sera recognize Leishmania polypeptides in several molecular masses. The major findings of this study are as follow. 1) The Leishmania 94 kDa antigen, which is specifically recognized by all sera from L. infantum-infected patients with visceral infection, is recognized by some sera from L. infantum-infected patients presenting cutaneous infection. 2) All patients with cutaneous infections due to L. tropica, L. amazonensis, or L. guyanensis do not develop anti-94 kDa antibodies, whatever the Leishmania species used as antigens. 3) Difference in electrophoretic mobilities is seen between the 94 kDa antigen identified by sera from Leishmania infantum-infected patients, and the antigen both recognized by the Concavalin A lectin and a rabbit antiserum raised against deglycosylated Promastigote Surface Protease.

Rapid IL-4 production by Leishmania homolog of mammalian RACK1-reactive CD4(+) T cells in resistant mice treated once with anti-IL-12 or -IFN-gamma antibodies at the onset of infection with Leishmania major instructs Th2 cell development, resulting in nonhealing lesions.

Rapid production of IL-4 by Leishmania homolog of mammalian RACK1 (LACK)-reactive CD4(+) T cells expressing the V beta 4-V alpha 8 TCR chains has been shown to drive aberrant Th2 cell development and susceptibility to Leishmania major in BALB/c mice. In contrast, mice from resistant strains fail to express this early IL-4 response. However, administration of either anti-IL-12 or -IFN-gamma at the initiation of infection allows the expression of this early IL-4 response in resistant mice. In this work we show that Leishmania homolog of mammalian RACK1-reactive CD4(+) T cells also expressing the V beta 4-V alpha 8 TCR chains are the source of the early IL-4 response to L. major in resistant mice given anti-IL-12 or -IFN-gamma Abs only at the onset of infection. Strikingly, these cells were found to be required for the reversal of the natural resistance of C57BL/6 mice following a single administration of anti-IL-12 or -IFN-gamma Abs. Together these results suggest that a deficiency in mechanisms capable of down-regulating the early IL-4 response to L. major contributes to the exquisite susceptibility of BALB/c mice to L. major.

The IL-4 rapidly produced in BALB/c mice after infection with Leishmania major down-regulates IL-12 receptor beta 2-chain expression on CD4+ T cells resulting in a state of unresponsiveness to IL-12.

Within 1 day of infection with Leishmania major, susceptible BALB/c mice produce a burst of IL-4 in their draining lymph nodes, resulting in a state of unresponsiveness to IL-12 in parasite-specific CD4+ T cells within 48 h. In this report we examined the molecular mechanism underlying this IL-12 unresponsiveness. Extinction of IL-12 signaling in BALB/c mice is due to a rapid down-regulation of IL-12R beta2-chain mRNA expression in CD4+ T cells. In contrast, IL-12R beta2-chain mRNA expression was maintained on CD4+ T cells from resistant C57BL/6 mice. The down-regulation of the IL-12R beta2-chain mRNA expression in BALB/c CD4+ T cells is a consequence of the early IL-4 production. In this murine model of infection, a strict correlation is shown in vivo between expression of the IL-12R beta2-chain in CD4+ T cells and the development of a Th1 response and down-regulation of the mRNA beta2-chain expression and the maturation of a Th2 response. Treatment of BALB/c mice with IFN-gamma, even when IL-4 has been produced for 48 h, resulted in maintenance of IL-12R beta2-chain mRNA expression and IL-12 responsiveness. The data presented here support the hypothesis that the genetically determined susceptibility of BALB/c mice to infection with L. major is primarily based on an up-regulation of IL-4 production, which secondarily induces extinction of IL-12 signaling.

Role of neutrophils in "Leishmania" infection

Résumé : Dans le modèle murin d'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major), la souche de souris C57BL/6 est résistante a |'infection et développe une réponse protectrice Thelper (Th) 1. Inversement, les souris de la souche BALB/c développent une réponse Th2 et sont sensibles a cette infection. A la suite d'une infection avec ce parasite, les neutrophiles sont les premières cellules présentes au site d'infection et sont recrutées de manière égale dans les souches résistantes et sensibles à L. major, Néanmoins, trois jours après l'infection, la majorité des neutrophiles disparaissent du site d'infection chez les souris C57BL/6, tandis que ils restent jusqu'a dix jours chez les souris BALB/c. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, la déplétion de ces cellules avant |'infection dans les souris BALB/c, conduit a une réduction du développement des lésions, associée à une baisse de la charge parasitaire et a une modification de la réponse immunitaire vers une réponse Th1 dans des souris normalement sensibles a |'infection, suggérant un rôle immunorégulateur de ces neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons démontré que le parasite induisait des phénotypes de neutrophiles distincts chez les souris résistantes ou sensibles à L. major. Suite à l'exposition au parasite, les neutrophiles de souris C57BL/6 ont montré une expression élevée des récepteurs Toll-like 2, 7 et 9 ainsi que la sécrétion d'lL-12p7O et d'lL-10, alors que ceux de souris BALB/c sécrétaient de l'IL-12p40 et du TGFB. Nous avons ensuite démontré qu'en réponse à L. major, au contraire des neutrophiles de BALB/c, les neutrophiles de souris résistantes C57BL/6, libéraient la chimiokine CCL3 attirant les cellules dendritiques. Le rôle crucial de cette chimiokine dans la migration de la première de vague de cellules dendritiques au site d'infection ainsi que son rôle dans le développement de la réponse immunitaire subséquente a été établi. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite a |'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire spécifique a un antigène. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite a l'infection avec d'autres espèces de Leishmania: L, doriovani et L. mexicaria, agents responsables de leishmaniose viscérale et cutanée chronique respectivement. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré dans la réponse protectrice suite a l'infection avec L. donovani, l'absence de ces cellules amenant à une susceptibilité au parasite accrue, associée avec une induction préférentielle d'une réponse Th2. Inversement, la déplétion des neutrophiles lors de l'infection avec L. mexicaria aboutit a une résistance accrue, comme constaté par la baisse dela charge parasitaire, la hausse de la réponse Th1 ainsi la baisse de la réponse Th2 dans les souris déplétées en neutrophiles. Néanmoins, malgré le rôle délétère des neutrophiles sur le développement d'une réponse protectrice suite à |'infection avec L. mexicana, ces cellules sont nécessaires pour une résolution correcte dela réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de |'infection avec plusieurs especes de Leishmania. Résumé pour un large public : Les neutrophiles font partie de la famille des globules blancs. A la suite d'une infection, ces cellules sont les premières a être recrutées au site d'infection et sont impliquées dans |'élimination des pathogènes. Dans cette thèse, nous nous somme donc intéressés au rôle que pouvaient jouer ces neutrophiles durant l'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans le modèle murin d'infection avec L. major, la majorité des souches de souris utilisées dans la recherche, dont les souris de la souche C57BL/6, développent de petites lésions qui guérissent spontanément après quelques semaines (souris résistantes). ll existe néanmoins, quelques souches de souris, dont la souche de souris BALB/c, qui développent des lésions qui ne guérissent pas (souris sensibles). Il a été observé que lors de l'lnfection avec ce parasites les neutrophiles étaient les premières cellules recrutées au site de l'lnfection dans toutes les souches de souris, toutefois trois jours après le début dela réaction immunitaire, la majorité des neutrophiles disparaissent chez les souris C57BL/6, tandis qu'ils restent jusqu'à dix jours chez les souris BALB/c. De plus, un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, l'absence de neutrophiles durant les trois premiers jours de l'infection chez les souris sensibles à |'infection, rend ces souris résistantes. Ces résultats suggèrent donc un rôle régulateur de la réponse immunitaire des neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons donc analysé la sécrétion des cytokines, molécules essentielles qui déterminent la réponse immunitaire, par les neutrophiles. Nous avons démontré que le parasite induisait une sécrétion de cytokines différente entre les souris résistantes ou sensibles a L. major. Nous avons ensuite démontré que seule la souche de souris résistante sécrétait la chimiokine CCL3, connue pour être impliquée dans le recrutement de différentes cellules au site d'infecti0n, dont les cellules dendritiques. Les cellules dendritiques sont un élément fondamental pour un bon déroulement d'une réponse immunitaire, de par leur rôle décisif de liaison entre une réponse précoce non-spécifique au pathogène et une réponse plus tardive spécifique au pathogène et nécessaire pour |'élimination de dernier. Nous avons démontré que les neutrophiles de souris résistantes sécrétaient CCL3 et recrutaient les cellules dendritiques au site d'infecti0n, jouant de ce fait un rôle essentiel dans le développement de la réponse immunitaire. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite à l'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite à l'lnfection avec d'autres espèces de Leishmania, L. donovani et L. mexicana. Nous avons pu montrer un rôle crucial de ces cellules dans la réponse à ces deux parasites. En effet, suite à |'infection avec L. donovani, un rôle protecteur des neutrophiles a été observé, leur absence menant à une susceptibilité accrue aux parasites. Dans le cas de l'infection avec L. mexicana, une réduction de |'infection a été observée en absence de neutrophiles, avec néanmoins une augmentation de la lésion, suggérant un rôle important de ces cellules dans le développement de la réponse immunitaire ainsi que dans le contrôle de la réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de l'lnfection avec plusieurs membres de la famille Leishrnania. Summary : Upon infection with the protozoan parasite Leishmania major (L. major), C57BL/6 mice show a resistant phenotype, developing a protective Thelper (Th) 1 response. ln contrast, BALB/c mice develop a Th2 response and are susceptible to infection. Following inoculation with the parasite, neutrophils are the first cells migrating at the site of infection and are equally recruited in both L. major- resistant and susceptible mouse strains. However, after three days of infection, almost all neutrophils disappear from the site of infection in C57BL/6 mice, while they persist until ten days in BALB/c mice. Neutrophils were shown to play a crucial role during infection with L. major. indeed, depletion of these cells in BALB/c mice prior to infection with the parasite led to a lower Iesion development, associated with a lower parasite burden and a modification in the immune response towards a Th1 response in these otherwise susceptible mice, suggesting an immunomodulatory role for neutrophils during the first days of infection. ln the first part of this thesis, we were interested in better understanding the role of neutrophils in infection with L. major. \/\/e found that this parasite was inducing distinct neutrophil phenotypes in L. major-resistant and susceptible mice. Upon exposition with L. major, C57BL/6 neutrophils were reported to express high level of Toll-like receptors 2, 7, 9 mRNA and secrete IL-12p70 and IL-10, while BALB/c neutrophils secreted homodimers of IL-12p40, and TGFB. We then demonstrated that in response to L. major, neutrophils from L. major-resistant C57BL/6 mice release the CCL3 dendritic cell attracting chemokine, which is critical for the first wave of dendritic cell migration to the site of infection and in the development of the subsequent immune response. Altogether, these results demonstrated that upon infection with L. major, neutrophils create a microenvironment that can determine the development of an antigen-specific immune response. ln the second part of the thesis we were interested in understanding the role of neutrophils upon infection with of other species of Leishmania: L. donovani causing visceral leishmaniasis and L. mexicana, agent of chronic cutaneous leishmaniasis. Upon infection with L. donovani, neutrophils were found to play a crucial role in the early protective response, their absence leading to an increased susceptibility to the parasite, associated with the preferential induction of a Th2 response. ln contrast, depletion of these cells early in infection with L. mexicana was leading to an increased resistance, as observed by a decreased parasite burden, increased Th1 and decreased Th2 response in neutrophil-depleted mice. However, despite the deleterious role of neutrophils on the development of a protective immune response upon L. mexicana infection, these cells were required for the proper resolution of the inflammatory response. Altogether, these results highlight a major immunomodulatory role for neutrophils in infection with several species of Leishmania.

Mice from a genetically resistant background lacking the interferon gamma receptor are susceptible to infection with Leishmania major but mount a polarized T helper cell 1-type CD4+ T cell response.

Mice with homologous disruption of the gene coding for the ligand-binding chain of the interferon (IFN) gamma receptor and derived from a strain genetically resistant to infection with Leishmania major have been used to study further the role of this cytokine in the differentiation of functional CD4+ T cell subsets in vivo and resistance to infection. Wild-type 129/Sv/Ev mice are resistant to infection with this parasite, developing only small lesions, which resolve spontaneously within 6 wk. In contrast, mice lacking the IFN-gamma receptor develop large, progressing lesions. After infection, lymph nodes (LN) and spleens from both wild-type and knockout mice showed an expansion of CD4+ cells producing IFN-gamma as revealed by measuring IFN-gamma in supernatants of specifically stimulated CD4+ T cells, by enumerating IFN-gamma-producing T cells, and by Northern blot analysis of IFN-gamma transcripts. No biologically active interleukin (IL) 4 was detected in supernatants of in vitro-stimulated LN or spleen cells from infected wild-type or deficient mice. Reverse transcription polymerase chain reaction analysis with primers specific for IL-4 showed similar IL-4 message levels in LN from both types of mice. The IL-4 message levels observed were comparable to those found in similarly infected C57BL/6 mice and significantly lower than the levels found in BALB/c mice. Anti-IFN-gamma treatment of both types of mice failed to alter the pattern of cytokines produced after infection. These data show that even in the absence of IFN-gamma receptors, T helper cell (Th) 1-type responses still develop in genetically resistant mice with no evidence for the expansion of Th2 cells.

Glycosphingolipid antigens from Leishmania (L.) amazonensis amastigotes: Binding of anti-glycosphingolipid monoclonal antibodies in vitro and in vivo

Specific glycosphingolipid antigens of Leishmania (L.) amazonensis amastigotes reactive with the monoclonal antibodies (MoAbs) ST-3, ST-4 and ST-5 were isolated, and their structure was partially elucidated by negative ion fast atom bombardment mass spectrometry. The glycan moieties of five antigens presented linear sequences of hexoses and N-acetylhexosamines ranging from four to six sugar residues, and the ceramide moieties were found to be composed by a sphingosine d18:1 and fatty acids 24:1 or 16:0. Affinities of the three monoclonal antibodies to amastigote glycosphingolipid antigens were also analyzed by ELISA. MoAb ST-3 reacted equally well with all glycosphingolipid antigens tested, whereas ST-4 and ST-5 presented higher affinities to glycosphingolipids with longer carbohydrate chains, with five or more sugar units (slow migrating bands on HPTLC). Macrophages isolated from footpad lesions of BALB/c mice infected with Leishmania (L.) amazonensis were incubated with MoAb ST-3 and, by indirect immunofluorescence, labeling was only detected on the parasite, whereas no fluorescence was observed on the surface of the infected macrophages, indicating that these glycosphingolipid antigens are not acquired from the host cell but synthesized by the amastigote. Intravenous administration of 125I-labeled ST-3 antibody to infected BALB/c mice showed that MoAb ST-3 accumulated significantly in the footpad lesions in comparison to blood and other tissues