Anthropophilic Anopheles species composition and malaria in Tierradentro, Córdoba, Colombia

Malaria is still a primary health problem in Colombia. The locality of Tierradentro is situated in the municipality of Montelíbano, Córdoba, in the northwest of Colombia, and has one of the highest annual parasite index of malaria nationwide. However, the vectors involved in malaria transmission in this locality have not yet been identified. In this study, the local anthropophilic Anopheles composition and natural infectivity with Plasmodium were investigated. In August 2009, 927 female Anopheles mosquitoes were collected in eight localities using the human landing catch method and identified based on their morphology. Cryptic species were determined by restriction fragment length polymorphism-internal transcribed spacer (ITS)2 molecular analysis. Eight species [Anopheles nuneztovari s.l. (92.8%), Anopheles darlingi (5.1%), Anopheles triannulatus s.l. (1.8%), Anopheles pseudopunctipennis s.l. (0.2%), Anopheles punctimacula s.l. (0.2%), Anopheles apicimacula (0.1%), Anopheles albimanus (0.1%) and Anopheles rangeli (0.1%)] were identified and species identity was confirmed by ITS2 sequencing. This is the first report of An. albimanus, An. rangeli and An. apicimacula in Tierradentro. Natural infectivity with Plasmodium was determined by ELISA. None of the mosquitoes was infectious for Plasmodium. An. nuneztovari s.l. was the predominant species and is considered the primary malaria vector; An. darlingi and An. triannulatus s.l. could serve as secondary vectors.

Plasmodium vivax malaria elimination: should innovative ideas from the past be revisited?

In the 1950s, the strategy of adding chloroquine to food salt as a prophylaxis against malaria was considered to be a successful tool. However, with the development of Plasmodium resistance in the Brazilian Amazon, this control strategy was abandoned. More than 50 years later, asexual stage resistance can be avoided by screening for antimalarial drugs that have a selective action against gametocytes, thus old prophylactic measures can be revisited. The efficacy of the old methods should be tested as complementary tools for the elimination of malaria.

Malaria on the Guiana Shield: a review of the situation in French Guiana

In a climate of growing concern that Plasmodium falciparum may be developing a drug resistance to artemisinin derivatives in the Guiana Shield, this review details our current knowledge of malaria and control strategy in one part of the Shield, French Guiana. Local epidemiology, test-treat-track strategy, the state of parasite drug resistance and vector control measures are summarised. Current issues in terms of mobile populations and legislative limitations are also discussed.

Vascular dysfunction as a target for adjuvant therapy in cerebral malaria

Cerebral malaria (CM) is a life-threatening complication of Plasmodium falciparum malaria that continues to be a major global health problem. Brain vascular dysfunction is a main factor underlying the pathogenesis of CM and can be a target for the development of adjuvant therapies for the disease. Vascular occlusion by parasitised red blood cells and vasoconstriction/vascular dysfunction results in impaired cerebral blood flow, ischaemia, hypoxia, acidosis and death. In this review, we discuss the mechanisms of vascular dysfunction in CM and the roles of low nitric oxide bioavailability, high levels of endothelin-1 and dysfunction of the angiopoietin-Tie2 axis. We also discuss the usefulness and relevance of the murine experimental model of CM by Plasmodium berghei ANKA to identify mechanisms of disease and to screen potential therapeutic interventions.

Metabolomics in the fight against malaria

Metabolomics uses high-resolution mass spectrometry to provide a chemical fingerprint of thousands of metabolites present in cells, tissues or body fluids. Such metabolic phenotyping has been successfully used to study various biologic processes and disease states. High-resolution metabolomics can shed new light on the intricacies of host-parasite interactions in each stage of the Plasmodium life cycle and the downstream ramifications on the host’s metabolism, pathogenesis and disease. Such data can become integrated with other large datasets generated using top-down systems biology approaches and be utilised by computational biologists to develop and enhance models of malaria pathogenesis relevant for identifying new drug targets or intervention strategies. Here, we focus on the promise of metabolomics to complement systems biology approaches in the quest for novel interventions in the fight against malaria. We introduce the Malaria Host-Pathogen Interaction Center (MaHPIC), a new systems biology research coalition. A primary goal of the MaHPIC is to generate systems biology datasets relating to human and non-human primate (NHP) malaria parasites and their hosts making these openly available from an online relational database. Metabolomic data from NHP infections and clinical malaria infections from around the world will comprise a unique global resource.

An overview of malaria transmission from the perspective of Amazon Anopheles vectors

In the Americas, areas with a high risk of malaria transmission are mainly located in the Amazon Forest, which extends across nine countries. One keystone step to understanding the Plasmodium life cycle in Anopheles species from the Amazon Region is to obtain experimentally infected mosquito vectors. Several attempts to colonise Ano- pheles species have been conducted, but with only short-lived success or no success at all. In this review, we review the literature on malaria transmission from the perspective of its Amazon vectors. Currently, it is possible to develop experimental Plasmodium vivax infection of the colonised and field-captured vectors in laboratories located close to Amazonian endemic areas. We are also reviewing studies related to the immune response to P. vivax infection of Anopheles aquasalis, a coastal mosquito species. Finally, we discuss the importance of the modulation of Plasmodium infection by the vector microbiota and also consider the anopheline genomes. The establishment of experimental mosquito infections with Plasmodium falciparum, Plasmodium yoelii and Plasmodium berghei parasites that could provide interesting models for studying malaria in the Amazonian scenario is important. Understanding the molecular mechanisms involved in the development of the parasites in New World vectors is crucial in order to better determine the interaction process and vectorial competence.

CD1d-restricted NK T cells are dispensable for specific antibody responses and protective immunity against liver stage malaria infection in mice.

Immunization with a single dose of irradiated sporozoites is sufficient to induce protection against malaria in wild-type mice. Although this protection is classically attributed to conventional CD4+ and CD8+ T cells, several recent reports have suggested an important role for CD1-restricted NK T cells in immunity to malaria. In this study, we directly compared the ability of C57BL/6 wild-type and CD1-deficient mice to mount a protective immune response against Plasmodium berghei sporozoites. Our data indicate that CD1-restricted NK T cells are not required for protection in this model system. Moreover, specific IgG antibody responses to the P. berghei circumsporozoite repeat sequence were also unaffected by CD1 deficiency. Collectively, our data demonstrate that CD1-restricted NK T cells are dispensable for protective immunity to liver stage P. berghei infection.

A historical perspective on malaria control in Brazil

Malaria has always been an important public health problem in Brazil. The early history of Brazilian malaria and its control was powered by colonisation by Europeans and the forced relocation of Africans as slaves. Internal migration brought malaria to many regions in Brazil where, given suitableAnopheles mosquito vectors, it thrived. Almost from the start, officials recognised the problem malaria presented to economic development, but early control efforts were hampered by still developing public health control and ignorance of the underlying biology and ecology of malaria. Multiple regional and national malaria control efforts have been attempted with varying success. At present, the Amazon Basin accounts for 99% of Brazil’s reported malaria cases with regional increases in incidence often associated with large scale public works or migration. Here, we provide an exhaustive summary of primary literature in English, Spanish and Portuguese regarding Brazilian malaria control. Our goal was not to interpret the history of Brazilian malaria control from a particular political or theoretical perspective, but rather to provide a straightforward, chronological narrative of the events that have transpired in Brazil over the past 200 years and identify common themes.

Aspidosperma (Apocynaceae) plant cytotoxicity and activity towards malaria parasites. Part II: experimental studies withAspidosperma ramiflorum in vivo and in vitro

Several species of Aspidosperma plants are used to treat diseases in the tropics, including Aspidosperma ramiflorum, which acts against leishmaniasis, an activity that is experimentally confirmed. The species, known as guatambu-yellow, yellowperoba, coffee-peroba andmatiambu, grows in the Atlantic Forest of Brazil in the South to the Southeast regions. Through a guided biofractionation of A. ramiflorum extracts, the plant activity against Plasmodium falciparum was evaluated in vitro for toxicity towards human hepatoma G2 cells, normal monkey kidney cells and nonimmortalised human monocytes isolated from peripheral blood. Six of the seven extracts tested were active at low doses (half-maximal drug inhibitory concentration < 3.8 µg/mL); the aqueous extract was inactive. Overall, the plant extracts and the purified compounds displayed low toxicity in vitro. A nonsoluble extract fraction and one purified alkaloid isositsirikine (compound 5) displayed high selectivity indexes (SI) (= 56 and 113, respectively), whereas compounds 2 and 3 were toxic (SI < 10). The structure, activity and low toxicity of isositsirikine in vitro are described here for the first time in A. ramiflorum, but only the neutral and precipitate plant fractions were tested for activity, which caused up to 53% parasitaemia inhibition of Plasmodium bergheiin mice with blood-induced malaria. This plant species is likely to be useful in the further development of an antimalarial drug, but its pharmacological evaluation is still required.

Immunoregulation in human malaria: the challenge of understanding asymptomatic infection

Asymptomatic Plasmodium infection carriers represent a major threat to malaria control worldwide as they are silent natural reservoirs and do not seek medical care. There are no standard criteria for asymptomaticPlasmodium infection; therefore, its diagnosis relies on the presence of the parasite during a specific period of symptomless infection. The antiparasitic immune response can result in reducedPlasmodium sp. load with control of disease manifestations, which leads to asymptomatic infection. Both the innate and adaptive immune responses seem to play major roles in asymptomatic Plasmodiuminfection; T regulatory cell activity (through the production of interleukin-10 and transforming growth factor-β) and B-cells (with a broad antibody response) both play prominent roles. Furthermore, molecules involved in the haem detoxification pathway (such as haptoglobin and haeme oxygenase-1) and iron metabolism (ferritin and activated c-Jun N-terminal kinase) have emerged in recent years as potential biomarkers and thus are helping to unravel the immune response underlying asymptomatic Plasmodium infection. The acquisition of large data sets and the use of robust statistical tools, including network analysis, associated with well-designed malaria studies will likely help elucidate the immune mechanisms responsible for asymptomatic infection.

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.

Malaria in gold-mining areas in Colombia

Gold-mining may play an important role in the maintenance of malaria worldwide. Gold-mining, mostly illegal, has significantly expanded in Colombia during the last decade in areas with limited health care and disease prevention. We report a descriptive study that was carried out to determine the malaria prevalence in gold-mining areas of Colombia, using data from the public health surveillance system (National Health Institute) during the period 2010-2013. Gold-mining was more prevalent in the departments of Antioquia, Córdoba, Bolívar, Chocó, Nariño, Cauca, and Valle, which contributed 89.3% (270,753 cases) of the national malaria incidence from 2010-2013 and 31.6% of malaria cases were from mining areas. Mining regions, such as El Bagre, Zaragoza, and Segovia, in Antioquia, Puerto Libertador and Montelíbano, in Córdoba, and Buenaventura, in Valle del Cauca, were the most endemic areas. The annual parasite index (API) correlated with gold production (R2 0.82, p < 0.0001); for every 100 kg of gold produced, the API increased by 0.54 cases per 1,000 inhabitants. Lack of malaria control activities, together with high migration and proliferation of mosquito breeding sites, contribute to malaria in gold-mining regions. Specific control activities must be introduced to control this significant source of malaria in Colombia.

Disease in the dark: molecular characterization of Polychromophilus murinus in temperate zone bats revealed a worldwide distribution of this malaria-like disease.

For a better understanding of the complex coevolutionary processes between hosts and parasites, accurate identification of the actors involved in the interaction is of fundamental importance. Blood parasites of the Order Haemosporidia, responsible for malaria, have become the focus of a broad range of studies in evolutionary biology. Interestingly, molecular-based studies on avian malaria have revealed much higher species diversity than previously inferred with morphology. Meanwhile, studies on bat haemosporidian have been largely neglected. In Europe, only one genus (Polychromophilus) and two species have been morphologically described. To evaluate the presence of potential cryptic species and parasite prevalence, we undertook a molecular characterization of Polychromophilus in temperate zone bats. We used a nested-PCR approach on the cytochrome b mitochondrial gene to detect the presence of parasites in 237 bats belonging to four different species and in the dipteran bat fly Nycteribia kolenatii, previously described as being the vector of Polychromophilus. Polychromophilus murinus was found in the four bat species and in the insect vector with prevalence ranging from 4% for Myotis myotis to 51% for M. daubentoni. By sequencing 682 bp, we then investigated the phylogenetic relationships of Polychromophilus to other published malarial lineages. Seven haplotypes were found, all very closely related, suggesting the presence of a single species in our samples. These haplotypes formed a well-defined clade together with Haemosporidia of tropical bats, revealing a worldwide distribution of this parasite mostly neglected by malarial studies since the 1980s.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Do antibody responses to malaria vaccine candidates influenced by the level of malaria transmission protect from malaria?

OBJECTIVES: To examine whether the humoural response to malaria vaccine candidate antigens, Plasmodium falciparum [circumsporozoite repetitive sequence (NANP)(5) GLURP fragments (R0 and R2) and MSP3] varies with the level of malaria transmission and to determine whether the antibodies (IgG) present at the beginning of the malaria transmission season protect against clinical malaria. METHODS: Cross-sectional surveys were conducted to measure antibody response before, at the peak and at the end of the transmission season in children aged 6 months to 10 years in two villages with different levels of malaria transmission. A cohort study was performed to estimate the incidence of clinical malaria. RESULTS: Antibodies to these antigens showed different seasonal patterns. IgG concentrations to any of the four antigens were higher in the village with high entomological inoculation rate. Multivariate analysis of combined data from the two villages indicated that children who were classified as responders to the selected antigens were at lower risk of clinical malaria than children classified as non-responders [(NANP)(5) (incidence rate ratio (IRR) = 0.65, 95% CI: 0.46-0.92; P = 0.016), R0 (IRR = 0.69, 95% CI: 0.48-0.97; P = 0.032), R2 (IRR = 0.73, 95% CI: 0.50-1.06; P = 0.09), MSP3 (IRR = 0.52, 95% CI: 0.32-0.85; P = 0.009)]. Fitting a model with all four antibody responses showed that MSP3 looked the best malaria vaccine candidate (IRR = 0.63; 95% CI: 0.38-1.05; P = 0.08). CONCLUSION: Antibody levels to the four antigens are affected by the intensity of malaria transmission and associated with protection against clinical malaria. It is worthwhile investing in the development of these antigens as potential malaria vaccine candidates.