Allergen-specific antibody and cytokine responses, mast cell reactivity and intestinal permeability upon oral challenge of sensitized and tolerized mice.

BACKGROUND: Food allergy has reached an epidemic level in westernized countries and although central mechanisms have been described, the variability associated with genetic diversity underscores the still unresolved complexity of these disorders. OBJECTIVE: To develop models of food allergy and oral tolerance, both strictly induced by the intestinal route, and to compare antigen-specific responses. METHODS: BALB/c mice were mucosally sensitized to ovalbumin (OVA) in the presence of the mucosal adjuvant cholera toxin, or tolerized by intra-gastric administrations of OVA alone. Antibody titres and cytokines were determined by ELISA, and allergic status was determined through several physiologic parameters including decline in temperature, diarrhoea, mast cell degranulation and intestinal permeability. RESULTS: OVA-specific antibodies (IgE, IgGs and IgA in serum and feces) were produced in sensitized mice exclusively. Upon intra-gastric challenge with OVA, sensitized mice developed anaphylactic reactions associated with a decline of temperature, diarrhoea, degranulation of mast cells, which were only moderately recruited in the small intestine, and increased intestinal permeability. Cytokines produced by immune cells from sensitized mice included T-helper type 2 cytokines (IL-5, IL-13), but also IL-10, IFN-gamma and IL-17. In contrast, all markers of allergy were totally absent in tolerized animals, and yet the latter were protected from subsequent sensitization, demonstrating that oral tolerance took place efficiently. CONCLUSION: This work allows for the first time an appropriate comparison between sensitized and tolerized BALB/c mice towards OVA. It highlights important differences from other models of allergy, and thus questions some of the generally accepted notions of allergic reactions, such as the protective role of IFN-gamma, the importance of antigen-specific secretory IgA and the role of mucosal mast cells in intestinal anaphylaxis. In addition, it suggests that IL-17 might be an effector cytokine in food allergy. Finally, it demonstrates that intestinal permeability towards the allergen is increased during challenge.

DNA/NYVAC Vaccine Regimen Induces HIV-Specific CD4 and CD8 T-Cell Responses in Intestinal Mucosa

Background: HIV vaccine-candidates based on rare adenovirus serotypes such as Ad26 and Ad35 vectors, and poxvirus vectors are important components of future promising vaccine regimens that in the near future hopefully will move into a number of efficacy clinical trials in combination with protein vaccines. For these reasons, it is important to comprehensively characterize the vaccine-induced immune responses in different anatomical compartments and particularly at mucosal sites which represent the primary port of entry for HIV.Methods: In the present study, we have investigated the anatomic distribution in blood and gut mucosal tissues (rectum and ileum) of memory poxvirus-specific CD4 and CD8 T cells in subjects vaccinated with smallpox and compared with vector (NYVAC)-specific and HIV insert-specific T-cell responses induced by an experimental DNA-C/NYVAC-C vaccine regimen.Results: Smallpox-specific CD4 T-cell responses were present in the blood of 52% of subject studied, while Smallpox-specific CD8 T cells were rarely detected (12%). With one exception, Smallpoxspecific T cells were not measurable in gut tissues. Interestingly, NYVAC vector-specific and HIV-specific CD4 and CD8 T-cell responses were detected in almost 100% of the subjects immunized with DNA-C/NYVAC-C in blood and gut tissues. The large majority (83%) of NYVAC-specific CD4 T cells expressed a4b7 integrins and the HIV co-receptor CCR5.Conclusion: These results demonstrate that the experimental DNA-C/NYVAC-C HIV vaccine regimen induces the homing of potentially protective HIV-specific CD4 and CD8 T cells in the gut, the port of entry of HIV and one of the major sites for HIV spreading and depletion of CD4 T cells.

Antigen-secretory IgA immune complexes are retro-transported into mouse Peyer's patches: immunotargeting to dendritic cells

RÉSUMÉ Les plaques de Peyer (PP) représentent le site d'entrée majeur des pathogènes au niveau des muqueuses intestinales. Après avoir traversé la cellule M, l'antigène est pris en charge par les cellules dendritiques (DC) de la région sub-épithéliale du dôme des PP. Ces dernières activent une réponse immunitaire qui conduit à la production de l'IgA de sécrétion (SIgA), l'anticorps majeur au niveau muqueux. Des études précédentes dans notre laboratoire ont démontré qu'après administration de SIgA dans des anses intestinales de souris, les SIgA se lient spécifiquement aux cellules M, entrent dans les PP, et sont éventuellement internalisées par les DC. Le but de ce travail est de comprendre la relevance biologique de l'entrée des SIgA dans les PP et leur relevance physiologique dans l'homéostasie mucosale. Dans un premier temps, nous avons montré en utilisant une méthode de purification optimisée basée sur une isolation magnétique, que, en plus des DC myéloïdes (CD11c+/CD11b+) et des DC lymphoïdes (CD11c+/CD8+), les PP de souris contiennent un nouveau sous-type de DC exprimant les marqueurs CD11c et CD19. L'utilisation de la microscopie confocale nous a permis de démontrer que les DC myéloïdes internalisent des SIgA, contrairement aux DC lymphoïdes qui n'interagissent pas avec les SIgA, alors que le nouveau sous-type de DC exprimant CD19 lie les SIgA. En plus, nous avons démontré qu'aucune des DC de rate, de ganglion bronchique ou de ganglion inguinal interagit avec les SIgA. Dans le but d'explorer si les SIgA peuvent délivrer des antigènes aux DC des PP in vivo, nous avons administré des complexes immunitaires formés de Shigella flexneri complexées à des SIgA, dans des anses intestinales de souris. Nous avons observé une entrée dans les PP, suivie d'une migration vers les ganglions mésentériques drainants, contrairement aux Shigella flexneri seules, qui n'infectent pas la souris par la voie intestinale. Shigella flexneri délivrée par SIgA n'induit pas de destruction tissulaire au niveau de l'intestin. En plus de l'exclusion immunitaire, ces résultats suggèrent un nouveau rôle des SIgA, qui consiste à transporter des antigènes à l'intérieur des PP dans un contexte non-inflammatoire. RÉSUMÉ DESTINÉ À UN LARGE PUBLIC L'intestin a pour rôle principal d'absorber les nutriments digérés tout au long du tube digestif, et de les faire passer dans le compartiment intérieur sanguin. Du fait de son exposition chronique avec un monde extérieur constitué d'aliments et de bactéries, l'intestin est un endroit susceptible aux infections et a donc besoin d'empêcher l'entrée de microbes. Pour cela, l'intestin est tapissé de "casernes" appelées les plaques de Peyer, qui appartiennent à un système de défense appelé système immunitaire muqueux. Les plaques de Peyer sont composées de différents types de cellules, ayant pour rôle de contrôler l'entrée de microbes et de développer une réaction immunitaire lors d'infection. Cette réaction immunitaire contre les microbes (antigènes) débute par la prise en charge de l'antigène par des sentinelles, les cellules dendritiques. L'antigène est préparé de façon à être reconnu par d'autres cellules appelées lymphocytes T capables d'activer d'autres cellules, les lymphocytes B. La réaction immunitaire résulte dans la production par les lymphocytes B d'un anticorps spécifique appelé IgA de sécrétion (SIgA) au niveau de la lumière intestinale. De manière classique, le rôle de SIgA au niveau de la lumière intestinale consiste à enrober les microbes et donc exclure leur entrée dans le compartiment intérieur. Dans ce travail, nous avons découvert une nouvelle fonction des SIgA qui consiste à introduire des antigènes dans les plaques de Peyer, et de les diriger vers les cellules dendritiques. Sachant que les SIgA sont des anticorps qui ne déclenchent pas de réactions de défense violentes dites inflammatoires, l'entrée des antigènes via SIgA serait en faveur d'une défense intestinale maîtrisée sans qu'il y ait d'inflammation délétère. Ces résultats nous laissent supposer que l'entrée d'antigènes via SIgA pourrait conduire le système immunitaire muqueux à reconnaître ces antigènes de manière appropriée. Ce mécanisme pourrait expliquer les désordres immunitaires de types allergiques et maladies auto-immunitaires que l'on rencontre chez certaines personnes déficientes en IgA, chez qui cette lecture d'antigènes de manière correcte serait inadéquate. ABSTRACT Peyer's patches (PP) represent the primary site for uptake and presentation of ingested antigens in the intestine. Antigens are sampled by M cells, which pass them to underlying antigen-presenting cells including dendritic cells (DC). This leads to the induction of mucosal T cell response that is important for the production of secretory IgA (SIgA), the chief antibody at mucosal surfaces. Previous studies in the laboratory have shown that exogenous SIgA administrated into mouse intestinal loop binds specifically to M cells, enter into PP, and is eventually internalized by DC. The aim of this work is to understand the biological significance of the SIgA uptake by PP DC and its physiological relevance for mucosal homeostasis. As a first step, we have shown by using an optimized MACS method that, in addition to the CD11c+/CD11b+ (myeloid DC) and CD11c+/CD8+ (lymphoid DC) subtypes, mouse PP contain a novel DC subtype exhibiting both CD11c and CD19 markers. By using a combination of MACS isolation and confocal microscopy, we have demonstrated that in contrast to the lymphoid DC which do not interact with SIgA, the myeloid DC internalize SIgA, while the CD19+ subtype binds SIgA on its surface. Neither spleen DC, nor bronchial-lymph node DC, nor inguinal lymph node DC exhibit such a binding specificity. To test whether SIgA could deliver antigens to PP DC in vivo, we administered SIgA-Shigella flexneri immune complexes into mouse intestinal loop containing a PP. We found that (i) SIgA-Shigella flexneri immune complexes enter the PP and are internalized by sub-epithelial dome PP DC, in contrast to Shigella flexneri alone that does not penetrate the intestinal epithelia in mice, (ii) immune complexes migrate to the draining mesenteric lymph node, (iii) Shigella flexneri carried via SIgA do not induce intestinal tissue destruction. Our results suggest that in addition to immune exclusion, SIgA transports antigens back to the PP under non-inflammatory conditions.

Intravaginal and subcutaneous immunization induced vaccine specific CD8 T cells and tumor regression in the bladder.

PURPOSE: Vaccines targeting tumor associated antigens are in development for bladder cancer. Most of these cancers are nonmuscle invasive at diagnosis and confined in the mucosa and submucosa. However, to our knowledge how vaccination may induce the regression of tumors at such mucosal sites has not been examined previously. We compared different immunization routes for the ability to induce vaccine specific antitumor CD8 T cells in the bladder and bladder tumor regression in mice. MATERIALS AND METHODS: In the absence of a murine bladder tumor model expressing a tumor antigen relevant for human use we established an orthotopic model expressing the HPV-16 tumor antigen E7 as a model. We used an adjuvant E7 polypeptide to induce CD8 T cell mediated tumor regression. RESULTS: Subcutaneous and intravaginal but not intranasal vaccination induced a high number of TetE7(+)CD8(+) T cells in the bladder as well as bladder tumor regression. The entry of vaccine specific T cells in the bladder was not the only key since persistent regression of established bladder tumors by intravaginal or subcutaneous immunization was associated with tumor infiltration of total CD4 and CD8 T cells. This resulted in an increase in TetE7(+)CD8(+) T cells and a decrease in T regulatory cells, leading to an increased number of effector interferon-γ secreting vaccine specific CD8 T cells in the regressing bladder tumor. CONCLUSIONS: These data show that immunization routes should be tailored to each mucosal tumor site. Subcutaneous or intravaginal vaccination may be of additional value to treat patients with bladder cancer.

Review article: Intestinal epithelia and barrier functions.

The mucosal epithelia of the digestive tract acts as a selective barrier, permeable to ions, small molecules and macromolecules. These epithelial cells aid the digestion of food and absorption of nutrients. They contribute to the protection against pathogens and undergo continuous cell renewal which facilitates the elimination of damaged cells. Both innate and adaptive defence mechanisms protect the gastrointestinal-mucosal surfaces against pathogens. Interaction of microorganisms with epithelial cells triggers a host response by activating specific transcription factors which control the expression of chemokines and cytokines. This host response is characterized by the recruitment of macrophages and neutrophils at the site of infection. Disruption of epithelial signalling pathways that recruit migratory immune cells results in a chronic inflammatory response. The adaptive defence mechanism relies on the collaboration of epithelial cells (resident sampling system) with antigen-presenting and lymphoid cells (migratory sampling system); in order to obtain samples of foreign antigen, these samples must be transported across the barriers without affecting the integrity of the barrier. These sampling systems are regulated by both environmental and host factors. Fates of the antigen may differ depending on the way in which they cross the epithelial barrier, i.e. via interaction with motile dendritic cells or epithelial M cells in the follicle-associated epithelium.

Low dose endoluminal photodynamic therapy improves murine T cell-mediated colitis.

BACKGROUND AND STUDY AIMS: Low dose photodynamic therapy (LDPDT) may modify the mucosal immune response and may thus provide a therapy for Crohn's disease. We evaluated the efficacy and safety of this technique in a murine T cell-mediated colitis model. METHODS: The safety of LDPDT was first tested in BALB/c mice. Naïve T cells were used to induce colitis in mice with severe combined immunodeficiency, which were followed up endoscopically, and a murine endoscopic index of colitis (MEIC) was developed. The efficacy of LDPDT (10 J/cm (2); delta-aminolevulinic acid, 15 mg/kg bodyweight) was then tested on mice with moderate colitis, while a disease control group received no treatment. The MEIC, weight, length, and histology of the colon, cytokine expression indices, number of mucosal CD4 (+) T cells, percentage of apoptotic CD4 (+) T cells, body weight, and systemic side effects were evaluated. RESULTS: LDPDT improved the MEIC ( P = 0.011) and the histological score ( P = 0.025), diminished the expression indices of the proinflammatory cytokines, interleukin-6 ( P = 0.042), interleukin-17 ( P = 0.029), and interferon-gamma ( P = 0.014), decreased the number of mucosal CD4 (+) T cells, and increased the percentage of apoptotic CD4 (+) T cells compared with the disease control group. No local or systemic side effects occurred. CONCLUSION: LDPDT improves murine T cell-mediated colitis, decreases the proinflammatory cytokines interleukin-6, interleukin-17, and interferon-gamma, and decreases the number of CD4 (+) T cells. No adverse events were observed. Therefore, this technique is now being evaluated in patients with inflammatory bowel disease.

Complete Maxillo-Mandibular Syngnathia in a Newborn with Multiple Congenital Malformations.

Syngnathia is an extremely rare condition involving congenital fusion of the maxilla with the mandible. Clinical presentations vary from simple mucosal bands (synechiae) to complete bony fusion (synostosis). Most cases are unilateral incomplete fusions. We report the case of a severely growth-retarded newborn infant with complete synostosis of the mandible with the maxilla and the zygoma associated with cleft palate, choanal atresia, deafness, delayed cerebral white matter development, and genital and limb malformations. Extensive genetic analysis did not reveal any mutations. This association of multiple congenital malformations may represent an entity distinct from previously described syndromes associated with syngnathia.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Investigating the Effect of Aloe vera Gel on the Buccal Permeability of Didanosine.

The buccal mucosal route offers several advantages but the delivery of certain drugs can be limited by low membrane permeability. This study investigated the buccal permeability properties of didanosine (ddI) and assessed the potential of ALOE VERA gel (AVgel) as a novel buccal permeation enhancer. Permeation studies were performed using Franz diffusion cells, and the drug was quantified by UV spectroscopy. Histomorphological evaluations were undertaken using light and transmission electron microscopy. The permeability of ddI was concentration-dependent, and it did not have any adverse effects on the buccal mucosae. A linear relationship (R (2) = 0.9557) between the concentrations and flux indicated passive diffusion as the mechanism of drug transport. AVgel at concentrations of 0.25 to 2 %w/v enhanced ddI permeability with enhancement ratios from 5.09 (0.25 %w/v) to 11.78 (2 %w/v) but decreased permeability at 4 and 6 %w/v. Ultrastructural analysis of the buccal mucosae treated with phosphate buffer saline pH 7.4 (PBS), ddI/PBS, and ddI/PBS/AVgel 0.5 %w/v showed cells with normal plasmalemma, well-developed cristae, and nuclei with regular nuclear envelopes. However, cells from 1, 2, and 6 %w/v AVgel-treated mucosae showed irregular nuclear outlines, increased intercellular spacing, and plasmalemma crenulations. This study demonstrates the potential of AVgel as a buccal permeation enhancer for ddI to improve anti-HIV and AIDS therapy.

Intravaginal TLR agonists increase local vaccine-specific CD8 T cells and human papillomavirus-associated genital-tumor regression in mice.

Human papillomaviruses (HPV)-related cervical cancer is the second leading cause of cancer death in women worldwide. Despite active development, HPV E6/E7 oncogene-specific therapeutic vaccines have had limited clinical efficacy to date. Here, we report that intravaginal (IVAG) instillation of CpG-ODN (TLR9 agonist) or poly-(I:C) (TLR3 agonist) after subcutaneous E7 vaccination increased ∼fivefold the number of vaccine-specific interferon-γ-secreting CD8 T cells in the genital mucosa (GM) of mice, without affecting the E7-specific systemic response. The IVAG treatment locally increased both E7-specific and total CD8 T cells, but not CD4 T cells. This previously unreported selective recruitment of CD8 T cells from the periphery by IVAG CpG-ODN or poly-(I:C) was mediated by TLR9 and TLR3/melanoma differentiation-associated gene 5 signaling pathways, respectively. For CpG, this recruitment was associated with a higher proportion of GM-localized CD8 T cells expressing both CCR5 and CXCR3 chemokine receptors and E-selectin ligands. Most interestingly, IVAG CpG-ODN following vaccination led to complete regression of large genital HPV tumors in 75% of mice, instead of 20% with vaccination alone. These findings suggest that mucosal application of immunostimulatory molecules might substantially increase the effectiveness of parenterally administered vaccines.Mucosal Immunology advance online publication 12 September 2012; doi:10.1038/mi.2012.83.

Modulation of the airway allergic response : characterization of the cellular and molecular mechanisms

ABSTRACT Allergic asthma is a major complication of atopy. Its severity correlates with the presence of activated T lymphocytes and eosinophils in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF). Mechanisms that protect against asthma are poorly understood. Based on oral models of mucosal tolerance induction, models using the nasal route showed that uptake of important amounts of antigen can induce tolerance and reverse the allergic phenotype. 1L-10 producing regulatory T cells were proposed as key players in tolerance induction, but other players, e.g. dendritic cells (DC), B cells and epithelial cells may have to be taken into consideration. The objective of the present study is to characterize the effects of a therapeutic intranasal treatment (INT) in a murine model of asthma and to determine, in this model, the cellular and molecular mechanisms leading to protection against asthma. First, we established an asthma model by sensitizing the BALB/c mouse to ovalbumin (OVA) by two intraperitoneal injections of alum-adsorbed OVA and three inhalations of aerosolized OVA. Then OVA was applied to the nasal mucosa of OVA- sensitized mice. Mice were later re-exposed to OVA aerosols to assess the protection induced by OVA INT. OVA sensitization induced strong eosinophil recruitment, OVA-specific T cell proliferation and IgE production. Three intranasal treatments at 24-hour intervals with 1.5 mg OVA drastically reduced inflammatory cell recruitment into the BALF and inhibited OVA-specific IgE production upon allergen re-exposure. T cell proliferation in ex vivo bronchial lymph node (BLN) cells was inhibited, as well as TH2 cytokine production. Protection against OVA-induced bronchial inflammation was effective for an extended period of time and treated mice resisted a second re-exposure. Transfer of CD4+ cells from BLN and lungs of OVA-treated mice protected asthmatic recipient mice from subsequent aerosol challenge indicating an involvement of CD4+ T regulatory cells in this protection. RESUME L'asthme allergique est une manifestation clinique majeure de l'atopie. La sévérité de l'asthme est liée à la présence de lymphocytes T activés ainsi que d'éosinophiles dans le lavage broncho-alvéolaire (LBA). Les mécanismes permettant de se prémunir contre l'asthme sont mal connus. Basés sur des modèles muqueux d'induction de tolérance par la voie orale, des modèles utilisant la voie nasale ont montré que d'importantes quantités d'antigène peuvent induire une tolérance et ainsi reverser le phénotype allergique. Des cellules régulatrices produisant de l'IL-10 pourraient jouer un rôle clé dans l'induction de la tolérance mais d'autres acteurs tels que les cellules dendritiques, les cellules B et les cellules épithéliales doivent aussi être prises en compte. L'objectif de la présente étude est de caractériser les effets d'un traitement intranasal thérapeutique dans un modèle murin d'asthme et de déterminer dans ce modèle les mécanismes cellulaires et moléculaires conférant une protection contre l'asthme. En premier lieu, un modèle d'asthme allergique a été établi en sensibilisant des souris BALB/c à l'ovalbumine (OVA) par deux injections intraperitonéales d'OVA adsorbé sur de l'alum et trois séances d'OVA en aérosol. Dans un second temps, de l'OVA a été administrée sur la muqueuse nasale des souris sensibilisées à l'OVA. Les souris furent ensuite challengées par des aérosols d'OVA afin d'évaluer la protection conférée par le traitement intranasal à l'OVA. La sensibilisation à l'OVA a induit un fort recrutement d'éosinophiles, une réponse proliférative des cellules T à l'OVA ainsi qu'une production d'lgE spécifiques. Trois traitements intranasaux à 24 heures d'intervalle avec 1.5 mg d'OVA ont permis de réduire drastiquement le recrutement des cellules inflammatoires dans le LBA ainsi que d'inhiber la production d'lgE spécifiques à l'OVA produits lors d'une ré-exposition à l'OVA. La prolifération en réponse à l'OVA de cellules extraites ex vivo de ganglions bronchiques a, elle aussi, été inhibée de même que la production de cytokines TH2. La protection contre l'inflammation provoquée par l'aérosol est efficace pour une longue période et les souris traitées résistent à une seconde ré- exposition. Le transfert de cellules CD4+ issues de ganglions bronchiques et de poumons de souris traitées à l'OVA protège les souris asthmatiques receveuses contre les effets inflammatoires d'un aérosol, indiquant que des cellules T CD4+ régulatrices pourraient être impliquées dans cette protection. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC L'asthme est une affection des voies respiratoires qui se caractérise par une contraction de la musculature des voies aériennes, une production de mucus et d'anticorps de l'allergie (IgE). On parle d'asthme allergique lorsque les facteurs déclenchant l'asthme sont des allergènes inhalés tels que acariens, pollens ou poils d'animaux. Le système immunitaire des patients asthmatiques a un défaut de programmation qui le rend réactif à des substances qui sont normalement inoffensives. Le traitement actuel de l'asthme repose sur le soulagement des symptômes grâce à des produits à base de stéroïdes. Les techniques permettant de reprogrammer le système immunitaire (immunothérapie) ne sont pas efficaces pour tous les antigènes et prennent beaucoup de temps. En conséquence, il est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes sous-tendant une telle reprogrammation afin d'en améliorer le rendement et l'efficacité. Dans ce but, des modèles d'immunothérapie ont été mis au point chez la souris. Ils permettent une plus grande liberté d'investigation. Dans cette étude, un modèle d'asthme allergique dans la souris a été établi par une sensibilisation à un antigène particulier : l'ovalbumine (OVA). Ce modèle présente les caractéristiques principales de l'asthme humain : recrutement de cellules inflammatoires dans les poumons, augmentation de la production d'anticorps et de la résistance des bronches aux flux respiratoires. Cette souris asthmatique a ensuite été traitée par application nasale d'OVA. Comparées aux souris non traitées, les souris traitées à l'OVA ont moins de cellules inflammatoires dans leurs poumons et produisent moins d'anticorps IgE. D'autres marqueurs inflammatoires sont aussi fortement diminués. Des cellules de poumons ou de ganglions bronchiques prélevées sur des souris traitées injectées dans des souris asthmatiques améliorent les symptômes de l'asthme. Ces cellules pourraient donc avoir un rôle régulateur dans l'asthme. Les caractériser et les étudier afin d'être capable de les générer est crucial pour les futures thérapies de l'asthme.

A pathogen-specific epitope inserted into recombinant secretory immunoglobulin A is immunogenic by the oral route.

Oral administration of rabbit secretory IgA (sIgA) to adult BALB/c mice induced IgA+, IgM+, and IgG+ lymphoblasts in the Peyer's patches, whose fusion with myeloma cells resulted in hybridomas producing IgA, IgM, and IgG1 antibodies to the secretory component (SC). This suggests that SC could serve as a vector to target protective epitopes into mucosal lymphoid tissue and elicit an immune response. We tested this concept by inserting a Shigella flexneri invasin B epitope into SC, which, following reassociation with IgA, was delivered orally to mice. To identify potential insertion sites at the surface of SC, we constructed a molecular model of the first and second Ig-like domains of rabbit SC. A surface epitope recognized by an SC-specific antibody was mapped to the loop connecting the E and F beta strands of domain I. This 8-amino acid sequence was replaced by a 9-amino acid linear epitope from S. flexneri invasin B. We found that cellular trafficking of recombinant SC produced in mammalian CV-1 cells was drastically altered and resulted in a 50-fold lower rate of secretion. However, purification of chimeric SC could be achieved by Ni2+-chelate affinity chromatoraphy. Both wild-type and chimeric SC bound to dimeric IgA, but not to monomeric IgA. Reconstituted sIgA carrying the invasin B epitope within the SC moiety triggers the appearance of seric and salivary invasin B-specific antibodies. Thus, neo-antigenized sIgA can serve as a mucosal vaccine delivery system inducing systemic and mucosal immune responses.

The death domain-containing protein Unc5CL is a novel MyD88-independent activator of the pro-inflammatory IRAK signaling cascade.

The family of death domain (DD)-containing proteins are involved in many cellular processes, including apoptosis, inflammation and development. One of these molecules, the adapter protein MyD88, is a key factor in innate and adaptive immunity that integrates signals from the Toll-like receptor/interleukin (IL)-1 receptor (TLR/IL-1R) superfamily by providing an activation platform for IL-1R-associated kinases (IRAKs). Here we show that the DD-containing protein Unc5CL (also known as ZUD) is involved in a novel MyD88-independent mode of IRAK signaling that culminates in the activation of the transcription factor nuclear factor kappa B (NF-κB) and c-Jun N-terminal kinase. Unc5CL required IRAK1, IRAK4 and TNF receptor-associated factor 6 but not MyD88 for its ability to activate these pathways. Interestingly, the protein is constitutively autoproteolytically processed, and is anchored by its N-terminus specifically to the apical face of mucosal epithelial cells. Transcriptional profiling identified mainly chemokines, including IL-8, CXCL1 and CCL20 as Unc5CL target genes. Its prominent expression in mucosal tissues, as well as its ability to induce a pro-inflammatory program in cells, suggests that Unc5CL is a factor in epithelial inflammation and immunity as well as a candidate gene involved in mucosal diseases such as inflammatory bowel disease.

Rectal and vaginal immunization of mice with human papillomavirus L1 virus-like particles.

Human papillomavirus (HPV) vaccines based on L1 virus-like particle (VLP) can prevent genital HPV infection and associated lesions after three intramuscular injections. Needle-free administration might facilitate vaccine implementation, especially in developing countries. Here we have investigated rectal and vaginal administration of HPV16 L1 VLPs in mice and their ability to induce anti-VLP and HPV16-neutralizing antibodies in serum and in genital, rectal and oral secretions. Rectal and vaginal immunizations were not effective in the absence of adjuvant. Cholera toxin was able to enhance systemic and mucosal anti-VLPs responses after rectal immunization, but not after vaginal immunization. Rectal immunization with Resiquimod and to a lesser extent Imiquimod, but not monophosphoryl lipid A, induced anti-HPV16 VLP antibodies in serum and secretions. Vaginal immunization was immunogenic only if administered in mice treated with nonoxynol-9, a disrupter of the cervico-vaginal epithelium. Our findings show that rectal and vaginal administration of VLPs can induce significant HPV16-neutralizing antibody levels in secretions, despite the fact that low titers are induced in serum. Imidazoquinolines, largely used to treat genital and anal warts, and nonoxonol-9, used as genital microbicide/spermicide were identified as adjuvants that could be safely used by the rectal or vaginal route, respectively.

Macrophages promote epithelial repair through hepatocyte growth factor secretion.

Macrophages play a critical role in intestinal wound repair. However, the mechanisms of macrophage-assisted wound repair remain poorly understood. We aimed to characterize more clearly the repair activities of murine and human macrophages. Murine macrophages were differentiated from bone marrow cells and human macrophages from monocytes isolated from peripheral blood mononuclear cells of healthy donors (HD) or Crohn's disease (CD) patients or isolated from the intestinal mucosa of HD. In-vitro models were used to study the repair activities of macrophages. We found that murine and human macrophages were both able to promote epithelial repair in vitro. This function was mainly cell contact-independent and relied upon the production of soluble factors such as the hepatocyte growth factor (HGF). Indeed, HGF-silenced macrophages were less capable of promoting epithelial repair than control macrophages. Remarkably, macrophages from CD patients produced less HGF than their HD counterparts (HGF level: 84âeuro0/00±âeuro0/0027âeuro0/00pg/mg of protein and 45âeuro0/00±âeuro0/0034âeuro0/00pg/mg of protein, respectively, for HD and CD macrophages, Pâeuro0/00<âeuro0/000·009) and were deficient in promoting epithelial repair (repairing activity: 90·1âeuro0/00±âeuro0/004·6 and 75·8âeuro0/00±âeuro0/008·3, respectively, for HD and CD macrophages, Pâeuro0/00<âeuro0/000·0005). In conclusion, we provide evidence that macrophages act on wounded epithelial cells to promote epithelial repair through the secretion of HGF. The deficiency of CD macrophages to secrete HGF and to promote epithelial repair might contribute to the impaired intestinal mucosal healing in CD patients.