Efficacia e sicurezza della profilassi anti-citomegalovirus rispetto alla strategia pre-sintomatica con valganciclovir in pazienti con trapianto di cuore trattati con everolimus o micofenolato

Il CMV è l’agente patogeno più frequente dopo trapianto (Tx) di cuore determinando sia sindromi cliniche organo specifiche sia un danno immunomediato che può determinare rigetto acuto o malattia coronarica cronica (CAV). I farmaci antivirali in profilassi appaiono superiori all’approccio pre-sintomatico nel ridurre gli eventi da CMV, ma l’effetto anti-CMV dell’everolimus (EVE) in aggiunta alla profilassi antivirale non è stato ancora analizzato. SCOPO DELLO STUDIO: analizzare l’interazione tra le strategie di profilassi antivirale e l’uso di EVE o MMF nell’incidenza di eventi CMV correlati (infezione, necessità di trattamento, malattia/sindrome) nel Tx cardiaco. MATERIALI E METODI: sono stati inclusi pazienti sottoposti a Tx cardiaco e trattati con EVE o MMF e trattamento antivirale di profilassi o pre-sintomatico. L’infezione da CMV è stata monitorata con antigenemia pp65 e PCR DNA. La malattia/sindrome da CMV è stato considerato l’endpoint principale. RISULTATI: 193 pazienti (di cui 10% D+/R-) sono stati inclusi nello studio (42 in EVE e 149 in MMF). Nel complesso, l’infezione da CMV (45% vs. 79%), la necessità di trattamento antivirale (20% vs. 53%), e la malattia/sindrome da CMV (2% vs. 15%) sono risultati significativamente più bassi nel gruppo EVE che nel gruppo MMF (tutte le P<0.01). La profilassi è più efficace nel prevenire tutti gli outcomes rispetto alla strategia pre-sintomatica nei pazienti in MMF (P 0.03), ma non nei pazienti in EVE. In particolare, i pazienti in EVE e strategia pre-sintomatica hanno meno infezioni da CMV (48 vs 70%; P=0.05), e meno malattia/sindrome da CMV (0 vs. 8%; P=0.05) rispetto ai pazienti in MMF e profilassi. CONCLUSIONI: EVE riduce significamene gli eventi correlati al CMV rispetto al MMF. Il beneficio della profilassi risulta conservato solo nei pazienti trattati con MMF mentre l’EVE sembra fornire un ulteriore protezione nel ridurre gli eventi da CMV senza necessità di un estensivo trattamento antivirale.

Präklinische Evaluierung von therapeutischer Vakzinierung zur Effizienzsteigerung der adoptiven Immuntherapie von Cytomegalovirus-Erkrankungen

Klinische Manifestationen einer Cytomegalovirus (CMV)-Infektion gefährden den therapeutischen Erfolg der hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSCT). Dabei stellt insbesondere die Reaktivierung von latentem CMV im HSCT-Rezipienten das häufigste Infektionsrisiko dar. Die Inzidenz der CMV-Erkrankung kann durch Rekonstitution adoptiv transferierter CMV-spezifischer CD8 T-Zellen im HSCT-Rezipienten reduziert werden. Das Modell der sogenannten adoptiven Immuntherapie wurde zunächst im murinen Modell entwickelt und bereits in klinischen Studien bestätigt. Jedoch ist der adoptive Transfer (AT) aufgrund der nur limitiert zur Verfügung stehenden therapeutisch effektiven Zellzahlen zurzeit in der klinischen Routine nicht einsetzbar.rnZiel dieser Arbeit war daher die präklinische Evaluierung einer Kombinationstherapie aus AT einer limitierten Anzahl CMV-spezifischer T-Zellen und deren in vivo Expansion durch therapeutische Vakzinierung nach HSCT. Zur Testung dieser Therapie wurde ein murines Modell auf der Grundlage von rekombinanten murinen CMV (mCMV) und rekombinanten HCMV Dense Bodies (DB) etabliert. Beide exprimieren das gut charakterisierte MHC-Klasse-I Kb-restringierte SIINFEKL-Peptid (OVA257-264) des Ovalbumins (OVA) bzw. die Funktions-verlustmutante SIINFEKA als Modellantigen. In den rekombinanten mCMV, mCMV-Δm157Luc/m164-SIINFEKL/-A (mCMV-SIINFEKL/-A), wurde mittels orthotopen Peptid-austauschs das m164257-265 Peptid des gp36,5/m164 Proteins deletiert und durch das SIINFEKL- bzw. SIINFEKA-Peptid ersetzt. Anhand von Priming-Analysen konnte gezeigt werden, dass nach Infektion von C57BL/6 Mäusen mit mCMV-SIINFEKL SIINFEKL-spezifische T-Zellen nachweisbar sind und das im CMV-Genom integrierte SIINFEKL funktional prozessiert und präsentiert wird. Parallel hierzu konnte nach Immunisierung mit DB-SIINFEKL in vivo ein SIINFEKL-spezifisches CD8 T-Zell-Priming induziert werden. In weiteren Experimenten konnte nach DB-SIINFEKL-Immunisierung im poplitealen Lymphknoten sowie in der Milz eine Proliferation von adoptiv transferierten CD8 T-Zellen beobachtet werden. Die anschließenden Challenge-Versuche zeigten, dass eine DB-SIINFEKL-Immunisierung epitopspezifisch vor einer hoch dosierten Challenge-Infektion mit mCMV-SIINFEKL schützt. Im AT-Modell konnte gezeigt werden, dass adoptiv transferierte OT-I Zellen hämatoablativ behandelte Rezipienten epitopspezifisch vor einer mCMV-SIINFEKL-Infektion schützen können, wobei der erzielte Schutz durch zusätzliche Vakzinierung mit DB-SIINFEKL deutlich verbessert werden konnte. Im Anschluss konnte im HSCT-Rezipienten erstmals eine durch zusätzliche Vakzinierung signifikante Verbesserung des protektiven Potenzials adoptiv transferierter OT-I Zellen bestätigt werden. Diese Verstärkung der Protektion ermöglicht die Reduktion der Anzahl der für den Schutz benötigten Zellzahl und erhöht damit die Effizienz der adoptiven Immuntherapie.

Molekulare Grundlagen der Immunkontrolle des murinen Cytomegalovirus in Gegenwart viruskodierter Immunevasine

Die Kontrolle der Infektion mit dem humanen Cytomegalovirus (HCMV) wird primär durch antivirale CD8 T-Zellen vermittelt. Während der Koevolution zwischen Virus und Wirt wurden Immunevasionsmechanismen entwickelt, die direkt die Expression der Peptid-MHC-Klasse-I-Komplexe an der Zelloberfläche beeinflussen und es dem Virus ermöglichen, der Immunkontrolle des Wirtes zu entkommen. Da HCMV und das murine CMV (mCMV) zum Teil analoge Strategien zur Modulation des MHC-Klasse-I-Antigen-Präsentationswegs entwickelt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit auf das experimentelle Modell mit mCMV zurückgegriffen. Die für die Immunevasion verantwortlichen Genprodukte m04/gp34, m06/gp48 und m152/gp40 werden aufgrund ihres regulatorischen Einflusses auf die Antigenpräsentation als vRAPs (viral regulators of antigen presentation) bezeichnet. Diese interferieren mit dem Transport Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Moleküle und reduzieren in ihrer konzertierten Wirkung die Präsentation viraler Peptide an der Zelloberfläche.rnDie Transplantation hämatopoietischer Zellen nach Immunoablation stellt eine etablierte Therapieform bei malignen hämatologischen Erkrankungen dar. Zwischen Immunoablation und der Rekonstitution des Immunsystems sind die Empfänger der transferierten Zellen stark immunsupprimiert und anfällig für eine CMV-Erkrankung bei Reaktivierung des Virus. Neben der Gabe antiviraler Medikamente ist der adoptive Transfer antiviraler CD8 T-Zellen eine vielversprechende Therapiemöglichkeit, um reaktivierende CMV zu kontrollieren, bis das körpereigene Immunsystem wieder funktionsfähig ist. Obwohl im murinen Modell sehr wohl etabliert, stellen im humanen System die eingeschränkte Wirkung und die Notwendigkeit der konsequenten Gabe hoher Zellzahlen gewisse logistische Schwierigkeiten dar, welche die Methode bisher von der klinischen Routine ausschließen.rnDas murine Modell sagte eine Rolle von IFN-γ voraus, da Depletion dieses Zytokins zu einer verminderten Schutzwirkung gegen die mCMV-Infektion führt.rnIm ersten Teil dieser Arbeit sollte ein möglicher inhibitorischer Effekt von m04 auf m152 untersucht werden, der bei der Rekombinanten Δm06W beobachtet wurde. Mit neu generierten Viren (Δm06L1+2) konnte dieser Effekt allerdings nicht bestätigt werden. Bei Δm06W fehlte jedoch eine höher N-glykosylierte Isoform des m152-Proteins. Um zu untersuchen, ob die N-Glykosylierung von m152 für seine Funktion notwendig ist, wurde ein rekombinantes Virus generiert, das in Folge einer Deletion aller 3 N-Glykosylierungssequenzen nur eine nicht-glykosylierte Isoform des m152-Proteins bilden kann. In Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich publizierten Kristallstruktur das Komplexes von m152 und dem Liganden RAE-1 des aktivierenden NK-Zellrezeptors NKG2D konnte erstmals gezeigt werden, dass die Funktionen von m152 in der adaptiven und in der angeborenen Immunität auch von der nicht N-glykosylierten Isoform wahrgenommen werden können.rnIm zweiten Teil der Arbeit sollte mit Hilfe eines Sets an vRAP Deletionsmutanten der Einfluss von IFN γ auf die einzeln oder in Kombination exprimierten vRAPs untersucht werden. Es zeigte sich, dass Vorbehandlung der Zellen mit IFN-γ die Antigenprozessierung nach Infektion stark erhöht und die vRAPs dann nicht mehr in der Lage sind, die Präsentation aller Peptid-beladener MHC-Klasse-I-Komplexe zu verhindern. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass vorher nicht-schützende CD8 T-Zellen Schutz vermitteln können, wenn das Gewebe der Rezipienten konstitutiv mit IFN-γ versorgt wird. Die zusätzliche Gabe von IFN-γ stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, den adoptiven Transfer als Therapie in der klinischen Routine einzusetzen.

Viral RNA trafficking is inhibited in replicase-mediated resistant transgenic tobacco plants.

Transgenic tobacco (Nicotiana tabacum cv. Turkish Samsun NN) plants expressing a truncated replicase gene sequence from RNA-2 of strain Fny of cucumber mosaic virus (CMV) are resistant to systemic CMV disease. This is due to suppression of virus replication and cell-to-cell movement in the inoculated leaves of these plants. In this study, microinjection protocols were used to directly examine cell-to-cell trafficking of CMV viral RNA in these resistant plants. CMV RNA fluorescently labeled with the nucleotide-specific TOTO-1 iodide dye, when coinjected with unlabeled CMV 3a movement protein (MP), moved rapidly into the surrounding mesophyll cells in mature tobacco leaves of vector control and untransformed plants. Such trafficking required the presence of functional CMV 3a MP. In contrast, coinjection of CMV 3a MP and CMV TOTO-RNA failed to move in transgenic resistant plants expressing the CMV truncated replicase gene. Furthermore, coinjection of 9.4-kDa fluorescein-conjugated dextran (F-dextran) along with unlabeled CMV 3a MP resulted in cell-to-cell movement of the F-dextran in control plants, but not in the transgenic plants. Similar results were obtained with viral RNA when the 30-kDa MP of tobacco mosaic virus (TMV) was coinjected with TMV TOTO-RNA into replicase-resistant transgenic tobacco expressing the 54-kDa gene sequence of TMV. However, in these transgenic plants, the TMV-MP was still capable of mediating cell-to-cell movement of itself and the 9.4-kDa F-dextran. These results indicate that an inhibition of cell-to-cell viral RNA trafficking is correlated with replicase-mediated resistance. This raises the possibility that the RNA-2 product is potentially involved in the regulation of cell-to-cell movement of viral infectious material during CMV replication.

The histopathological approach to inflammatory bowel disease: a practice guide

Inflammatory bowel diseases (IBDs) are lifelong disorders predominantly present in developed countries. In their pathogenesis, an interaction between genetic and environmental factors is involved. This practice guide, prepared on behalf of the European Society of Pathology and the European Crohn's and Colitis Organisation, intends to provide a thorough basis for the histological evaluation of resection specimens and biopsy samples from patients with ulcerative colitis or Crohn's disease. Histopathologically, these diseases are characterised by the extent and the distribution of mucosal architectural abnormality, the cellularity of the lamina propria and the cell types present, but these features frequently overlap. If a definitive diagnosis is not possible, the term indeterminate colitis is used for resection specimens and the term inflammatory bowel disease unclassified for biopsies. Activity of disease is reflected by neutrophil granulocyte infiltration and epithelial damage. The evolution of the histological features that are useful for diagnosis is time- and disease-activity dependent: early disease and long-standing disease show different microscopic aspects. Likewise, the histopathology of childhood-onset IBD is distinctly different from adult-onset IBD. In the differential diagnosis of severe colitis refractory to immunosuppressive therapy, reactivation of latent cytomegalovirus (CMV) infection should be considered and CMV should be tested for in all patients. Finally, patients with longstanding IBD have an increased risk for the development of adenocarcinoma. Dysplasia is the universally used marker of an increased cancer risk, but inter-observer agreement is poor for the categories low-grade dysplasia and indefinite for dysplasia. A diagnosis of dysplasia should not be made by a single pathologist but needs to be confirmed by a pathologist with expertise in gastrointestinal pathology.

Retrovirus-mediated gene transfer in polyclonal T cells results in lower apoptosis and enhanced ex vivo cell expansion of CMV-reactive CD8 T cells as compared with EBV-reactive CD8 T cells.

To modulate alloreactivity after hematopoietic stem cell transplantation, "suicide" gene-modified donor T cells (GMCs) have been administered with an allogeneic T-cell-depleted marrow graft. We previously demonstrated that such GMCs, generated after CD3 activation, retrovirus-mediated transduction, and G418 selection, had an impaired Epstein-Barr virus (EBV) reactivity, likely to result in an altered control of EBV-induced lymphoproliferative disease. To further characterize the antiviral potential of GMCs, we compared the frequencies of cytomegalovirus (CMV)-specific CD8+ T (CMV-T) cells and EBV-specific CD8+ T (EBV-T) cells within GMCs from CMV- and EBV-double seropositive donors. Unlike anti-EBV responses, the anti-CMV responses were not altered by GMC preparation. During the first days of culture, CMV-T cells exhibited a lower level of CD3-induced apoptosis than did EBV-T cells. In addition, the CMV-T cells escaping initial apoptosis subsequently underwent a higher expansion rate than EBV-T cells. The differential early sensitivity to apoptosis could be in relation to the "recent activation" phenotype of EBV-T cells as evidenced by a higher level of CD69 expression. Furthermore, EBV-T cells were found to have a CD45RA-CD27+CCR7- effector memory phenotype, whereas CMV-T cells had a CD45RA+CD27-CCR7- terminal effector phenotype. Such differences could be contributive, because bulk CD8+CD27- cells had a higher expansion than did bulk CD8+CD27+ cells. Overall, ex vivo T-cell culture differentially affects apoptosis, long-term proliferation, and overall survival of CMV-T and EBV-T cells. Such functional differences need to be taken into account when designing cell and/or gene therapy protocols involving ex vivo T-cell manipulation.

An Adeno-Associated Virus-Based Intracellular Sensor of Pathological Nuclear Factor-κB Activation for Disease-Inducible Gene Transfer.

Stimulation of resident cells by NF-κB activating cytokines is a central element of inflammatory and degenerative disorders of the central nervous system (CNS). This disease-mediated NF-κB activation could be used to drive transgene expression selectively in affected cells, using adeno-associated virus (AAV)-mediated gene transfer. We have constructed a series of AAV vectors expressing GFP under the control of different promoters including NF-κB -responsive elements. As an initial screen, the vectors were tested in vitro in HEK-293T cells treated with TNF-α. The best profile of GFP induction was obtained with a promoter containing two blocks of four NF-κB -responsive sequences from the human JCV neurotropic polyoma virus promoter, fused to a new tight minimal CMV promoter, optimally distant from each other. A therapeutical gene, glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) cDNA under the control of serotype 1-encapsidated NF-κB -responsive AAV vector (AAV-NF) was protective in senescent cultures of mouse cortical neurons. AAV-NF was then evaluated in vivo in the kainic acid (KA)-induced status epilepticus rat model for temporal lobe epilepsy, a major neurological disorder with a central pathophysiological role for NF-κB activation. We demonstrate that AAV-NF, injected in the hippocampus, responded to disease induction by mediating GFP expression, preferentially in CA1 and CA3 neurons and astrocytes, specifically in regions where inflammatory markers were also induced. Altogether, these data demonstrate the feasibility to use disease-activated transcription factor-responsive elements in order to drive transgene expression specifically in affected cells in inflammatory CNS disorders using AAV-mediated gene transfer.

An adeno-associated virus-based intracellular sensor of pathological nuclear factor-κB activation for disease-inducible gene transfer.

Stimulation of resident cells by NF-κB activating cytokines is a central element of inflammatory and degenerative disorders of the central nervous system (CNS). This disease-mediated NF-κB activation could be used to drive transgene expression selectively in affected cells, using adeno-associated virus (AAV)-mediated gene transfer. We have constructed a series of AAV vectors expressing GFP under the control of different promoters including NF-κB -responsive elements. As an initial screen, the vectors were tested in vitro in HEK-293T cells treated with TNF-α. The best profile of GFP induction was obtained with a promoter containing two blocks of four NF-κB -responsive sequences from the human JCV neurotropic polyoma virus promoter, fused to a new tight minimal CMV promoter, optimally distant from each other. A therapeutical gene, glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) cDNA under the control of serotype 1-encapsidated NF-κB -responsive AAV vector (AAV-NF) was protective in senescent cultures of mouse cortical neurons. AAV-NF was then evaluated in vivo in the kainic acid (KA)-induced status epilepticus rat model for temporal lobe epilepsy, a major neurological disorder with a central pathophysiological role for NF-κB activation. We demonstrate that AAV-NF, injected in the hippocampus, responded to disease induction by mediating GFP expression, preferentially in CA1 and CA3 neurons and astrocytes, specifically in regions where inflammatory markers were also induced. Altogether, these data demonstrate the feasibility to use disease-activated transcription factor-responsive elements in order to drive transgene expression specifically in affected cells in inflammatory CNS disorders using AAV-mediated gene transfer.

Impact of genetic polymorphisms in cytomegalovirus glycoprotein B on outcomes in solid organ transplant recipients with cytomegalovirus disease

Le cytomégalovirus (CMV) est le pathogène viral le plus important après transplantation d'organe. Le risque de développer une maladie à CMV chez les patients transplantés dépend d'une combinaison de facteurs de l'hôte et de facteurs viraux. Par exemple, il est bien établi que le status sérologique à CMV du donneur et du receveur est un facteur de risque très important pour développer une maladie à CMV, notamment chez le sous-groupe de patients donneurs positifs / receveurs négatifs (D+/R-). Par contre, il n'est pas complètement élucidé si des polymorphismes viraux spécifiques peuvent influencer l'évolution en la réponse thérapeutique chez des patients avec une infection à CMV. Nous avons évalué le rôle des différents génotypes de la glycoprotéine Β (gB) du CMV sur l'évolution clinique et virologique de la maladie à CMV chez des patients transplantés d'organe sous traitement antiviral.¦Pour ce faire, nous avons étudié 239 patients transplantés d'organe inclus dans une étude multicentrique évaluant deux médicaments antiviraux utilisés comme traitement de la maladie à CMV. Le génotypage de la gB du CMV a été réalisé en utilisant une PCR quantitative en temps réel au début du traitement antiviral. Les polymorphismes de la gB du CMV permettent la discrimination de quatre génotypes distincts (gBl, gB2, gB3 et gB4). Nous avons défini une infection mixte comme la présence simultanée de plus d'un génotype chez un patient avec maladie à CMV.¦La prévalence des différents génotypes de la gB a été 26% pour la gBl, 10% pour la gB2, 10% pour la gB3, et 5% pour la gB4, alors que les infections mixtes étaient présentes dans 49% des cas. Les patients D+/R+ présentaient plus fréquemment une infection mixte que les patients D+/R- (40% vs 12%, ρ <0.001). Les patients avec une infection mixte présentaient une médiane de la charge virale à CMV plus élevée et un temps d'éradication virale plus long comparé à des patients avec une infection par un génotype unique (p=0.005 et p=0.026, respectivement). Dans un modèle multivarié, les infections mixtes étaient un prédicteur important de l'échec de l'éradication de virus au jour 21 du début du traitement antiviral (rapport de côtes entre l'infection mixte vs. infection par un génotype unique = 2.66, intervalle de confiance à 95%= 1.31 à 5.38, p= 0.007). Aucun effet du génotype gB sur le développement d'une récidive clinique ou virologique de l'infection à CMV a été observé.¦Ces résultats indiquent qu'aucun génotype spécifique de la gB ne semble conférer un avantage de virulence au CMV. Cependant, les infections mixtes avec plusieurs génotypes de la gB sont associées à une charge virale plus élevée et à un retard de l'éradication virale suite au traitement antiviral.

Immunology of viral disease, how to curb persistent infection

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

Gastrointestinal cytomegalovirus disease in renal transplant recipients: A case series

The purpose of this article was to report a series of 23 renal transplant recipients with histologically proven and immunohistochemically confirmed cytomegalovirus (CMV) lesions in the gastrointestinal tract (GIT) and to assess the risk factors associated with severe disease/mortality. CMV patients (n=23) were allocated into two groups: those who died (n=6) and those considered cured (n=17). Overall mortality rate was 26% (6/23). Initial symptoms suggestive of lower GIT involvement were observed in all death cases and in 35.3% of those cured (p=0.01). Enterorrhagia was seen in 83.3% of the patients who died. Death risk increased twofold (RR 2 [1.13-3.52], p=0.01) when symptoms of lower GIT involvement were initially observed and sixfold when enterrohagia was present (RR 6 [1.1-35.9], p=0.001). Among death cases, mean time at diagnosis was significantly more distant (2002±2.9×2008±1.6, p=0.04). The difference in mortality rates seen as service practices changed along the years demonstrates the importance of early diagnosis. © 2011 John Wiley & Sons A/S.

Caracterização de isolados e reação de Capsicum spp. ao Cucumber mosaic virus (CMV)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Human herpes virus and Alzheimer’s disease

Alzheimer’s disease (AD) is a chronic and progressive neurodegenerative disorder and according to the WHO it is estimated that 36 millions of people worldwide currently suffer from AD. Genetic and environmental factors interact in a complex interplay that might affect pathogenic mechanisms leading to age-related neurodegeneration. The hypothesis is that the presence of allelic polymorphisms in selected genes affecting individual brain susceptibility to infection by the herpes virus family during aging, may contribute to neuronal loss, inflammation and amyloid deposition. Herpes virus family show features relevant to AD, since they infect a large proportion of human population, develop a latent form persisting for several years, are difficult to eliminate by immune responses especially when latency has been established and are able to infect neurons. The association between AD and herpes viruses infection has been investigated. In particular the investigation focused on CMV, EBV and HHV-6 in DNA samples from peripheral blood of a large cohort of patients with clinical diagnosis of AD and age matched CTR, from a longitudinal population study, and DNA samples from brain tissue of patients with neuropathological diagnosis of definitive AD. An association between the presence of EBV and HHV-6 DNA from PBL positivity with the cognitive deterioration and progression to AD has been focused. Moreover, IgG plasma levels in CTR and AD to these viruses were tested. CMV and EBV IgG plasma levels were higher in elderly subjects that developed clinical AD at the end of the five year follow up. Our findings support the notion that persistent cycles of latency and reactivation of herpes viruses may contribute to impair systemic immune response and induce altered inflammatory process that in turn affect cognitive decline during aging.

Combination therapy for multidrug-resistant cytomegalovirus disease

Multidrug-resistant (MDR) cytomegalovirus (CMV) emerged after transient responses to ganciclovir, foscarnet, and cidofovir in a CMV-seropositive recipient who underwent allogeneic hematopoietic stem cell transplantation from a CMV-seronegative donor. Experimental treatments using leflunomide and artesunate failed. Re-transplantation from a CMV-seropositive donor supported by adoptive transfer of pp65-specific T cells and maribavir was followed by lasting suppression. This case illustrates that successful MDR CMV therapy may require individualized multidisciplinary approaches. © 2015 John Wiley & Sons A/S. Published by John Wiley & Sons Ltd.

Midbrain injection of recombinant adeno-associated virus encoding rat glial cell line-derived neurotrophic factor protects nigral neurons in a progressive 6-hydroxydopamine-induced degeneration model of Parkinson’s disease in rats

A recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector capable of infecting cells and expressing rat glial cell line-derived neurotrophic factor (rGDNF), a putative central nervous system dopaminergic survival factor, under the control of a potent cytomegalovirus (CMV) immediate/early promoter (AAV-MD-rGDNF) was constructed. Two experiments were performed to evaluate the time course of expression of rAAV-mediated GDNF protein expression and to test the vector in an animal model of Parkinson’s disease. To evaluate the ability of rAAV-rGDNF to protect nigral dopaminergic neurons in the progressive Sauer and Oertel 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesion model, rats received perinigral injections of either rAAV-rGDNF virus or rAAV-lacZ control virus 3 weeks prior to a striatal 6-OHDA lesion and were sacrificed 4 weeks after 6-OHDA. Cell counts of back-labeled fluorogold-positive neurons in the substantia nigra revealed that rAAV-MD-rGDNF protected a significant number of cells when compared with cell counts of rAAV-CMV-lacZ-injected rats (94% vs. 51%, respectively). In close agreement, 85% of tyrosine hydroxylase-positive cells remained in the nigral rAAV-MD-rGDNF group vs. only 49% in the lacZ group. A separate group of rats were given identical perinigral virus injections and were sacrificed at 3 and 10 weeks after surgery. Nigral GDNF protein expression remained relatively stable over the 10 weeks investigated. These data indicate that the use of rAAV, a noncytopathic viral vector, can promote delivery of functional levels of GDNF in a degenerative model of Parkinson’s disease.