Contribution of TIR domain-containing adapter inducing IFN-beta-mediated IL-18 release to LPS-induced liver injury in mice.

BACKGROUND/AIMS: After treatment with heat-killed Propionibacterium acnes mice show dense hepatic granuloma formation. Such mice develop liver injury in an interleukin (IL)-18-dependent manner after challenge with a sublethal dose LPS. As previously shown, LPS-stimulated Kupffer cells secrete IL-18 depending on caspase-1 and Toll-like receptor (TLR)-4 but independently of its signal adaptor myeloid differentiation factor 88 (MyD88), suggesting importance of another signal adaptor TIR domain-containing adapter inducing IFN-beta (TRIF). Nalp3 inflammasome reportedly controls caspase-1 activation. Here we investigated the roles of MyD88 and TRIF in P. acnes-induced hepatic granuloma formation and LPS-induced caspase-1 activation for IL-18 release. METHODS: Mice were sequentially treated with P. acnes and LPS, and their serum IL-18 levels and liver injuries were determined by ELISA and ALT/AST measurement, respectively. Active caspase-1 in LPS-stimulated Kupffer cells was determined by Western blotting. RESULTS: Macrophage-ablated mice lacked P. acnes-induced hepatic granuloma formation and LPS-induced serum IL-18 elevation and liver injury. Myd88(-/-) Kupffer cells, but not Trif(-/-) cells, exhibited normal caspase-1 activation upon TLR4 engagement in vitro. Myd88(-/-) mice failed to develop hepatic granulomas after P. acnes treatment and liver injury induced by LPS challenge. In contrast, Trif(-/-) mice normally formed the hepatic granulomas, but could not release IL-18 or develop the liver injury. Nalp3(-/-) mice showed the same phenotypes of Trif(-/-) mice. CONCLUSIONS: Propionibacterium acnes treatment MyD88-dependently induced hepatic granuloma formation. Subsequent LPS TRIF-dependently activated caspase-1 via Nalp3 inflammasome and induced IL-18 release, eventually leading to the liver injury.

Destruction of conditional insulinoma cell lines in NOD mice: a role for autoimmunity.

AIMS/HYPOTHESIS: betaTC-tet (H2(k)) is a conditional insulinoma cell line derived from transgenic mice expressing a tetracycline-regulated oncogene. Transgenic expression of several proteins implicated in the apoptotic pathways increase the resistance of betaTC-tet cells in vitro. We tested in vivo the sensitivity of the cells to rejection and the protective effect of genetic alterations in NOD mice. METHODS: betaTC-tet cells and genetically engineered lines expressing Bcl-2 (CDM3D), a dominant negative mutant of MyD88 or SOCS-1 were transplanted in diabetic female NOD mice or in male NOD mice with diabetes induced by high-dose streptozotocin. Survival of functional cell grafts in NOD-scid mice was also analyzed after transfer of splenocytes from diabetic NOD mice. Autoreactive T-cell hybridomas and splenocytes from diabetic NOD mice were stimulated by betaTC-tet cells. RESULTS: betaTC-tet cells and genetically engineered cell lines were all similarly rejected in diabetic NOD mice and in NOD-scid mice after splenocyte transfer. In 3- to 6-week-old male NOD mice treated with high-dose streptozotocin, the cells temporarily survived, in contrast with C57BL/6 mice treated with high-dose streptozotocin (indefinite survival) and untreated 3- to 6-week-old male NOD mice (rejection). The protective effect of high-dose streptozotocin was lost in older male NOD mice. betaTC-tet cells did not stimulate autoreactive T-cell hybridomas, but induced IL-2 secretion by splenocytes from diabetic NOD mice. CONCLUSION/INTERPRETATION: The autoimmune process seems to play an important role in the destruction of betaTC-tet cells in NOD mice. Genetic manipulations intended at increasing the resistance of beta cells were inefficient. Similar approaches should be tested in vivo as well as in vitro. High dose streptozotocin influences immune rejection and should be used with caution.

BCR and TLR signalling pathways are recurrently targeted by genetic changes in splenic marginal zone lymphomas.

The genetics and pathogenesis of splenic marginal zone lymphoma are poorly understood. The lymphoma lacks chromosome translocation, and ~30% of cases are featured by 7q deletion, but the gene targeted by the deletion is unknown. A recent study showed inactivation of A20, a 'global' NF-kB negative regulator, in 1 of 12 splenic marginal zone lymphoma. To investigate further whether deregulation of the NF-kB pathway plays a role in the pathogenesis of splenic marginal zone lymphoma, we screened several NF-kB regulators for genetic changes by PCR and sequencing. Somatic mutations were found in A20 (6/46=13%), MYD88 (6/46=13%), CARD11 (3/34=8.8%), but not in CD79A, CD79B and ABIN1. Interestingly, these genetic changes are largely mutually exclusive from each other and MYD88 mutation was also mutually exclusive from 7q deletion. These results strongly suggest that deregulation of the TLR (toll like receptor) and BCR (B-cell receptor) signalling pathway may play an important role in the pathogenesis of splenic marginal zone lymphoma.

Thogoto virus infection induces sustained type I interferon responses that depend on RIG-I-like helicase signaling of conventional dendritic cells.

Type I interferon (IFN-α/β) induction upon viral infection contributes to the early antiviral host defense and ensures survival until the onset of adaptive immunity. Many viral infections lead to an acute, transient IFN expression which peaks a few hours after infection and reverts to initial levels after 24 to 36 h. Robust IFN expression often is conferred by specialized plasmacytoid dendritic cells (pDC) and may depend on positive-feedback amplification via the type I IFN receptor (IFNAR). Here, we show that mice infected with Thogoto virus (THOV), which is an influenza virus-like orthomyxovirus transmitted by ticks, mounted sustained IFN responses that persisted up to 72 h after infection. For this purpose, we used a variant of THOV lacking its IFN-antagonistic protein ML, an elongated version of the matrix (M) protein [THOV(ΔML)]. Of note, large amounts of type I IFN were also found in the serum of mice lacking the IFNAR. Early IFN-α expression seemed to depend on Toll-like receptor (TLR) signaling, whereas prolonged IFN-α responses strictly depended on RIG-I-like helicase (RLH) signaling. Unexpectedly, THOV(ΔML)-infected bone marrow-derived pDC (BM-pDC) produced only moderate IFN levels, whereas myeloid DC (BM-mDC) showed massive IFN induction that was IPS-1-dependent, suggesting that BM-mDC are involved in the massive, sustained IFN production in THOV(ΔML)-infected animals. Thus, our data are compatible with the model that THOV(ΔML) infection is sensed in the acute phase via TLR and RLH systems, whereas at later time points only RLH signaling is responsible for the induction of sustained IFN responses.

Cutting edge: IL-1α is a crucial danger signal triggering acute myocardial inflammation during myocardial infarction.

Myocardial infarction (MI) induces a sterile inflammatory response that contributes to adverse cardiac remodeling. The initiating mechanisms of this response remain incompletely defined. We found that necrotic cardiomyocytes released a heat-labile proinflammatory signal activating MAPKs and NF-κB in cardiac fibroblasts, with secondary production of cytokines. This response was abolished in Myd88(-/-) fibroblasts but was unaffected in nlrp3-deficient fibroblasts. Despite MyD88 dependency, the response was TLR independent, as explored in TLR reporter cells, pointing to a contribution of the IL-1 pathway. Indeed, necrotic cardiomyocytes released IL-1α, but not IL-1β, and the immune activation of cardiac fibroblasts was abrogated by an IL-1R antagonist and an IL-1α-blocking Ab. Moreover, immune responses triggered by necrotic Il1a(-/-) cardiomyocytes were markedly reduced. In vivo, mice exposed to MI released IL-1α in the plasma, and postischemic inflammation was attenuated in Il1a(-/-) mice. Thus, our findings identify IL-1α as a crucial early danger signal triggering post-MI inflammation.

Candidate gene analysis of ocular toxoplasmosis in Brazil: evidence for a role for toll-like receptor 9 (TLR9)

Toxoplasma gondii infection is an important mediator of ocular disease in Brazil more frequently than reported from elsewhere. Infection and pathology are characterized by a strong proinflammatory response which in mice is triggered by interaction of the parasite with the toll-like receptor (TLR)/MyD88 pathway. A powerful way to identify the role of TLRs in humans is to determine whether polymorphisms at these loci influence susceptibility to T. gondii-mediated pathologies. Here we report on a small family-based study (60 families; 68 affected offspring) undertaken in Brazil which was powered for large effect sizes using single nucleotide polymorphisms with minor alleles frequencies > 0.3. Of markers in TLR2, TLR5 and TLR9 that met these criteria, we found an association Family Based Association Tests [(FBAT) Z score = 4.232; p = 1.5 x 10-5; p corrected = 1.2 x 10-4] between the C allele (frequency = 0.424; odds ratio = 7; 95% confidence interval 1.6-30.8) of rs352140 at TLR9 and toxoplasmic retinochoroiditis in Brazil. This supports the hypothesis that direct interaction between T. gondii and TLR9 may trigger proinflammatory responses that lead to severe pathologies such as the ocular disease that is associated with this infection in Brazil.

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.

Molecular characterization of Unc5CL/ZUD

Résumé : Au cours de l'évolution, les organismes multicellulaires ont développé le système immunitaire afin de pouvoir se défendre contre les pathogènes tel que les bactéries, les virus, et les parasites. La réponse immunitaire doit être finement régulée par différentes voies de signalisation moléculaire, afin d'assurer une efficacité optimale, et d'éviter des dommages tissulaires indésirables. Les résultats expérimentaux décrits dans ce manuscrit, mettent en évidence que la protéine Unc5CL, qui contient un death domain (DD), est impliquée dans la régulation de la réponse immunitaire des muqueuses. Il a été démontré que cette protéine contient aussi un domaine transmembranaire de type III dans sa partie N-terminale, permettant ainsi de l'ancrer et d'exposer sa partie C-terminale dans le cytosol, un prérequis pour la signalisation dans ce compartiment cellulaire. De plus, cette protéine a la capacité d'activer le facteur de transcription NFxB, qui joue un rôle important dans le système immunitaire, ainsi que dans d'autres processus cellulaires essentiels. Le profil transcriptionnel révèle que l'activation de NF-κB induite par Unc5CL conduit principalement à une réponse inflammatoire, qui se caractérise par la production de diverses chimiokines (e.g. CXCL-1, IL-8 et CCL20). Il a également été démontré que Unc5CL requiert les mêmes molécules qui sont utilisées dans la voie de signalisation des récepteurs de la famille toll et de l'interleukine-1. De manière similaire à leur protéine adaptatrice MyD88, Unc5CL a la capacité de recruter, via une interaction homotypique DD-DD, les kinases IRAK1 et IRAK4 qui contiennent elles aussi un DD, permettant ainsi au signal d'être transmis. La production d'un anticorps polyclonal contre le DD de Unc5CL a permis d'identifier des lignées cellulaires et des tissus exprimant cette protéine, ainsi que de déterminer sa localisation sub-cellulaire. Unc5CL a été détecté dans les cellules de la muqueuse utérine et intestinale, ainsi que dans une lignée cellulaire issue d'un adénocarcinome colorectal humain, les CaCo-2. Dans chacun de ces cas, Unc5CL a été principalement détectée au niveau apical des cellules épithéliales polarisées. De manière similaire à PIDD, une protéine impliquée dans la réponse aux dommages à l'ADN, et au constituant des pores nucléaires Nup98, Unc5CL est constitutivement clivé de manière autoprotéolytique, au niveau d'un site HFS. Il est intéressant d'observer que les deux fragments ainsi générés restent fortement associés l'un à l'autre après clivage. Finalement, un criblage protéomique pour identifier un partenaire d'interaction, a mis en évidence l'ubiquitin ligase E3 ITCH, qui régule de manière négative Unc5CL en augmentant sa dégradation. Summary : Multicellular organisms have evolved the immune system in order to defend themselves against pathogens such as bacteria, viruses and eukaryotic parasites. Immune responses have to be tightly orchestrated by signaling mechanisms to achieve optimal effectiveness and minimal tissue damage. The experimental results in this thesis manuscript provide evidence that the death domain (DD)-containing protein Unc5CL might be involved in the regulation of mucosal immune responses. It could be shown that the protein contains an N-terminal type-III transmembrane domain that anchors the protein with its C-terminus exposed to the cytosol, a prerequisite for signaling events in this compartment. Furthermore, the protein has the capacity to activate the transcription factor NF-κB, which plays an important role in the immune system as well as in other essential cellular processes. Transcriptional profiling revealed that Unc5CL-mediated activation of NF-κB mainly leads to an inflammatory response, characterized by the production of chemokines (e.g. CXCL-l, IL-8 and CCL20). Furthermore, it could be shown that Unc5CL requires the same downstream signaling molecules as the evolutionarily ancient tolUinterleukin-1 receptor family. Similar to their adapter protein MyD88, Unc5CL has the capacity to recruit the DD-containing kinases IRAKI and IRAK4 for signaling and can interact with these proteins via homotypic DD-DD interactions. Generation of polyclonal antibodies raised against the DD of Unc5CL allowed the identification of cell lines and tissues that express the endogenous protein as well as to confine its subcellular localization. Unc5CL was detected in primary mucosal uterine and intestinal epithelial cells as well as in the human colorectal adenocarcinoma cell line CaCo-2. In all cases, the protein was mainly localized to the apical face of these polarized epithelial cells. Similar to PIDD, a protein critically involved in responses to DNA damage, and the nuclear pore component Nup98, Unc5CL is constitutively autoproteolytically processed at an HFS site. Interestingly, the two generated cleavage fragments remain tightly associated after processing. Finally, a proteomics screen for interaction partners identified the E3 ubiquitin ligase ITCH as a negative regulator of Unc5CL by targeting the protein for degradation.

Innate immune response to poxvirus vectors

Summary : A large body of evidence indicates that the innate immune system plays a key role in host response to viral infection. Recently, Toll-like receptors (TLRs), RIG-I-like receptors (RLRs), and NOD-like receptor receptors (NLRs) have emerged as key innate immune sensors of microbial products, eliciting intracellular signaling and leading to the production of chemokines, cytokines and interferons (IFNs) that shape innate immune responses and coordinate the development of adaptive immunity. Poxviruses are currently developed as vaccines vectors for infectious diseases such as HIV, tuberculosis and malaria. Modified vaccinia virus Ankara (MVA) and New York vaccinia virus (NWAC) are attenuated, replication deficient strains of poxvirus. The mechanisms underlying innate immune responses to MVA and NYVAC are poorly characterized. Thus, the objectives of the project were to determine the innate immune profile stimulated by poxviruses in innate immune cells and to evaluate the impact of modifications in the viral genome on MVA and NYVAC immunogenicity. MVA stimulated the production of abundant amounts of chemokines and IFNß but low levels of cytokines by human macrophages. In contrast, NYVAC weakly stimulated the production of all mediators. Interestingly, MVA and NYVAC strongly stimulated innate immune responses in vivo and in human whole blood, suggesting that a soluble factors}, possibly a complement component, was required for optimal activation of innate immune cells by poxviruses. Modified MVA and NYVAC produced by single or multiple deletions of viral genes targeting crucial pathways of host innate immunity, and mutant poxviruses with limited replication capacity, increased the production of pro-inflammatory molecules by human whole blood. Gene expression profiling in human macrophages confirmed the increased immunologic stimulatory capacity of modified poxviruses. The pathways activated by MVA and NYVAC in innate immune cells were described by analysing the response of knockdown or shRNA transduced macrophages with impaired expression of TLRs and their adaptors (MyD8$ and TRIF), RLRs (RIG-I, MDA-5 and the adaptor IPS-1) and the NALP3 inflammasome composed óf the NLR NALP3, caspase-1 and ASC. These experiments revealed a critical role for TLR2-TLR6-MyD88 in the production of tFNß-independent chemokines and of MDA-5-IPS-1 in the production of IFNß and IFNßdependent chemokines. The transcription of the iL1b gene encoding for the IL-1ß cytokine was initiated through TLR2-MyD88, whereas the maturation and the secretion of IL-1ß were controlled by the NALP3 inflammasome. Finally, we analyzed the role of macrophage migration inhibitory factor (MIF), a mediator of inflammation and innate immune responses, in MVA infection. We observed that MVA infection increased MIF production by innate immune cells and that MIF deficiency impaired macrophage and dendritic cell responses (ie migration, maturation, cytokine and IFN production) to MVA infection in vitro and in vivo. Moreover, MIF-deficiency resulted in delayed anti-MVA specific antibody production in mice immunized with the virus. In conclusion, we demonstrate. that poxviruses can be modified genetically to improve their immunogenicity. We also report the first comprehensive analysis of poxvirus sensing by innate immune cells, showing that the TLR, RLR and NLR pathways play specific and coordinated roles in regulating cytokine, chemokine and IFN response to poxvirus infection. Finally, we show that MIF is an integral host component involved in innate and adaptive immune responses to MVA infection. The present findings provide important information relevant to the study of the pathogenesis of poxvirus infections and allow a better understanding of the immunogenic potential of vaccine vectors, which is required for the development of optimized modìfied pox-vaccine vectors.

Protection from lethal gram-negative bacterial sepsis by targeting Toll-like receptor 4.

Toll-like receptor 4 (TLR4), the signal-transducing molecule of the LPS receptor complex, plays a fundamental role in the sensing of LPS from gram-negative bacteria. Activation of TLR4 signaling pathways by LPS is a critical upstream event in the pathogenesis of gram-negative sepsis, making TLR4 an attractive target for novel antisepsis therapy. To validate the concept of TLR4-targeted treatment strategies in gram-negative sepsis, we first showed that TLR4(-/-) and myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88)(-/-) mice were fully resistant to Escherichia coli-induced septic shock, whereas TLR2(-/-) and wild-type mice rapidly died of fulminant sepsis. Neutralizing anti-TLR4 antibodies were then generated using a soluble chimeric fusion protein composed of the N-terminal domain of mouse TLR4 (amino acids 1-334) and the Fc portion of human IgG1. Anti-TLR4 antibodies inhibited intracellular signaling, markedly reduced cytokine production, and protected mice from lethal endotoxic shock and E. coli sepsis when administered in a prophylactic and therapeutic manner up to 13 h after the onset of bacterial sepsis. These experimental data provide strong support for the concept of TLR4-targeted therapy for gram-negative sepsis.

Mesenteric fat-control site for bacterial translocation in colitis?

In Crohn's disease bacteria could be detected in the adjacent mesenteric fat characterized by hypertrophy of unknown function. This study aimed to define effector responses of this compartment induced by bacterial translocation during intestinal inflammation. Dextran sulfate sodium-induced colitis served as a model of intestinal inflammation. Translocation of peptides and bacteria into mesenteric fat was evaluated. Innate functions of mesenteric fat and epithelium were characterized at whole tissue, cellular, and effector molecule levels. Orally applied peptides translocated in healthy wild-type (WT) mice. Bacterial translocation was not detected in healthy and acute but increased in chronic colitis. Mesenteric fat from colitic mice released elevated levels of cytokines and was infiltrated by immune cells. In MyD88(-/-) mice bacterial translocation occurred in health and increased in colitis. The exaggerated cytokine production in mesenteric fat accompanying colonic inflammation in WT mice was less distinct in MyD88(-/-) mice. In vitro studies revealed that fat not only increases cytokine production following contact with bacterial products, but also that preadipocytes are potent phagocytes. Colonic inflammation is accompanied by massive cytokine production and immune cell infiltration in adjacent adipose tissue. These effects can be considered as protective mechanisms of the mesenteric fat in the defense of bacterial translocation.

Evaluation of the immune response to infection with metastatic and non-metastatic "Leishmania guyanensis" parasites

ABSTRACT : Les infections par le parasite Leishmania guyanensis se caractérisent par une dissémination depuis le site initial d'infection jusqu'aux tissus naso-pharyngés, responsable de la Leishmaniose à lésions secondaires muco-cutanées (LMC). Les lésions des patients atteints de LMC montrent une massive infiltration de cellules immunitaires, une réponse immunitaire élevée et la présence de parasites (bien qu'en très faible quantité). La LMC engendre une augmentation de l'expression de TNFa ainsi qu'un défaut dans le contrôle de la réponse immunitaire caractérisé par une absence de réponse à l'IL 10. La réponse immunitaire de l'hôte ainsi que la virulence du parasite sont deux facteurs reconnus pour le contrôle de l'infection. Le mécanisme de la pathogenèse de la LMC restent grandement incompris, surtout le mécanisme de dissémination de l'infection du site d'inoculation jusqu'aux sites secondaires d'infection (métastases) ainsi que les détails de la réponse de l'hôte contre le pathogène. Dans un modèle d'infection d' hamsters avec des parasites du Nouveau Monde, la classification des parasites Leishmania se fait en fonction de leur capacité à développer des métastases. Ce modéle d'infection a permis de caractériser différentes souches de parasites selon la classification de l'Organisation Mondiale de la Sante (OMS) tel que la souche de référence W>É-II/BR/78/M5313 qui est reconnue comme hautement métastatique alors que ces clones dérivés de M5313 montrent de grandes variations quand a leur capacité à créer des métastases. Les clones 13 et 21 sont métastatiques (M+) alors que les clones 3 et 17 sont nonmétastatiques (NI-). Les objectifs de cette thèse ont été d'étudier le rôle de la réponse immunitaire innée des macrophages après infection in vitro avec différents clones métastatiques et non-métastatiques du parasite L. guyanensis, ainsi que d'étudier la réponse immunitaire générée suite à une infection in vivo par les clones M+ et M- de L. guyanensis dans un modèle marin. L'analyse de la .réponse immunitaire des macrophages in vitro montrent qu'il y aune augmentation significative de leur statut d'activation après infection par des parasites M+ indiquée par la modulation des marqueurs d'activation de surface CD80, CD86 et CD40, ainsi que une augmentation significative de CXCL 10, CCLS, IL6 et TNFa au niveau transcription de l'ARNm et au niveau de la protéine. Cette phénomène d'activation a été observée chez les deux souches de souris C57BL/6 et BALB/c. L'utilisation d'un inhibiteur d'entrée des parasites (Cytochalsin D) ou d'un inhibiteur des fonctions endosomales (Chloroquine) diminue de manière significative la réponse des macrophages aux parasites M+. L'utilisation de macrophages déficients en TLR, MyD88, et TRIF a démontré que la réponse générée après infection par les parasites M+ était dépendante de la voie de signalisation de TRIF et TLR3. Lors d'infection in vivo par des parasites M5313, au moins 50% des souris BALB/c présentent un phénotype sensible caractérisé par des lésions non-nécrotiques qui ne guérissent pas, persistent plus de 13 semaines après infection et contiennent un nombre considérable de parasites. Ces souris développent une réponse immunitaire de type T helper 2 (Th2) avec un niveau élevé d'IL-4 et d'IL-10. Les autres souris ont un phénotype non-sensible, les souris développant peu ou pas de lésion, avec peu de parasites et une réponse immunitaire diminuée, caractérisée par un niveau faible d'IFNy, d'IL4 et d'IL10. De plus, les souris BALB/c infectées par un parasite L. guyanensis isolé à partir des lésions muco-cutanées d'un patient humain atteint de LMC ont démontrés un phénotype similaire aux souris infectées par la souche M5313 avec 50% des souris développant des lésions persistantes, alors qu'un parasite dérivé des lésions cutanées humains n'a montré qu'une faible sensibilité avec une lésion transitoire qui finit par guérir. Nous avons montré que la sensibilité de ces souris BALB/c dépend de l'IL-4 et de l'IL-10 car les souris IL-10-/sur fond génétique BALB/c ainsi que les souris BALB/c traitée avec de l'anti-IL4 étaient capables de contrôler l'infection par M5313. Les souris C57BL/6 sont résistantes à l'infection par le parasite M5313. Elles développent une lésion transitoire qui guérit 9 semaines après infection. Ces souris résistantes ont un très faible taux de parasites au site d'infection et développent une réponse immunitaire de type Thl avec un niveau élevé d'IFNr et peu d'IL4 et d'IL10. Les infections in vivo de souris déficientes en MyD88, TRIF, TLR3 ou TLR9 (sur fond génétique C57BL/6) ont indiqué que MyD88 et TLR9 étaient impliqués dans la résistance à l'infection par L. guyanensi, et que TRIF et TLR3 avaient un rôle important dans la sensibilité. Ce travail met en évidence le fait que la réponse immunitaire de l'hôte est modulée par le parasite selon leur caractérisation d'être soit M+ ou M-. Nous avons démontré également que plusieurs gènes et voies de signalisations étaient impliqués dans cette réponse favorisant le développement d'une LMC. ABSTRACT : Leishmania guyanensis parasites are able to disseminate from the initial site of cutaneous skin infection to the nasopharyngeal tissues resulting in destructive secondary lesions and the disease Mucocutaneous Leishmaniasis (MCL). The secondary lesions in patients have intense immune cell infiltration, elevated immune responses and the presence (albeit at low levels) of parasites. More specifically, MCL patients produce higher levels of TNFa and display impairment in their ability to control the immune response due to a defect in their ability to respond to IL10. Little is known about the pathogenesis of MCL, especially about the dissemination of the infection from the site of inoculation to secondary sites (metastasis) and the response of the host to the pathogen. The hamster model of L. guyanensis infection has previously characterized the WHO reference strain, L. guyanensis WHI/BR/78/M5313, as being highly metastatic. Clones of parasites derived from this reference strain show a differential ability to metastasize. This thesis studied the differential immune response generated by macrophages in vitro, or by mice in vivo, following infection with L. guyanensis parasites. A significant increase in the activation status of macrophages derived from C57BL/6 or BALB/c mice was observed after in vitro infection with L. guyanensis parasites when compared to non-metastatic parasites. This change in status was evidenced by the increased expression of surface activation markers, together with the chemokines, CXCL 10, CCLS, and cytokines, IL6 and TNFa. Furthermore, in vitro infection of macrophages isolated from mice deficient in either a specific Toll Like Receptor (TLR) or the adaptor molecules MyD88 or TRIF, indicated that the immune response generated following L. guyanensis metastatic parasite infection was reliant on the TRIF dependent TLR3 signalling pathway. In vivo footpad infection of BALB/c mice with the L. guyanensis M5313 parasites showed a reproducible susceptible phenotype, whereby at least 50% of infected mice developed non-healing, nonnecrosing lesions with high parasitemia that persisted over 13 weeks post infection. This phenotype was characterized by a Th2 type cytokine immune response with increased levels of IL4 and IL10 detected in the draining lymph nodes. IL 10 deficient mice on a BALB/c background, or BALB/c mice treated with anti-IL4 were able to control infection with L. guyanensis M5313 parasites, thereby proving that these cytokines were indeed implicated in the susceptibility to infection. Moreover, infection of BALB/c mice with patient isolated L. guyanensis parasites confirmed that MCL derived parasites were able to induce a susceptibility phenotype similar to that of L. guyanensis M5313. C57BL/6 mice, on the other hand, were highly resistant to infection with L. guyanensis M5313 parasites and produced transient footpad swelling that healed by week 9 post infection, together with low degrees of footpad parasitemia and a Thl polarized immune response. Infection of mice deficient in MyD88, TRIF, TLR3, and TLR9 (on a C57BL/6 background), indicated that MyD88 and TLR9 were involved in the resistance of these mice to infection, and that TRIF and TLR3 were involved in the susceptibility. This study has shown that the host response can be differentially modulated depending on the infecting parasite with several genes and pathways being identified that could be involved in promoting the development of MCL.

Role of hepatocyte wounding on " Plasmodium " liver-stage development and survival

RESUME La première étape primordiale au cycle de vie du Plasmodium dans un hôte mammifère est l'invasion des hepatocytes par des sporozoites. L'infection finale des hepatocytes est précédée de la traversée de plusieurs cellules hôtes, rompant les membranes plasmiques et ayant comme résultat la sécrétion des facteurs cytotoliques dans le micro-environnement. Ce matériel endogène libéré est fortement stimulant/immunogène et peut servir de signal de danger initiant des réponses distinctes dans diverses cellules. De nos jours, le caractère essentiel et salutaire de la migration des sporozoites comme étape d'infection du Plasmodium est vivement controversée. Ainsi, notre étude a visé à caractériser l'effet de l'interaction du parasite avec ses cellules hôtes d'un point de vue immunologique. En particulier, nous avons voulu évaluer l'effet de la perte de matériel cellulaire pendant l'infection de Plasmodium sur les hepatocytes primaires de souris et sur des cultures cellulaires HepG2. Nous avons observé que les facteurs cytotoxiques dérivés des cellules endommagés activent NF-κB - un important régulateur de réponse inflammatoires -dans des cellules voisines des cellules endommagés, qui sont des cellules hôtes potentielles pour l'infection finale du parasite. Cette activation de NF-κB s'est produite peu de temps après l'infection et a mené in vitro et in vivo à une réduction d'infection de façon dépendante du temps, un effet qui a pu être compensé par l'addition de BAY11-7082, un inhibiteur spécifique de NF-κB. De plus, aucune activation de NF-κB avec des parasites SPECT-/-, incapables de traverser les hepatocytes, n'a été observée. Nous avons montré parla suite que l'activation de NF-κB induit l'expression de l'enzyme iNOS dans les hepatocytes, qui est responsable d'une diminution des hepatocytes infectés. En outre, les hepatocytes primaires des souris MyD88-/- n'ont montré ni activation de NF-κB, ni expression d'iNOS lors de l'infection, ce qui suggère la participation des membres de famille du Toll/IL-1 récepteur dans la reconnaissance des facteurs cytosoxiques. En effet, le manque de MyD88 a augmenté significativement l'infection in vitro et in vivo. D'autre part, un rôle bénéfique pour l'activation de NF-κB a été évalué. Les cellules infectées étaient plus résistantes contre l'apoptose induite par Fas (CD95/Apo-1) que les cellules non infectées ou les cellules infectées dans lesquelles NF-κB a été bloqué par BAY11-7082 in vitro. Paradoxalement, l'expression d'iNOS contribue à la protection des cellules infectées contre l'apoptose pax Fas, puisque le traitement avec l'inhibiteur spécifique SMT (S-methylisothiourea) a rendu les cellules infectées plus susceptibles à l'apoptose. Un effet bénéfique additionnel pour le parasite est que la plupart des cellules hôtes traversées présentent des peptides du parasite aux cellules T cytotoxiques spécifiques et peuvent donc réorienter la réaction immune spécifique sur les cellules non infectées. Nous montrons que les cellules hôtes endommagés par la migration du parasite induit l'inflammation, qui limite l'ampleur de l'infection. D'autre part, nos données soutiennent que la survie du parasite Plasmodium dans le foie est assurée par une augmentation de la résistance des hepatocytes contre l'apoptose. SUMMARY The first obligatory step of the Plasmodium life cycle in the mammalian host is the invasion of hepatocytes by sporozoites. Final hepatocyte infection involves the penetration of several host cells, whose plasma membranes are ruptured in the process, resulting in the release of cytosolic factors into the microenvironment. This released endogenous material is highly stimulatory / immunogenic and can serve as a danger signal initiating distinct responses in various cells. To date, it is highly controversial whether sporozoite migration through hepatocytes is an essential and beneficial step for Plasmodium infection. Thus, our study aimed at characterizing the effect of the interaction of the parasite with its host cells from an immunological point of view In particular, we wanted to evaluate the effect of cell material leakage during Plasmodium infection on cultured mouse primary hepatocytes and HepG2 cells. We observed that wounded cell-derived cytosolic factors activate NF-κB - a main regulator of host inflammatory responses - in cells bordering wounded cells, which are potential host cells for final parasite infection. This activation of NF-κB occurred shortly after infection and led to a reduction of infection load in a time dependent manner in vitro and in viva, an effect that could be reverted by addition of the specific NF-κB inhibitor BAY11-7082. In addition, no NF-κB activation was observed when SPECT-/- parasites, which are devoid of hepatocyte traversing properties, were used. We provide further evidence that NF-κB activation causes the induction of inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression in hepatocytes, and this is, in turn, responsible for a decrease in Plasmodium-infected hepatocytes. Furthermore, primary hepatocytes from MyD88-/- mice showed no NF-κB activation and iNOS expression upon infection, suggesting a role of the Toll/IL-1 receptor family members in sensing cytosolic factors. Indeed, lack of MyD88 significantly increased infection in vitro and in vivo. In a further complementary series of experiments, we assessed a possible beneficial role for the activation of NF-κB. Infected cells were more resistant to Fas (CD95/Apo-1)-mediated apoptosis than uninfected cells or infected cells in which NF-κB was blocked by BAYl1-7082 in vitro. Paradoxically, iNOS expression contributes to the protection of infected cells from Fas-induced apoptosis, since treatment with the specific iNOS inhibitor SMT (S-Methylisothiourea Sulfate) rendered the infected cells more susceptible to apoptosis. An additional beneficial effect of host cell traversal for the parasite is the fact that mainly traversed cells present parasite-derived peptides to specific cytotoxic T cells and therefore may redirect the specific immune response to uninfected cells. In summary, we have shown that host cells wounded by parasite migration induce inflammation, which limits the extent of parasite infection. In addition, our data support the notion that survival of Plasmodium parasites in the liver is mediated by increasing the resistance of hepatocytes to Fas-induced apoptosis.

Myeloid differentiation factor-88/interleukin-1 signaling controls cardiac fibrosis and heart failure progression in inflammatory dilated cardiomyopathy.

RATIONALE: The myeloid differentiation factor (MyD)88/interleukin (IL)-1 axis activates self-antigen-presenting cells and promotes autoreactive CD4(+) T-cell expansion in experimental autoimmune myocarditis, a mouse model of inflammatory heart disease. OBJECTIVE: The aim of this study was to determine the role of MyD88 and IL-1 in the progression of acute myocarditis to an end-stage heart failure. METHODS AND RESULTS: Using alpha-myosin heavy chain peptide (MyHC-alpha)-loaded, activated dendritic cells, we induced myocarditis in wild-type and MyD88(-/-) mice with similar distributions of heart-infiltrating cell subsets and comparable CD4(+) T-cell responses. Injection of complete Freund's adjuvant (CFA) or MyHC-alpha/CFA into diseased mice promoted cardiac fibrosis, induced ventricular dilation, and impaired heart function in wild-type but not in MyD88(-/-) mice. Experiments with chimeric mice confirmed the bone marrow origin of the fibroblasts replacing inflammatory infiltrates and showed that MyD88 and IL-1 receptor type I signaling on bone marrow-derived cells was critical for development of cardiac fibrosis during progression to heart failure. CONCLUSIONS: Our findings indicate a critical role of MyD88/IL-1 signaling in the bone marrow compartment in postinflammatory cardiac fibrosis and heart failure and point to novel therapeutic strategies against inflammatory cardiomyopathy.

Differential expression of NLRP3 among hematopoietic cells.

Although the importance of the NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3 (NLRP3) inflammasome in health and disease is well appreciated, a precise characterization of NLRP3 expression is yet undetermined. To this purpose, we generated a knock-in mouse in which the Nlrp3 coding sequence was substituted for the GFP (enhanced GFP [egfp]) gene. In this way, the expression of eGFP is driven by the endogenous regulatory elements of the Nlrp3 gene. In this study, we show that eGFP expression indeed mirrors that of NLRP3. Interestingly, splenic neutrophils, macrophages, and, in particular, monocytes and conventional dendritic cells showed robust eGFP fluorescence, whereas lymphoid subsets, eosinophils, and plasmacytoid dendritic cells showed negligible eGFP levels. NLRP3 expression was highly inducible in macrophages, both by MyD88- and Trif-dependent pathways. In vivo, when mice were challenged with diverse inflammatory stimuli, differences in both the number of eGFP-expressing cells and fluorescence intensity were observed in the draining lymph node. Thus, NLRP3 levels at the site of adaptive response initiation are controlled by recruitment of NLRP3-expressing cells and by NLRP3 induction.