Novel immunotherapeutic strategies against human papillomavirus type 16 (HPV 16) induced lesions and cervical cancer

RESUME Le cancer du col de l'utérus, deuxième cause de mort par cancer chez la femme, a pu être associé à une infection par plusieurs types de virus du Papillome Humain (HPV), et en particulier HPV 16. Les vaccins prophylactiques sont efficaces à prévenir le cancer du col utérin alors que les lésions de haut grade sont généralement traitées par ablation chirurgicale et par d'éventuels traitements additionnels. Les risques de récurrence liés aux ablations et le taux de mortalité (50%) lié au cancer, démontrent le besoin de développer des stratégies alternatives afin de cibler les lésions précancéreuses. A ce jour, les vaccins thérapeutiques ont démontré peu de résultats cliniques, contrastant avec les régressions de tumeurs ectopiques observées après vaccination dans des modèles murins avec tumeurs associées à HPV. L'induction de réponses immunitaires protectrices dans la muqueuse génitale semble être cruciale pour l'efficacité des vaccins thérapeutiques HPV et évaluer leur efficacité dans un modèle murin avec tumeurs-HPV génitales représente un pré-requis important avant de procéder à des études cliniques. Par conséquent, nous avons établi un modèle murin orthotopique où des tumeurs se développent dans (a muqueuse génitale après une instillation intra-vaginale (i.vag) de cellules tumorales exprimant les oncogènes E6/E7 d'HPV 16 et transduites par un vecteur lentiviral codant la luciferase afin de suivre le développement de ces tumeurs in vivo par imagerie. La caractérisation histologique a démontré que les tumeurs grandissaient dans l'épithélium vaginal et en accord avec leur localisation, des cellules Τ CD8 spécifiques à E7 induites par la tumeur n'étaient détectées que dans la muqueuse génitale et les ganglions drainants. Une infiltration de cellules Τ régulatrices a aussi été mise en évidence, empêchant la régression spontanée de ces tumeurs. Par conséquent, ce modèle devrait être plus adéquat pour tester des stratégies thérapeutiques, étant donné qu'il partage certaines similarités immunologiques avec les lésions génitales naturelles causées par HPV. Etant donné que les oncogènes E6 et E7 d'HPV sont nécessaires à la maintenance du phénotype cancéreux des cellules cervicales, elles représentent des antigènes cibles pour la vaccination thérapeutique. Nous avons démontré que des souris immunisées par voie sous-cutanée (s.c.) avec une dose d'un vaccin à base de polypeptide E7 d'HPV 16 et d'adjuvants, présentaient de nombreuses cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans leurs organes lymphatiques mais également dans la muqueuse génitale. De plus, le manque de corrélation entre les réponses spécifiques mesurées dans la périphérie et dans la muqueuse génitale souligne la nécessité et l'importance de déterminer les réponses immunitaires localement là où les lésions dues à HPV se développent. Si une vaccination par voie muqueuse est plus propice à traiter/régresser des infections génitales/tumeurs que le voie parentérale est un sujet débattu. Nos données montrent que seule la voie s.c. était capable de régresser la quasi totalité des tumeurs génitales chez la souris bien que des réponses CD8 spécifiques à E7 similaires étaient mesurées dans la muqueuse génitale après des vaccinations intra-nasale et i.vag. Afin d'augmenter la réponse spécifique au vaccin dans la muqueuse génitale, des immunostimulants ont été administrés par voie i.vag après vaccination. Nous avons démontré qu'une application i.vag d'agonistes des Toll like receptors après une vaccination s.c. induisait de manière significative une augmentation des cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans la muqueuse génitale. Plus précisément et concernant les CpG et Poly l:C, l'effet était probablement associé à une attraction locale des cellules Τ CD8 et deuxièmement dépendait respectivement des voies de signalisation TLR9 et TLR3/Mda5. Finalement, cette stratégie combinatoire a permis de régresser des grosses tumeurs génitales chez la souris, suggérant qu'une telle immunothérapie pourrait adéquatement traiter des lésions dues à HPV chez les femmes. SUMMARY Cervical cancer is the second leading cause of cancer mortality in women worldwide and results from an infection with a subset of Human Papillomavirus (HPV), HPV 16 representing the most prevalent type. The available prophylactic vaccines are an effective strategy to prevent cervical cancer while already established high grade lesions usually require surgical ablation of lesion with possible additional treatments. Recurrence risks linked to conventional ablations and the high mortality (50%) related to cervical cancer demonstrate the need for alternative strategies like immunotherapies to target pre¬cancerous lesions. Until now, therapeutic vaccines only showed limited clinical results, which strongly contrast with the regression of ectopic tumors observed in the available murine HPV tumor models after vaccination. Induction of protective immune responses in the genital mucosa (GM) may be crucial for efficacy of HPV therapeutic vaccines and evaluating their efficacy in a murine model with genital HPV- tumors represents an important prerequisite for clinical trials. Thus, we have here established an orthotopic mouse model where tumors in the GM develop after an intravaginal (i.vag) instillation of HPV 16 E6/E7 oncogenes-expressing tumor cells transduced with a luciferase encoding lentivirus vector for in vivo imaging of tumor growth. Histological characterization showed that tumor grew within the vaginal epithelium and according to their mucosal location tumor- induced E7-specific CD8 Τ cells were restricted to the GM and genital draining lymph nodes together with high Τ regulatory cells infiltrates preventing spontaneous regression. Consequently, sharing several immunological similarities with natural genital HPV lesions, this novel genital tumor model may be more adequate to test therapeutic strategies. As E6 and/or E7 HPV oncogenes expression is required for the maintenance of the cancerous phenotype of cervical cells, they represent target antigens for therapeutic vaccination. We reported that mice subcutaneously (s.c.) immunized once with an adjuvanted HPV 16 E7 polypeptide vaccine harbored high E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in their lymphoid organs and more importantly in the GM. In addition, the lack of correlation between specific responses measured in the periphery with those measured in the GM highlighted the necessity and relevance to determine the immune responses locally where HPV 16-induced lesions develop. Whether a mucosal route of immunization is better to treat/regress genital infections/tumors than parenteral immunization is still debated. Our data shows that although similar E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells responses were measured in the GM upon mucosal routes of E7 vaccine delivery (nasal and vaginal immunizations), only the s.c immunization was able to regress at least all genital tumors in mice. To further increase the vaccine-specific responses in the GM, immunostimulatory agents were i.vag administrated after vaccination. We demonstrated that a single i.vag application of toll like receptor (TLR) agonists after a s.c. E7 vaccination induced a significant increase of E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in the GM. More precisely, regarding CpG and Poly l:C, the effect is most probably associated with a local attraction of total CD8 Τ cells and secondly depends on TLR9 and TLR3/Mda5 signaling pathways, respectively. Finally, this combinatorial strategy induced tumor regression in mice harboring large genital tumors, suggesting that such an immunotherapy could be adequate to treat HPV-induced lesions in women.

A peptide encoded by the human MAGE3 gene and presented by HLA-B44 induces cytolytic T lymphocytes that recognize tumor cells expressing MAGE3.

The human MAGE3 gene is expressed in a significant proportion of tumors of various histological types, but is silent in normal adult tissues other than testis and placenta. Antigens encoded by MAGE3 may therefore be useful targets for specific antitumor immunization. Two antigenic peptides encoded by the MAGE3 gene have been reported previously. One is presented to cytolytic T lymphocytes (CTL) by HLA-A1, the other by HLA-A2 molecules. Here we show that MAGE3 also codes for a peptide that is presented to CTL by HLA-B44. MAGE3 peptides containing the HLA-B44 peptide binding motif were synthesized. Peptide MEVDPIGHLY, which showed the strongest binding to HLA-B44, was used to stimulate blood T lymphocytes from normal HLA-B44 donors. CTL clones were obtained that recognized not only HLA-B44 cells sensitized with the peptide, but also HLA-B44 tumor cell lines expressing MAGE3. The proportion of metastatic melanomas expressing the MAGE3/HLA-B44 antigen should amount to approximately 17% in the Caucasian population, since 24% of individuals carry the HLA-B44 allele and 76% of these tumors express MAGE3.

Résistance aux antibiotiques chez les pneumocoques [Pneumococcal antibiotic resistance].

In 1875, 7 years prior to the description of the Koch bacillus, Klebs visualized the first Streptococcus pneumoniae in a pleural fluid. Since then, this organism has played a determinant role in biomedical science. From a biological point of view, it was largely implicated in the development of passive and active immunization by serotherapy and vaccination, respectively. Genetic transformation was also first observed in S. pneumoniae, leading to the discovery of DNA. From a clinical point of view, S. pneumoniae is still today a prime cause of otitis media in children and of pneumonia in all age groups, as well as a predominant cause of meningitis and bacteremia. In adults, bacteremia is still entailed with a mortality of over 25%. Although S. pneumoniae remained very sensitive to penicillin for many years, penicillin-resistance has emerged and increased dramatically over the last 15 years. During this period of time, the frequency of penicillin-resistant isolates has increased from < or = 1% to frequencies varying from 20 to 60% in geographic areas as diverse as South Africa, Spain, France, Hungary, Iceland, Alaska, and numerous regions of the United States and South America. In Switzerland, the current frequency of penicillin-resistant pneumococci ranges between 5 and > or = 10%. The increase in penicillin-resistant pneumococci correlates with the intensive use of beta-lactam antibiotics. The mechanism of resistance is not due to bacterial production of penicillinase, but to an alteration of the bacterial target of penicillin, the so-called penicillin-binding proteins. Resistance is subdivided into (i) inter mediate level resistance (minimal inhibitory concentration [MIC] of penicillin of 0.1-1 mg/L) and (ii) high level resistance (MCI > or = 2 mg/L). The clinical significance of intermediate resistance remains poorly defined. On the other hand, highly resistant strains were responsible for numerous therapeutical failures, especially in cases of meningitis. Antibiotics recommended against penicillin-resistant pneumococci include cefotaxime, ceftriaxone, imipenem and in some instances vancomycin. However, penicillin-resistant pneumococci tend to present cross-resistances to all the antibotics of the beta-lactam family and could even become resistant to the last resort drugs mentioned above. Thus, in conclusion, the explosion of resistance to penicillin in pneumococci is a ubiquitous phenomenon which must be fought against by (i) a strict utilization of antibiotics, (ii) the practice of microbiological sampling of infected foci before treatment, (iii) the systematic surveillance of resistance profiles of pneumococci against antibiotics and (iv) the adequate vaccination of populations at risk.

Species-Specific Recognition of Aspergillus fumigatus by Toll-like Receptor 1 and Toll-like Receptor 6.

Background. Aspergillus fumigatus causes invasive aspergillosis, a potentially fatal infection in oncohematological patients. Innate immune detection of A. fumigatus involves Toll-like receptor (TLR) 4 and TLR2, which forms a heterodimer with either TLR1 or TLR6. The role of those coreceptors in Aspergillus sensing is unknown. Methods. Cytokine production was measured in bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from wild-type (WT) and TLR-deficient mice after incubation with a WT and an immunogenic RodA-deficient (ΔrodA-47) strain of A. fumigatus and in lungs from these mice after intranasal mold inoculation. Aspergillus fumigatus-mediated NF-κB activation was measured in HEK293T cells transfected with plasmids expressing mouse or human TLRs. Results. Bone marrow-derived macrophages from TLR1- and TLR6-deficient mice produced lower amounts of interleukin 12p40, CXCL2, interleukin 6, and tumor necrosis factor α than BMDMs from WT mice after stimulation with A. fumigatus. Lungs from TLR1- and TLR6-deficient mice had diminished CXCL1 and CXCL2 production and increased fungal burden after intranasal inoculation of ΔrodA A. fumigatus compared with lungs from WT mice. ΔrodA strain-mediated NF-κB activation was observed in HEK293T cells expressing mouse TLR2/1, mouse TLR2/6, and human TLR2/1 but not human TLR2/6. Conclusions. Innate immune detection of A. fumigatus is mediated by TLR4 and TLR2 together with TLR1 or TLR6 in mice and TLR1 but not TLR6 in humans.

Identification by a monoclonal antibody of a glycolipid highly expressed by cells from the human myeloid lineage.

A monoclonal antibody (MAb) HL-C5, which bound selectively to cells of the myeloid lineage tested, was derived from a fusion between P3/NS2/1-AG8 myeloma cells and splenocytes from a mouse immunized with cells of the promyelocytic leukemia line HL-60. Among a panel of 29 human cell lines derived from either hematopoietic or solid tumors, MAb HL-C5 was found to react exclusively with cells from the five differentiated acute myeloid leukemia lines, HL-60, ML1, ML2, ML3, KG-1B and not with the less differentiated myeloid lines. Fluorescence-activated cell sorter analysis of normal bone marrow samples confirmed that the reactivity of MAb HL-C5 was limited to myeloid cells, from the promyelocytic stage of differentiation to the mature granulocytes. Indirect immunoperoxidase staining of cytocentrifuge preparations of normal bone marrow and peripheral blood leukocytes confirmed these results and showed that MAb HL-C5 stained neutrophils but not eosinophils or basophils. The antigen recognized by HL-C5 was recovered in the upper phase of chloroform-methanol-water lipid extracts prepared from HL-60 cells. By competitive binding experiments, it was found that MAb HL-C5 recognizes the same antigenic determinant as MAb WGHS 29-1, which has been reported to react with glycolipids containing the sugar sequence lacto-N-fucopentaose 111. Autoradiographs of thin layer chromatograms of HL-60 glycolipid extracts which were revealed by incubation with MAb HL-C5 or WGHS 29-1 followed by the addition of 125I-labelled rabbit anti-mouse immunoglobulin antibody confirmed that the two MAbs reacted with the same or structurally very similar glycolipids.

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

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

Monitoring of human CD4 T cell responses in metastatic melanoma and arthritic patients

SUMMARY : Detailed knowledge of the different components of the immune system is required for the development of new immunotherapeutic strategies. CD4 T lymphocytes represent a highly heterogeneous group of cells characterized by various profiles of cytokine production and effector vs. regulatory functions. They are central players in orchestrating adaptive immune responses: unbalances between the different subtypes can lead either to aggressive autoimmune disorders or can favour the uncontrolled growth of malignancies. In this study we focused on the characterization of human CD4 T cells in advanced stage melanoma patients as well as in patients affected by various forms of autoimmune inflammatory spondyloarthropathies. In melanoma patients we report that a population of FOXP3 CD4 T cells, known as regulatory T cells, is overrepresented in peripheral blood, and even more in tumor-infitrated lymph nodes as well as at tumor sites, as compared to healthy donors. In tumor-infiltrated lymph nodes, but not in normal lymph nodes or in peripheral blood, FOXP3 CD4 T cells feature a highly differentiated phenotype (CD45RA-CCR7+/-), which suggests for a recent encounter with their cognate antigen. FOXP3 CD4 T cells have been described to be an important component of the several known immune escape mechanisms. We demonstrated that FOXP3 CD4 T cells isolated from melanoma patients exert an in vitro suppressive action on autologous CD4 T cells, thus possibly inhibiting an efficient anti-tumor response. Next, we aimed to analyse CD4 T cells at antigen-specific level. In advanced stage melanoma patients, we identified for the first time, using pMHCII multimers, circulating CD4 T cells specific for the melanoma antigen Melan-A, presented by HLA-DQB1 *0602. Interestingly, in a cohort of melanoma patients enrolled in an immunotherapy trails consisting of injection of a Melan-A derived peptide, we did not observe signif cant variations in the ex vivo frequencies of Melan-A specific CD4 T cells, but important differences in the quality of the specific CD4 T cells. In fact, up to 50% of the ex vivo Melan-A/DQ6 specific CD4 T cells displayed a regulatory phenotype and were hypoproliferative before vaccination, while more effector, cytokine-secreting Melan-A/DQ6 specific CD4 T cells were observed after immunization. These observations suggest that peptide vaccination may favourably modify the balance between regulatory and effector tumor-specific CD4 T cells. Finally, we identified another subset of CD4 T cells as possible mediator of pathology in a group of human autoimmune spondyloarthropathies, namely Th17 cells. These cells were recently described to play a critical role in the pathogenesis of some marine models of autommunity. We document an elevated presence of circulating Th17 cells in two members of seronegative spondyloarthropathies, e.g. psoriatic arthritis and ankylosing spondylitis, while we do not observe increased frequencies of Th17 cells in peripheral blood of rheumatoid arthritic patients. In addition, Th17 cells with a more advanced differentiation state (CD45RA-CCR7-CD27-) and polyfunctionality (concomitant secretion of IL-17, IL-2 and TNFα) were observed exclusively in patients with seronegative spondylarthropathies. Together, our observations emphasize the importance of CD4 T cells in various diseases and suggest that immunotherapeutic approaches considering CD4 T cells as targets should be evaluated in the future.

The role of antibody concentration and avidity in antiviral protection.

Neutralizing antibodies are necessary and sufficient for protection against infection with vesicular stomatitis virus (VSV). The in vitro neutralization capacities and in vivo protective capacities of a panel of immunoglobulin G monoclonal antibodies to the glycoprotein of VSV were evaluated. In vitro, neutralizing activity correlated with avidity and with neutralization rate constant, a measure of on-rate. However, in vivo, protection was independent of immunoglobulin subclass, avidity, neutralization rate constant, and in vitro neutralizing activity; above a minimal avidity threshold, protection depended simply on a minimum serum concentration. These two biologically defined thresholds of antibody specificity offer hope for the development of adoptive therapy with neutralizing antibodies.

Alzheimer's disease: the amyloid hypothesis and the Inverse Warburg effect.

Epidemiological and biochemical studies show that the sporadic forms of Alzheimer's disease (AD) are characterized by the following hallmarks: (a) An exponential increase with age; (b) Selective neuronal vulnerability; (c) Inverse cancer comorbidity. The present article appeals to these hallmarks to evaluate and contrast two competing models of AD: the amyloid hypothesis (a neuron-centric mechanism) and the Inverse Warburg hypothesis (a neuron-astrocytic mechanism). We show that these three hallmarks of AD conflict with the amyloid hypothesis, but are consistent with the Inverse Warburg hypothesis, a bioenergetic model which postulates that AD is the result of a cascade of three events-mitochondrial dysregulation, metabolic reprogramming (the Inverse Warburg effect), and natural selection. We also provide an explanation for the failures of the clinical trials based on amyloid immunization, and we propose a new class of therapeutic strategies consistent with the neuroenergetic selection model.

Determination of Vasopressin and Desmopressin in urine by means of liquid chromatography coupled to quadrupole time-of-flight mass spectrometry for doping control purposes.

The anti-diuretic neurohypophysial hormone Vasopressin (Vp) and its synthetic analogue Desmopressin (Dp, 1-desamino-vasopressin) have received considerable attention from doping control authorities due to their impact on physiological blood parameters. Accordingly, the illicit use of Desmopressin in elite sport is sanctioned by the World Anti-Doping Agency (WADA) and the drug is classified as masking agent. Vp and Dp are small (8-9 amino acids) peptides administered orally as well as intranasally. Within the present study a method to determine Dp and Vp in urinary doping control samples by means of liquid chromatography coupled to quadrupole high resolution time-of-flight mass spectrometry was developed. After addition of Lys-Vasopressin as internal standard and efficient sample clean up with a mixed mode solid phase extraction (weak cation exchange), the samples were directly injected into the LC-MS system. The method was validated considering the parameters specificity, linearity, recovery (80-100%), accuracy, robustness, limit of detection/quantification (20/50 pg mL(-1)), precision (inter/intra-day<10%), ion suppression and stability. The analysis of administration study urine samples collected after a single intranasal or oral application of Dp yielded in detection windows for the unchanged target analyte for up to 20 h at concentrations between 50 and 600 pg mL(-1). Endogenous Vp was detected in concentrations of approximately 20-200 pg mL(-1) in spontaneous urine samples obtained from healthy volunteers. The general requirements of the developed method provide the characteristics for an easy transfer to other anti-doping laboratories and support closing another potential gap for cheating athletes.

Distinct phenotypes of antigen-selected CD8 T cells emerge at different stages of an in vivo immune response.

We have previously described a unique system for identifying Ag-selected CD8 T cells during an in vivo response in normal mice. In this system, lymphocytes isolated from DBA/2 mice injected i.p. with HLA-CW3 transfected syngeneic (H-2d) P815 cells show a remarkable expansion of CD8 cells that utilize TCR expressing the V beta 10 gene segment and additional structural features characteristic of Kd-restricted CW3-specific CTL clones. We have now taken advantage of this system to characterize the surface phenotype of CD8 cells selected by Ag in vivo. We observed several distinct phenotypes at different stages of the response. At the peak of the response, Ag-selected cells were low in CD62L and CD45RB expression but displayed high levels of CD44. In addition, there was a partial down-regulation of CD8 and TCR. Cells of this phenotype were present in lymphoid tissues for several mo after immunization. Much later in the response, Ag-selected cells expressed higher levels of CD8 and TCR. Moreover, a distinct subset of these long-term immune cells emerged that now expressed CD62L and CD45RB. Analysis of CD8 cells from different tissues also revealed certain differences, particularly in TCR and co-receptor levels from liver-derived cells compared with circulating cells at the peak of the response. Our findings suggest that the function of Ag-selected CD8 cells may be regulated over time and according to location by subtle changes in cell-surface phenotype.

EV02: a Phase I trial to compare the safety and immunogenicity of HIV DNA-C prime-NYVAC-C boost to NYVAC-C alone.

The aim of this randomised controlled trial was to see if the addition of 4 mg/ml DNA-C priming given by the intramuscular route at weeks 0 and 4 to NYVAC-C at weeks 20 and 24, safely increased the proportion of participants with HIV-specific T-cell responses measured by the interferon (IFN)-gamma ELISpot assay at weeks 26 and/or 28 compared to NYVAC-C alone. Although 2 individuals discontinued after the first DNA-C due to adverse events (1 vaso-vagal; 1 transient, asymptomatic elevation in alanine transaminase), the vaccines were well tolerated. Three others failed to complete the regimen (1 changed her mind; 2 lost to follow-up). Of the 35 that completed the regimen 90% (18/20) in the DNA-C group had ELISpot responses compared to 33% (5/15) that received NYVAC-C alone (p=0.001). Responses were to envelope in the majority (21/23). Of the 9 individuals with responses to envelope and other peptides, 8 were in the DNA-C group. These promising results suggest that DNA-C was an effective priming agent, that merits further investigation.

Repeated exposure to Lutzomyia intermedia sand fly saliva induces local expression of interferon-inducible genes both at the site of injection in mice and in human blood.

During a blood meal, Lutzomyia intermedia sand flies transmit Leishmania braziliensis, a parasite causing tegumentary leishmaniasis. In experimental leishmaniasis, pre-exposure to saliva of most blood-feeding sand flies results in parasite establishment in absence of any skin damages in mice challenged with dermotropic Leishmania species together with saliva. In contrast, pre-immunization with Lu. intermedia salivary gland sonicate (SGS) results in enhanced skin inflammatory exacerbation upon co-inoculation of Lu. intermedia SGS and L. braziliensis. These data highlight potential unique features of both L. braziliensis and Lu. intermedia. In this study, we investigated the genes modulated by Lu. intermedia SGS immunization to understand their potential impact on the subsequent cutaneous immune response following inoculation of both SGS and L. braziliensis. The cellular recruitment and global gene expression profile was analyzed in mice repeatedly inoculated or not with Lu. intermedia. Microarray gene analysis revealed the upregulation of a distinct set of IFN-inducible genes, an immune signature not seen to the same extent in control animals. Of note this INF-inducible gene set was not induced in SGS pre-immunized mice subsequently co-inoculated with SGS and L. braziliensis. These data suggest the parasite prevented the upregulation of this Lu. intermedia saliva-related immune signature. The presence of these IFN-inducible genes was further analyzed in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) sampled from uninfected human individuals living in a L. braziliensis-endemic region of Brazil thus regularly exposed to Lu. intermedia bites. PBMCs were cultured in presence or absence of Lu. intermedia SGS. Using qRT-PCR we established that the IFN-inducible genes induced in the skin of SGS pre-immunized mice, were also upregulated by SGS in PBMCs from human individuals regularly exposed to Lu. intermedia bites, but not in PBMCs of control subjects. These data demonstrate that repeated exposure to Lu. intermedia SGS induces the expression of potentially host-protective IFN-inducible genes.

Factors associated with vaccination against Influenza A (H1N1) in the elderly

This study aimed to investigate the sociodemographic, clinical and behavioral factors and receiving information about the vaccine against pandemic influenza A (H1N1) associated with vaccination of elderly people. Study of quantitative and transversal nature, in which 286 elderly residents in Fortaleza, CE, Brazil participated. The association between variables was analyzed by the Pearson chi-square test, considering a 95% confidence interval and significance level (p≤0.05). The results revealed that, unlike the sociodemographic characteristics, many clinical, behavioral and informational aspects correlated significantly with adherence to Influenza A (H1N1) vaccination. It is believed that the findings can be used in strategies to control and prevent infection by viral subtypes within the elderly population, extensible even to other vaccine-preventable diseases, especially in light of possible future pandemics.

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

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