Counteraction of HLA-C-mediated immune control of HIV-1 by Nef.

A host genetic variant (-35C/T) correlates with increased human leukocyte antigen C (HLA-C) expression and improved control of HIV-1. HLA-C-mediated immunity may be particularly protective because HIV-1 is unable to remove HLA-C from the cell surface, whereas it can avoid HLA-A- and HLA-B-mediated immunity by Nef-mediated down-modulation. However, some individuals with the protective -35CC genotype exhibit high viral loads. Here, we investigated whether the ability of HIV-1 to replicate efficiently in the "protective" high-HLA-C-expression host environment correlates with specific functional properties of Nef. We found that high set point viral loads (sVLs) were not associated with the emergence of Nef variants that had acquired the ability to down-modulate HLA-C or were more effective in removing HLA-A and HLA-B from the cell surface. However, in individuals with the protective -35CC genotype we found a significant association between sVLs and the efficiency of Nef-mediated enhancement of virion infectivity and modulation of CD4, CD28, and the major histocompatibility complex class II (MHC-II)-associated invariant chain (Ii), while this was not observed in subjects with the -35TT genotype. Since the latter Nef functions all influence the stimulation of CD4(+) T helper cells by antigen-presenting cells, they may cooperate to affect both the activation status of infected T cells and the generation of an antiviral cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response. In comparison, different levels of viremia in individuals with the common -35TT genotype were not associated with differences in Nef function but with differences in HLA-C mRNA expression levels. Thus, while high HLA-C expression may generally facilitate control of HIV-1, Nef may counteract HLA-C-mediated immune control in some individuals indirectly, by manipulating T-cell function and MHC-II antigen presentation.

Subversion of host immune responses by viral superantigens.

Recent experiments with mouse mammary tumor virus indicate that expression of a virally encoded superantigen by B cells and its subsequent recognition by T cells are essential steps for amplification of infection and virus transmission. Preliminary results suggest that superantigens may also be expressed during retroviral infection in humans.

Pyoderma gangrenosum: défi diagnostique et thérapeutique [Pyoderma gangrenosum: diagnostic and therapeutic challenge]

Pyoderma gangrenosum is a rare ulcerative disease associated with inflammatory bowel disease, arthritis or haematological malignancies. The diagnosis of Pyoderma gangrenosum is often delayed while consideration is given to the more likely diagnoses of wound breakdown or bacterial infection. The outcome depends on early diagnosis and on excellent collaboration between the surgical team and the infectious disease specialist. We present two puzzling cases of Pyoderma gangrenosum and discuss the physiopathology, the diagnosis strategy and the management. Le Pyoderma gangrenosum constitue une entité clinique méconnue, se présentant classiquement par des ulcérations cutanées inflammatoires et douloureuses. Le contexte clinique retrouve fréquemment une pathologie inflammatoire digestive, une néoplasie ou une atteinte rhumatologique concomitante. Le diagnostic est trop souvent tardif, après de multiples traitements antibiotiques et chirurgicaux, et nécessite une excellente coordination entre le médecin traitant, les équipes chirurgicales et les spécialistes des maladies infectieuses. Au travers de deux cas spectaculaires, nous rappelons quelques notions de base sur la physiopathologie, la présentation clinique et la prise en charge du Pyoderma gangrenosum.

Genetic and maternal contributions to offspring viability under different environmental conditions in various salmonids

Summary : Due to anthropogenic impacts and natural fluctuations, fish usually have to cope with constantly changing and often hostile environments. Whereas adult fish have various possibilities to counteract unfavourable environmental conditions, embryos have much fewer options. Besides by their developing immune system, they are protected by the egg envelopes and several immune substances provided by their mothers. In addition to this, they may also adjust their hatching timing in reaction to various risks. However, individuals may vary in their defensive potential. This variation may be either based on their genetics and/or on differential maternal investments and may be dependent on the experienced stress. Nevertheless, in fish, the impact of such parental contributions on embryo and/or juvenile viability is still poorly investigated. The main objective of this thesis was to investigate the importance of paternal (i.e. genetic) and maternal (i.e. genetic + egg investment) contributions to offspring viability under different environmental conditions and at different life stages. In order to investigate this, we used gametes of various salmonids for in vitro fertilisation experiments based on full-factorial breeding designs. The individual studies are summarised in the following chapters: In the first chapter, we tested the effectiveness of the embryonic immune system in Lake whitefish (Coregonus palaea). Namely, we investigated paternal and maternal contributions to the embryos' tolerance to different kinds of pathogen exposure. Additionally, we tested whether an early sub-léthal exposure has a positive or a negative effect on an embryo's susceptibility to later pathogen exposures with the same pathogen. We found that pre-challenged embryos were more susceptible to future challenges. Moreover, pathogen susceptibility was dependent on maternal investments and/or the embryos' own genetics, depending on the challenge level. Chapter 2 summarises a similar study with brown trout (Salmo trutta). In addition to the previously described investigations, we analysed if genetic effects on offspring viability are mediated either by parental MHC genotypes or relatedness based on neutral microsatellite markers, and we tested if males signal their genetic quality either by their body size or their melanin-based skin colouration. We found that embryo survival was lower at higher stress levels and dependent on the embryos' genetics. Addirionally, parents with similar and/or, very common MHC genotypes had higher offspring viabilities. Finally, darker males produced more viable offspring. In the first two chapters we investigated the embryos' defensive potential based on their immune system, i.e. their pathogen tolerance. In chapter 3 we investigate whether hatching timing of Lake whitefìsh (C. palaea) is dependent on parental contributions and/or on pathogen pressure, and whether there are parental-environmental interactions. We found that whitefish embryos hatch earlier under increasing pathogen pressure. Moreover, hatching timing was affected by embryo genetics and/or maternally provided resources, but the magnitude of the effect was dependent on the pathogen. pressure. We also found a significant paternal-environmental interaction, indicating that the hatching efficiency of a certain sib group is dependent on the pathogen environment. Chapter 4 describes an analogous study with brown trout (S. trutta), with similar findings. In the former chapters, we only looked at offspring performance during the embryonic period, and only under semi-natural conditions. In chapter 5 we now test the performance and viability of embryonic and juvenile brown trout (S. trutta) under natural conditions. To measure embryo viability, we put them in brood boxes, buried them in the gravel of a natural river, and analysed survival after several months. To investigate juvenile survival and performance, wé reared embryos under different stress levels in the laboratory and subsequently released the resulting hatchlings in to a closed river section. Juvenile size and survival was then determined one year later. Additionally, we investigated if sires differ in their genetic quality, determined by embryo and juvenile survival as well as juvenile size, and if they signal their quality by either body size or melanin-based body darkness. We found hat juvenile size was dependent on genetic effects and on maternal investment, whereas this was neither the case for embryo nor for juvenile survival. Additionally, we found that offspring of darker males grew larger, and larger juveniles had also an increased survival. Finally, we found acarry-over effect of the early non-lethal challenge: exposing embryos to higher stress levels resulted in smaller juveniles. To evaluate the long-term performance of differently treated groups, mark-recapture studies are inevitable. For this purpose, effective mass-marking techniques are essential. In chapter 6 we tested the suitability of the fluorescent pigment spray marking method for the mass marking of European graylings (Thymallus thymallus), with very promising results. Our in vitro fertilisation studies on whitefish may reveal new insights on potential genetic benefits of mate choice, but the mating system of whitefish under natural conditions is still poorly investigated. In order to study this, we installed underwater cameras at the spawning place of a Coregonus suidteri population, recorded the whole mating period and subsequently analysed the recordings. Confirmations of previous findings as well as exciting new observations are listed and discussed in chapter 7. Dus aux impacts anthropogéniques et aux fluctuations naturelles, les poissons doivent faire face à des environnements en perpétuel changement. Ces changements font que les poissons doivent s'adapter à de nouvelles situations, souvent hostiles pour eux. Les adultes ont différentes possibilités d'échapper à un environnement peu favorable, ce n'est par contre pas le cas des embryons. Les embryons sont protégés d'une part par leur système immunitaire en développement, d'autre part, par la coquille de l'eeuf et différentes substances immunitaires fournies par leur mère. De plus, ils sont capables d'influencer leur propre date d'éclosion en réponse à différents facteurs de stress. Malgré tout, les individus varient dans leur capacité à se défendre. Cette variation peut être basé sur des facteurs génétiques et/ou sur des facteurs maternels, et est dépendante du stress subi. Néanmoins, chez les poissons, l'impact de telles contributions parentales sur la survie d'embryons et/ou juvéniles est peu étudié. L'objectif principal de cette thèse a été d'approfondir les connaissances sur l'importance de la contribution paternelle (c.a.d. génétique) et maternelle (c.a.d. génétique + investissement dans l'oeuf) sur la survie des jeunes dans différentes conditions expérimentales et stades de vie. Pour faire ces analyses, nous avons utilisé des gamètes de divers salmonidés issus de croisements 'full-factorial'. Les différentes expériences sont résumées dans les chapitres suivants: Dans le premier chapitre, nous avons testé l'efficacité du système immunitaire des embryons chez les corégones (Coregonus palea). Plus précisément nous avons étudié la contribution paternelle et maternelle à la tolérance des embryons à différents niveaux de stress pathogène. Nous avons aussi testé, si une première exposition non létale à un pathogène avait un effet positif ou négatif sur la susceptibilité d'un embryon a une deuxième exposition au même pathogène. Nous avons trouvé que des embryons qui avaient été exposés une première fois étaient plus sensibles au pathogène par la suite. Mais aussi que la sensibilité au pathogène était dépendante de l'investissement de la mère et/ou des gènes de l'embryon, dépendamment du niveau de stress. Le deuxième chapitre résume une étude similaire avec des truites (Salmo truffa). Nous avons examiné, si la survie des jeunes variait sous différentes intensités de stress, et si la variance observée était due aux gènes des parents. Nous avons aussi analysé si les effets génétiques sur la survie des juvéniles étaient dus au MHC (Major Histocompatibility Complex) ou au degré de parenté des parents. De plus, nous avons analysé si les mâles signalaient leur qualité génétique par la taille du corps ou par leur coloration noire, due à la mélanine. On a trouvé que la survie des embryons était plus basse quand le niveau de stress était plus haut mais que la variation restait dépendante de la génétique des embryons. De plus, les parents avec des MHC similaires et/ou communs avaient des embryons avec une meilleure survie. Par contre, des parents avec un degré de parenté plus haut produisent des embryons avec une survie plus mauvaise. Finalement nous avons montré que les mâles plus foncés ont des embryons qui survivent mieux, mais que la taille des mâles n'a pas d'influence sur la survie de ces mêmes embryons. Dans les deux premiers chapitres, nous avons étudié le potentiel de défense des embryons basé sur leur système immunitaire, c.a.d. leur tolérance aux pathogènes. Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons à la date d'éclosion des corégones (C. palea), pour voir si elle est influencée par les parents ou par la pression des pathogènes, et si il y a une interaction entre ces deux facteurs. Nous avons trouvé que les jeunes naissent plus rapidement lorsque la pression en pathogènes augmente. La date d'éclosion est influencée par la génétique des embryons et/ou l'investissement des parents, mais c'est la magnitude des effets qui est dépendante de la pression du pathogène. Nous avons aussi trouvé une interaction entre l'effet paternel et l'environnement, ce qui indique que la rapidité d'éclosion de certains croisements est dépendante des pathogènes dans l'environnement. Le chapitre 4 décrit une étude analogue avec de truites (S. truffa), avec des résultats sitzimilaires. Dans les précédents chapitres nous nous sommes uniquement concentrés sur les performances des jeunes durant leur stade embryonnaire, et seulement dans des conditions semi naturelles. Dans le chapitre 5 nous testons la performance et la viabilité des embryons et de juvéniles de truites (S. truffa) dans des conditions naturelles. Nous avons trouvé que la taille des juvéniles était dépendante d'effets génétiques et de l'investissement maternel, mais ceci n'était ni les cas pour les survie des embryons et des juvéniles. De plus, nous avons trouvé que les jeunes des mâles plus foncés devenaient plus grands et que les grands ont un meilleur taux de survie. Finalement nous avons trouvé un 'carry-over effect' d'une première exposition non létale à un pathogène: exposer des embryons à des plus hauts niveaux de stress donnait des juvéniles plus petits. Pour évaluer la performance à long terme de groupes traités dé manières différentes, une méthode de marquage-recapture est inévitable. Pour cette raison, des techniques de marquage en masse sont nécessaires. Dans le chapitre 6, nous avons testé l'efficacité de la technique `fluorescent pigment spray marking' pour le marquage en masse de l'Ombre commun (Thymallus thymallus), avec des résultats très prometteurs. Les études de fertilisations in vitro avec les corégones nous donnent une idée du potentiel bénéfice génétique que représente la sélection d'un bon partenaire, même si le système d'accouplement des corégones en milieu naturel reste peu connu. Pour combler cette lacune, nous avons installé des caméras sous-marines autour de la frayère d'une population de corégones (C. suidteri), nous avons enregistré toute la période de reproduction et nous avons analysé les données par la suite. Ainsi, nous avons été capables de confirmer bien des résultats trouvés précédemment, mais aussi de faire de nouvelles observations. Ces résultats sont reportés dans le septième chapitre, où elles sont comparées avec des observations antérieures.

De Novo Assembly of the Pneumocystis jirovecii Genome from a Single Bronchoalveolar Lavage Fluid Specimen from a Patient.

ABSTRACT Pneumocystis jirovecii is a fungus that causes severe pneumonia in immunocompromised patients. However, its study is hindered by the lack of an in vitro culture method. We report here the genome of P. jirovecii that was obtained from a single bronchoalveolar lavage fluid specimen from a patient. The major challenge was the in silico sorting of the reads from a mixture representing the different organisms of the lung microbiome. This genome lacks virulence factors and most amino acid biosynthesis enzymes and presents reduced GC content and size. Together with epidemiological observations, these features suggest that P. jirovecii is an obligate parasite specialized in the colonization of human lungs, which causes disease only in immune-deficient individuals. This genome sequence will boost research on this deadly pathogen. IMPORTANCE Pneumocystis pneumonia is a major cause of mortality in patients with impaired immune systems. The availability of the P. jirovecii genome sequence allows new analyses to be performed which open avenues to solve critical issues for this deadly human disease. The most important ones are (i) identification of nutritional supplements for development of culture in vitro, which is still lacking 100 years after discovery of the pathogen; (ii) identification of new targets for development of new drugs, given the paucity of present treatments and emerging resistance; and (iii) identification of targets for development of vaccines.

Advances in vaccination against Helicobacter pylori.

A vaccination against Helicobacter pylori may represent both prophylactic and therapeutic approaches to the control of H. pylori infection. Different protective H. pylori-derived antigens, such as urease, vacuolating cytotoxin A, cytotoxin-associated antigen, neutrophil-activating protein and others can be produced at low cost in prokaryote expression systems and most of these antigens have already been administered to humans and shown to be safe. The recent development by Graham et al. of the model of H. pylori challenge in humans, the recent published clinical trials and the last insight generated in animal models of H. pylori infection regarding the immune mechanisms leading to vaccine-induced Helicobacter clearance will facilitate the evaluation of immunogenicity and efficacy of H. pylori vaccine candidates in Phase II and III clinical trials.

Immune responses to airborne fungi and non-invasive airway diseases.

Inhalation of fungal particles is a ubiquitous way of exposure to microorganisms during human life; however, this exposure may promote or exacerbate respiratory diseases only in particular exposure conditions and human genetic background. Depending on the fungal species and form, fungal particles can induce symptoms in the lung by acting as irritants, aeroallergens or pathogens causing infection. Some thermophilic species can even act in all these three ways (e.g. Aspergillus, Penicillium), mesophilic species being only involved in allergic and/or non-allergic airway diseases (e.g. Cladosporium, Alternaria, Fusarium). The goal of the present review is to present the current knowledge on the interaction between airborne fungal particles and the host immune system, to illustrate the differences of immune sensing of different fungal species and to emphasise the importance of conducting research on non-conventional mesophilic fungal species. Indeed, the diversity of fungal species we inhale and the complexity of their composition have a direct impact on fungal particle recognition and immune system decision to tolerate or respond to those particles, eventually leading to collateral damages promoting airway pathologies.

Saponins from the Spanish saffron Crocus sativus are efficient adjuvants for protein-based vaccines.

Protein and peptide-based vaccines provide rigorously formulated antigens. However, these purified products are only weakly immunogenic by themselves and therefore require the addition of immunostimulatory components or adjuvants in the vaccine formulation. Various compounds derived from pathogens, minerals or plants, possess pro-inflammatory properties which allow them to act as adjuvants and contribute to the induction of an effective immune response. The results presented here demonstrate the adjuvant properties of novel saponins derived from the Spanish saffron Crocus sativus. In vivo immunization studies and tumor protection experiments unambiguously establish the value of saffron saponins as candidate adjuvants. These saponins were indeed able to increase both humoral and cellular immune responses to protein-based vaccines, ultimately providing a significant degree of protection against tumor challenge when administered in combination with a tumor antigen. This preclinical study provides an in depth immunological characterization of a new saponin as a vaccine adjuvant, and encourages its further development for use in vaccine formulations.

Ex vivo analysis of human antigen-specific CD8+ T-cell responses: quality assessment of fluorescent HLA-A2 multimer and interferon-gamma ELISPOT assays for patient immune monitoring.

The authors developed a standardized approach for immune monitoring of antigen-specific CD8+ T cells within peripheral blood lymphocytes (PBLs) that combines direct ex vivo analysis of Melan-A/MART-1 and influenza-specific CD8+ T cells with HLA-A2/peptide multimers and interferon-gamma ELISPOT assays. Here the authors assessed the quality of results obtained with 180 PBLs from healthy donors and melanoma patients. Reproducibility of the multimer assay was good (average of 15% variation). In the absence of in vivo antigen-specific T-cell responses, physiologic fluctuations of multimer-positive T cells was low, with variation coefficients of 20% for Melan-A and 28% for influenza-specific T cells. In contrast, patients with vaccination-induced T-cell responses had significantly increased T-cell frequencies clearly exceeding physiologic fluctuations. Comparable results were obtained with ELISPOT assays. In conclusion, this approach is well suited to assess T-cell responses as biologic endpoints in clinical vaccine studies.

Secretory component: a new role in secretory IgA-mediated immune exclusion in vivo.

Secretory immunoglobulin (Ig) A (SIgA) is essential in protecting mucosal surfaces. It is composed of at least two monomeric IgA molecules, covalently linked through the J chain, and secretory component (SC). We show here that a dimeric/polymeric IgA (IgA(d/p)) is more efficient when bound to SC in protecting mice against bacterial infection of the respiratory tract. We demonstrate that SC ensures, through its carbohydrate residues, the appropriate tissue localization of SIgA by anchoring the antibody to mucus lining the epithelial surface. This in turn impacts the localization and the subsequent clearance of bacteria. Thus, SC is directly involved in the SIgA function in vivo. Therefore, binding of IgA(d/p) to SC during the course of SIgA-mediated mucosal response constitutes a crucial step in achieving efficient protection of the epithelial barrier by immune exclusion.

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.

Antibody-Mediated Trapping of Helminth Larvae Requires CD11b and Fcγ Receptor I.

Infections with intestinal helminths severely impact on human and veterinary health, particularly through the damage that these large parasites inflict when migrating through host tissues. Host immunity often targets the motility of tissue-migrating helminth larvae, which ideally should be mimicked by anti-helminth vaccines. However, the mechanisms of larval trapping are still poorly defined. We have recently reported an important role for Abs in the rapid trapping of tissue-migrating larvae of the murine parasite Heligmosomoides polygyrus bakeri. Trapping was mediated by macrophages (MΦ) and involved complement, activating FcRs, and Arginase-1 (Arg1) activity. However, the receptors and Ab isotypes responsible for MΦ adherence and Arg1 induction remained unclear. Using an in vitro coculture assay of H. polygyrus bakeri larvae and bone marrow-derived MΦ, we now identify CD11b as the major complement receptor mediating MΦ adherence to the larval surface. However, larval immobilization was largely independent of CD11b and instead required the activating IgG receptor FcγRI (CD64) both in vitro and during challenge H. polygyrus bakeri infection in vivo. FcγRI signaling also contributed to the upregulation of MΦ Arg1 expression in vitro and in vivo. Finally, IgG2a/c was the major IgG subtype from early immune serum bound by FcγRI on the MΦ surface, and purified IgG2c could trigger larval immobilization and Arg1 expression in MΦ in vitro. Our findings reveal a novel role for IgG2a/c-FcγRI-driven MΦ activation in the efficient trapping of tissue-migrating helminth larvae and thus provide important mechanistic insights vital for anti-helminth vaccine development.