树突状细胞亚群在SIVmac239感染中国恒河猴中数量、表型和功能变化及其机制的研究

本论文主要由3 个相对独立的部分组成：中国恒河猴单核细胞来源的树突 状细胞的表型及功能研究；外周血DC 亚群在SIVmac239 感染的中国恒河猴中 数量及细胞因子的变化以及急性感染期SIVmac239 对中国恒河猴外周血DC 亚 群的凋亡和免疫表型的影响。 非人灵长类动物是人类的近亲，由于在组织结构、免疫、生理和代谢等诸 多方面与人类高度近似，科学界较普遍地利用非人灵长类作为动物模型来进行 艾滋病（AIDS）的发病机制和疫苗研究。中国恒河猴发病缓慢，更适合于HIV 感染的相关研究。在本研究中，我们在体外成功培养了中国恒河猴单核细胞来 源的树突状细胞（monocyte derived dendritic cells，MDDC），并测定其表型和免 疫刺激功能。通过GM-CSF 和IL-4 共同刺激培养单核细胞6 天以后便获得了未 成熟MDDC，随后加入IL-1β、PGE2、LPS 和TNF-α 联合刺激MDDC 成熟。 成熟的MDDC 上调了共刺激分子和CD83 的表达，具有很强的刺激T 淋巴细胞 增殖的能力并分泌大量的IL-12。本研究为后续的DC 疫苗研究奠定了基础。 我们实验室建立了SIVmac239 感染的中国恒河猴动物模型。以该模型为依 托，我们研究了外周血中DC 亚群在急性感染期以及慢性感染期的数量、表型 及功能变化。DC 作为最重要的连接先天免疫与获得性免疫的抗原递呈细胞， 在AIDS 发病进程中扮演着重要的角色。研究发现AIDS 患者血液和淋巴结中 髓样DC（myeloid DC，mDC）和浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）会随 着感染的进程而减少，并且伴随着功能损伤。本论文通过研究发现，中国恒河 猴的DC 亚群数量在感染后尽管波动十分剧烈，但并没有显著性地增加或减少， 中文摘要 2 在后期DC 数量能够回升到正常的范围之类，这种回升不同于印度恒河猴，很 可能是中国恒河猴缓慢发病的原因之一。进一步通过研究体外刺激DC 亚群分 泌的细胞因子，我们发现在急性感染期，pDC 分泌的IFN-α 显著提高，并很可 能刺激mDC 成熟并促进了IL-12 的分泌。早期大量细胞因子的分泌有助于控制 病毒复制，但同时也激起了整个免疫系统的活化，促进了疾病进程。而在整个 感染阶段，IFN-α 与CD4+ T 细胞呈正相关，而与病毒载量呈负相关，表明了 IFN-α 对于延缓疾病进程具有重要的意义。 我们测定了急性感染期DC 亚群受病毒影响而发生的表型变化，发现pDC 更容易受到病毒影响而发生凋亡，这可能与pDC 高表达SIV 受体CD4 和CCR5 有关。在感染过程中，尽管mDC 和pDC 都显著地下调了CD4 表达，而上调了 CCR5 的表达，不过仅发现pDC CD4 的表达与病毒载量呈负相关，而CCR5 的 表达与病毒载量呈正相关。在此过程中DC 亚群都会因为病毒的影响而活化， 继而提高CCR7 的表达。同时无论mDC 还是pDC，其表达的CD80 和CD86 都与病毒载量呈正相关。在早期感染中，DC 的活化促使整个免疫系统针对病 毒发挥免疫反应，对于控制疾病发展具有重要意义。

Growth hormone mitigates against lethal irradiation and enhances hematologic and immune recovery in mice and nonhuman primates.

Medications that can mitigate against radiation injury are limited. In this study, we investigated the ability of recombinant human growth hormone (rhGH) to mitigate against radiation injury in mice and nonhuman primates. BALB/c mice were irradiated with 7.5 Gy and treated post-irradiation with rhGH intravenously at a once daily dose of 20 microg/dose for 35 days. rhGH protected 17 out of 28 mice (60.7%) from lethal irradiation while only 3 out of 28 mice (10.7%) survived in the saline control group. A shorter course of 5 days of rhGH post-irradiation produced similar results. Compared with the saline control group, treatment with rhGH on irradiated BALB/c mice significantly accelerated overall hematopoietic recovery. Specifically, the recovery of total white cells, CD4 and CD8 T cell subsets, B cells, NK cells and especially platelets post radiation exposure were significantly accelerated in the rhGH-treated mice. Moreover, treatment with rhGH increased the frequency of hematopoietic stem/progenitor cells as measured by flow cytometry and colony forming unit assays in bone marrow harvested at day 14 after irradiation, suggesting the effects of rhGH are at the hematopoietic stem/progenitor level. rhGH mediated the hematopoietic effects primarily through their niches. Similar data with rhGH were also observed following 2 Gy sublethal irradiation of nonhuman primates. Our data demonstrate that rhGH promotes hematopoietic engraftment and immune recovery post the exposure of ionizing radiation and mitigates against the mortality from lethal irradiation even when administered after exposure.

Characterization of B cells in muscle-specific kinase antibody myasthenia gravis.

OBJECTIVE: To characterize B-cell subsets in patients with muscle-specific tyrosine kinase (MuSK) myasthenia gravis (MG). METHODS: In accordance with Human Immunology Project Consortium guidelines, we performed polychromatic flow cytometry and ELISA assays in peripheral blood samples from 18 patients with MuSK MG and 9 healthy controls. To complement a B-cell phenotype assay that evaluated maturational subsets, we measured B10 cell percentages, plasma B cell-activating factor (BAFF) levels, and MuSK antibody titers. Immunologic variables were compared with healthy controls and clinical outcome measures. RESULTS: As expected, patients treated with rituximab had high percentages of transitional B cells and plasmablasts and thus were excluded from subsequent analysis. The remaining patients with MuSK MG and controls had similar percentages of total B cells and naïve, memory, isotype-switched, plasmablast, and transitional B-cell subsets. However, patients with MuSK MG had higher BAFF levels and lower percentages of B10 cells. In addition, we observed an increase in MuSK antibody levels with more severe disease. CONCLUSIONS: We found prominent B-cell pathology in the distinct form of MG with MuSK autoantibodies. Increased BAFF levels have been described in other autoimmune diseases, including acetylcholine receptor antibody-positive MG. This finding suggests a role for BAFF in the survival of B cells in MuSK MG, which has important therapeutic implications. B10 cells, a recently described rare regulatory B-cell subset that potently blocks Th1 and Th17 responses, were reduced, which suggests a potential mechanism for the breakdown in immune tolerance in patients with MuSK MG.

Metabolic regulation of T lymphocytes.

T cell activation leads to dramatic shifts in cell metabolism to protect against pathogens and to orchestrate the action of other immune cells. Quiescent T cells require predominantly ATP-generating processes, whereas proliferating effector T cells require high metabolic flux through growth-promoting pathways. Further, functionally distinct T cell subsets require distinct energetic and biosynthetic pathways to support their specific functional needs. Pathways that control immune cell function and metabolism are intimately linked, and changes in cell metabolism at both the cell and system levels have been shown to enhance or suppress specific T cell functions. As a result of these findings, cell metabolism is now appreciated as a key regulator of T cell function specification and fate. This review discusses the role of cellular metabolism in T cell development, activation, differentiation, and function to highlight the clinical relevance and opportunities for therapeutic interventions that may be used to disrupt immune pathogenesis.

Synovial membrane immunohistology in early untreated juvenile idiopathic arthritis: differences between clinical subgroups

Abstract: Objective Juvenile idiopathic arthritis (JIA) consists of a heterogeneous group of inflammatory disorders, within which there are a number of clinical subgroups. Diagnosis and assignment to a particular subgroup can be problematical and more concise methods of subgroup classification are required. This study of the synovial membrane characterises the immunohistochemical features in early untreated, newly diagnosed JIA and compares findings with disease subgroup at 2 years.

Methods: 42 patients with newly diagnosed untreated JIA underwent synovial biopsy before the administration of steroids or disease-modifying antirheumatic drugs. Patients were classified as either polyarticular, persistent oligoarticular or extended-to-be oligoarticular. The location and semiquantitative analysis of T-cell subsets, B cells, macrophages and blood vessels were determined using immunohistochemistry.

Results: Synovial hyperplasia varied significantly between the three groups
(p<0.0001). There was a significant difference in the CD3 T-cell population between the three groups (p=0.004) and between the extended-to-be and persistent group (p=0.032). CD4 expression was significantly higher in the poly and extended-to-be oligo groups (p=0.002), again the extended-to-be group had more CD4 T cells than the persistent group (p=0.008). B-cell infiltrates were more marked in the polyarticular group and were significantly higher in the extended-to-be group compared with the persistent group (p=0.005). Vascularisation was more pronounced in the polyarticular and extended-to-be oligoarticular groups, the extended-to-be group had significantly more vascularisation than the persistent group (p=0.0002).

Conclusions: There are significant differences in the histomorphometric features of synovial tissue between patient subgroups. Immunohistological examination of synovial membrane biopsies may provide further insight into early disease processes in JIA.

Changes in natural killer cells, the CD57CD8 subset, and related cytokines in healthy aging

Aging has been shown to be accompanied by various changes in the lymphocyte subset distribution in the elderly. We have investigated more fully, and in a large number of subjects, age-related changes within several subpopulations bearing natural killer (NK) cell-associated surface antigens and changes in several cytokines involved in NK cell expansion. A total of 229 healthy subjects from all decades of life from 20 to 98 years of age was included in this cross-sectional study. A significant increase with age was found in both the absolute counts and the proportions of CD3-CD(16+56)+, CD3+CD(16+56)+, CD57+CD8+, CD57+CD8(low)+, and CD57+CD8- cells, whereas the CD57+CD8(high)+ subset, which may represent the cytolytic T cell population more precisely, showed less change with age. Some evidence is also provided to suggest that these expanded NK cell populations are in an activated state. Soluble IL-2 receptor levels were also found to increase significantly with age and correlated with certain NK cell subsets. Although the functions of some of these subsets remain to be elucidated, their expansion in the elderly may represent a remodeling of the immune system with increasing age, with an increase in non-MHC-restricted cells perhaps compensating for the previously reported decline in T and B cells in the elderly. Alternatively, increased numbers of these cells may be a direct result of cytokine dysregulation or increased antigenic or neoplastic cell challenge.

The role of Notch in the differentiation of CD4⁺ T helper cells.

CD4⁺ T helper cells are playing critical roles in host defense to pathogens and in the maintenance of immune homeostasis. Naïve CD4⁺T cells, upon antigen-specific recognition, receive signals to differentiate into distinct effector T helper cell subsets characterized by their pattern of cytokine production and specific immune functions. A tight balance between these different subsets ensures proper control of the immune response. There is increasing evidence revealing an important role for Notch signaling in the regulation of CD4⁺T helper cell differentiation or function in the periphery. However, the exact mechanisms involved remain unclear and appear contradictory. In this review, we summarize current knowledge and discuss recent advances in the field to reconcile different views on the role of Notch signaling in the differentiation of functional T helper subsets.

Human effector CD8+ T lymphocytes express TLR3 as a functional coreceptor.

TLR are evolutionarily conserved molecules that play a key role in the initiation of innate antimicrobial immune responses. Through their influence on dendritic cell maturation, these receptors are also thought to indirectly shape the adaptive immune response. However, no data are currently available regarding both TLR expression and function in human CD8+ T cell subsets. We report that a subpopulation of CD8+ T cells, i.e., effector, but neither naive nor central memory cells, constitutively expresses TLR3. Moreover, the ligation of the receptor by a specific agonist in TLR3-expressing CD8+ T cells increased IFN-gamma secretion induced by TCR-dependent and -independent stimulation, without affecting proliferation or specific cytolytic activity. These results thereby suggest that TLR3 ligands can not only indirectly influence the adaptive immune response through modulation of dendritic cell activation, but also directly increase IFN-gamma production by Ag-specific CD8+ T cells. Altogether, the present work might open new perspectives for the use of TLR ligands as adjuvants for immunotherapy.

Secretory IgA's complex roles in immunity and mucosal homeostasis in the gut.

Secretory IgA (SIgA) serves as the first line of defense in protecting the intestinal epithelium from enteric toxins and pathogenic microorganisms. Through a process known as immune exclusion, SIgA promotes the clearance of antigens and pathogenic microorganisms from the intestinal lumen by blocking their access to epithelial receptors, entrapping them in mucus, and facilitating their removal by peristaltic and mucociliary activities. In addition, SIgA functions in mucosal immunity and intestinal homeostasis through mechanisms that have only recently been revealed. In just the past several years, SIgA has been identified as having the capacity to directly quench bacterial virulence factors, influence composition of the intestinal microbiota by Fab-dependent and Fab-independent mechanisms, promote retro-transport of antigens across the intestinal epithelium to dendritic cell subsets in gut-associated lymphoid tissue, and, finally, to downregulate proinflammatory responses normally associated with the uptake of highly pathogenic bacteria and potentially allergenic antigens. This review summarizes the intrinsic biological activities now associated with SIgA and their relationships with immunity and intestinal homeostasis.

Hypocretin (orexin) biology and the pathophysiology of narcolepsy with cataplexy.

The discovery of hypocretins (orexins) and their causal implication in narcolepsy is the most important advance in sleep research and sleep medicine since the discovery of rapid eye movement sleep. Narcolepsy with cataplexy is caused by hypocretin deficiency owing to destruction of most of the hypocretin-producing neurons in the hypothalamus. Ablation of hypocretin or hypocretin receptors also leads to narcolepsy phenotypes in animal models. Although the exact mechanism of hypocretin deficiency is unknown, evidence from the past 20 years strongly favours an immune-mediated or autoimmune attack, targeting specifically hypocretin neurons in genetically predisposed individuals. These neurons form an extensive network of projections throughout the brain and show activity linked to motivational behaviours. The hypothesis that a targeted immune-mediated or autoimmune attack causes the specific degeneration of hypocretin neurons arose mainly through the discovery of genetic associations, first with the HLA-DQB1*06:02 allele and then with the T-cell receptor α locus. Guided by these genetic findings and now awaiting experimental testing are models of the possible immune mechanisms by which a specific and localised brain cell population could become targeted by T-cell subsets. Great hopes for the identification of new targets for therapeutic intervention in narcolepsy also reside in the development of patient-derived induced pluripotent stem cell systems.

Études sur le rôle d’IL-18 dans l’immunopathogénèse du SIDA

Le virus de l’immunodéficience humaine ou VIH est l’agent qui cause le SIDA. Le VIH donne lieu à une dérégulation dans la production de certaines cytokines qui ont un rôle immunologique très important chez les patients infectés. L’IL-18, autrement nommé facteur inducteur d’IFN-γ, est une cytokine pro-inflammatoire qui affecte le système immunitaire de façon importante. Son activité est régulée par l’"IL-18 Binding Protein" (IL-18BP), une autre cytokine qui se lie avec l’IL-18 et inhibe son activité biologique. Des études ultérieures ont montré des niveaux élevés d’Il-18 chez les patients infectés par le VIH par rapport aux personnes saines. Cependant, aucune étude n’a été réalisée concernant la production d’IL-18BP chez ces patients. Due à sa relevance dans la régulation de l’IL-18, nous avons étudié l’effet de l’infection par le VIH sur l’équilibre entre ces deux facteurs et l’impact de cet équilibre sur l’homéostasie des cellules NK. Nous avons mesuré les taux de l’IL-18 et de l’IL-18BP circulantes dans les sérums des patients infectés par le VIH en les comparants avec le même nombre de personnes saines et séronégatives. Nous avons aussi déterminé le nombre total des différents sous-types de cellules NK et analysé l’activité des cellules NK (Natural Killer). Finalement nous avons cherché à déterminer si l’IL-18 pouvait induire l’apoptose des cellules NK en activant l’expression de Fas ligand. Nos résultats nous démontrent que les patients infectés par le VIH ont trois fois plus d’IL-18 que les donneurs sains. Cependant les niveaux d’IL-18BP sont plus bas chez les patients infectés comparés aux donneurs sains. Alors, le ratio IL-18/IL-18BP est augmenté chez les patients infectés, ce qui entraîne une grande quantité d’IL-18 libre et biologiquement active circulante dans leur organisme. Nos études démontrent que chez ces patients, les concentrations d’IL-18 sont en corrélation négative avec l’activité cytotoxique de leurs cellules NK. Nos études in vitro démontrent que le traitement des cellules NK par l’IL-18 induit de façon fratricide leur apoptose en augmentant l’expression de Fas ligand. Finalement, cette production non coordonnée de ces deux facteurs pourrait contribuer à une immunopathologie induite par l’IL-18 en entraînant une apoptose fratricide des cellules NK qui possèdent un rôle important dans la réponse antivirale. Le dérèglement de l’homéostasie des cellules NK pourrait donc contribuer à la pathogenèse induite par le VIH.

Expression des SOCS-1 et SOCS-3 par les lymphocytes T humains en réponse à des cytokines immuno-modulatrices

Les cytokines jouent un rôle fondamental dans la régulation des processus biologiques via la cascade de signalisation JAK-STAT. Les « Suppressors of Cytokine Signalling » (SOCS), protéines intracellulaires, inhibent la voie JAK-STAT. Plusieurs études supportent leur implication dans des maladies immunitaires, mais peu d’informations sont disponibles sur leur expression par les lymphocytes T humains. Nous postulons que les cytokines Interféron-β(IFN-β) et Interleukine-27 (IL-27), dotées d’un potentiel immuno-régulateur, ont des rôles bénéfiques via l’induction des SOCS. L’impact de l’IFN-β et l’IL-27 sur l’expression des SOCS-1 et SOCS-3 par des cellules T CD8 et CD4 humaines a été étudié en utilisant des cellules sanguines de donneurs sains. L’expression de ces régulateurs a été évaluée aux niveaux de l’ARNm par qRT-PCR et protéique par immunocytochimie. Les SOCS-1 et SOCS-3 ont été rapidement induits en ARNm dans les deux types cellulaires en réponse à l’IFN-β ou l’IL-27 et une augmentation de l’expression a été confirmée au niveau protéique. Afin de mimer les thérapies à base d’IFN-β, les cellules T ont été exposées chroniquement à l’IFN-β. Après chaque ajout de cytokine les cellules T ont augmenté l’expression du SOCS-1, sans moduler le SOCS-3. L’IL-27 a induit les SOCS-1 et SOCS-3 préférentiellement dans les cellules T CD8 ; ceci corrèle avec des résultats du laboratoire démontrant une plus petite expression des récepteurs à l’IL-27 par les lymphocytes T CD4 que les CD8. Notre projet a permis d’élucider l’expression des SOCS dans deux populations de cellules T et de clarifier les mécanismes d’actions de l’IFN-β et l’IL-27.

L’influence du réseau de chimiokines sur les lymphocytes T dans le contexte de l’infection à virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1)

Les chimiokines et leurs récepteurs respectifs jouent un rôle important dans l’immunité innée et adaptative. Les récepteurs de chimiokines identifient des cellules T CD4+ avec potentiel de migration dans des tissus spécifiques et à fonctionnalité distincte du point de vue de la spécificité antigénique et de la production de cytokines. L’identité de la population des cellules T CD4+ susceptibles versus résistantes à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) reste mal définie. Le recrutement dans les muqueuses intestinales d’un excès de cellules T effectrices (CD8+) comparé aux cellules cibles (CD4+) représente un bon pronostic de l’infection par le virus de l’immunodéficience simienne (VIS), tandis que la déplétion des cellules Th17 dans les tissus lymphoïdes associés au tractus gastro-intestinal (GALT) est un marqueur de la progression de l’infection à VIH. L’effet régulateur des chimiokines sur l’activation de la réplication virale dans différentes sous-populations cellulaires T CD4+ reste peu étudié. Ce projet de maîtrise est divisé en 3 parties: (1) l’identification des récepteurs de chimiokines CCR4, CXCR3 et CCR6 comme marqueurs de surfaces des sous populations T CD4+ avec susceptibilité distincte à l’infection par le VIH; (2) la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules T CD4+ et T CD8+ spécifiques au VIH de sujets à progression lente vers le stade sida (LTNP); et (3) les effets des chimiokines ligands de CCR4, CXCR3 et CCR6 sur l’activation cellulaire et la réplication virale in vitro. Nos résultats démontrent que les cellules T CD4+ CCR4+CCR6+ (profile cytokinique Th17) et CXCR3+CCR6+ (profile cytokinique Th1/Th17) sont hautement permissives à l’infection par le VIH. Nous proposons également de nouveaux corrélats de protection immunitaire contre le VIH chez les sujets LTNP: (i) le potentiel de co-localisation dans les muqueuses intestinales des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH via l’intégrine β7, (ii) le ratio élevé entre les cellules T effectrices (CD8+) versus les cellules cibles (CD4+) spécifiques au VIH, (iii) le profil cytokinique Th17 et (iv) la capacité des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH à produire des ligands de CCR5 bloquant l’entrée virale. Finalement, nos résultats sur l’effet co-stimulateur des chimiokines sur les cellules T et leurs effets opposés sur la réplication virale démontrent l’implication du réseau des chimiokines dans la régulation de la pathogenèse de l’infection à VIH.

Exploration fonctionnelle des réponses cellulaires T CD4+ et CD8+ dans l’infection par le VIH-1

L’infection par le VIH-1 est caractérisée par une déplétion progressive des cellules T CD4+ ainsi que par un dysfonctionnement des cellules T qui, en l’absence de traitements anti-rétroviraux, conduit inéluctablement à la progression de la maladie vers le stade SIDA. Certains des mécanismes impliqués dans ce dysfonctionnement de la réponse cellulaire T ont été élucidés et ont révélé un rôle important de la molécule PD-1 dans l’exhaustion des cellules T en phase chronique de l’infection. En effet, des niveaux élevés de PD-1 ont été associés à une charge virale élevée ainsi qu’à une diminution de la production de cytokines et de la capacité de proliférer des cellules T spécifiques du virus. De plus, bloquer in vitro l’interaction de PD-1 avec son ligand PD-L1 en utilisant un anticorps bloquant rétabli la fonction de ces cellules. De façon intéressante, notre groupe ainsi que d’autres équipes, ont montré que l’expression de PD-1 était non seulement augmentée sur les cellules spécifiques de l’antigène mais aussi sur les cellules T totales. Cependant, peu de choses sont connues quant à l’impact de l’expression de PD-1 sur le renouvellement et la différenciation des cellules T qui expriment PD-1, et ce au cours de l’infection. L’expression de PD-1 n’a notamment pas été étudiée en phase aigue de l’infection. Nous montrons clairement que, aussi bien chez les individus en phase aigue qu’en phase chronique de l’infection, l’expression de PD-1 est augmentée sur toutes les sous-populations T, y compris les cellules naïves. Nous avons également mis en relief une distribution anormale des sous-populations T, ces cellules ayant un phénotype plus différencié, et ce à tous les stades de la maladie. Dans cette thèse, nous discutons le rôle possible de PD-1 dans l’homéostasie des cellules T chez les individus infectés par le VIH-1. En étudiant la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection, nous avons trouvé que les sous-populations T CD8+ des individus récemment infectés exprimaient moins de PD-1 que celles des individus à un stade plus avancé de la maladie. Ces niveaux plus élevés de PD-1 sur les cellules T CD8+ en phase chronique sont associés à des niveaux réduits de prolifération in vivo – comme mesuré par l’expression de Ki67 – suggérant que l’expression de PD-1 est partiellement impliquée dans cette perte de fonction des cellules T CD8+. De plus, les cellules naïves s’accumulent en fréquence lors de la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection. Considérant que les cellules naïves expriment déjà des hauts niveaux de PD-1, nous avons émis l’hypothèse que l’activation initiale des cellules T chez les individus chroniquement infectés est affectée. En résumé, nous proposons un modèle où des hauts niveaux d’expression de PD-1 sont associés à (1) un dysfonctionnement de la réponse cellulaire T CD8+ et (2) un défaut d’activation des cellules naïves ce qui contribue non seulement à la progression de la maladie mais aussi ce qui va limiter l’efficacité de potentiels vaccins dans l’infection par le VIH-1 en empêchant toute nouvelle réponse d’être initiée. Afin de mieux disséquer la réponse immunitaire mise en place lors d’une infection comme celle du VIH-1, nous avons développé un outil qui permet de détecter les cellules T CD4+ i.e. des tétramères de CMH de classe II. Ces réactifs ont pour but d’augmenter l’avidité du CMH de classe II pour son ligand et donc de détecter des TCR de faible affinité. Dans cette thèse, nous décrivons une méthode originale et efficace pour produire diverses molécules de HLA-DR liant de façon covalente le peptide antigénique. Mieux déterminer les mécanismes responsables de l’exhaustion des cellules T dans l’infection par le VIH-1 et de la progression de la maladie, ainsi que développer des outils de pointe pour suivre ces réponses T, est central à une meilleure compréhension de l’interaction entre le virus et le système immunitaire de l’hôte, et permettra ainsi le développement de stratégies pertinentes pour lutter contre l’infection par le VIH-1.

Études sur la dérégulation des cytokines et des cellules Natural Killer chez les patients infectés par le VIH-1

La prolifération, la différenciation ainsi que les fonctions des cellules du système immunitaire sont contrôlées en partie par les cytokines. Lors de l’infection par le VIH-1, les défauts observés dans les fonctions, la maintenance, ainsi que la consistance des cellules du système immunitaire sont en large partie attribués à une production altérée des cytokines et à un manque d’efficacité au niveau de leurs effets biologiques. Durant ces études, nous nous sommes intéréssés à la régulation et aux fonctions de deux cytokines qui sont l’IL-18 et l’IL-21. Nous avons observé une corrélation inversée significative entre les concentrations sériques d’IL-18 et le nombre des cellules NK chez les patients infectés par le VIH-1. Nos expériences in vitro ont démontré que cette cytokine induit l’apoptose des cellules NK primaires et que cette mort peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques pour FasL et TNF-α. Cette mort cellulaire est due à l’expression de FasL sur les cellules NK et à la production de TNF-α par ces cellules. L’IL-18 augmente aussi la susceptibilité à la mort des cellules NK par un stimulus pro-apoptotique, en diminuant l’expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-XL. Nous démontrons aussi que, contrairement à l’IL-18, les niveaux d’IL-18BP sont plus faibles dans les sérum de patients infectés. Ceci résulte sur une production non coordonnée de ces deux facteurs, aboutissant à des niveaux élevés d’IL-18 libre et biologiquement active chez les patients infectés. L’infection de macrophages in vitro induit la production d’IL-18 et réduit celle d’IL-18BP. De plus, l’IL-10 et le TGF-β, dont les concentrations sont élevées chez les patients infectés, réduisent la production d’IL-18BP par les macrophages in vitro. Finalement, nous démontrons que l’IL-18 augmente la réplication du VIH-1 dans les lymphocytes T CD4+ infectés. Les niveaux élevés d’IL-18 libres et biologiquement actives chez les patients infectés contribuent donc à l’immuno-pathogénèse induite par le VIH-1 en perturbant l’homéostasie des cellules NK ainsi qu’en augmentant la réplication du virus chez les patients. Ces études suggèrent donc la neutralisation des effets néfastes de l’IL-18 en utilisant son inhibiteur naturel soit de l’IL-18BP exogène. Ceci permettrait de moduler l’activité de l’IL-18 in vivo à des niveaux souhaitables. L’IL-21 joue un rôle clef dans le contrôle des infections virales chroniques. Lors de ces études, nous avons déterminé la dynamique de la production d’IL-21 lors de l’infection par le VIH-1 et sa conséquence sur la survie des cellules T CD4+ et la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1. Nous avons démontré que sa production est compromise tôt au cours de l’infection et que les concentrations d’IL-21 corrèlent avec le compte de cellules T CD4+ chez les personnes infectées. Nos études ont démontré que le traitement antirétroviral restaure partiellement la production d’IL-21. De plus, l’infection par le VIH-1 de cellules T CD4+ humaines inhibe sa production en réduisant l’expression du facteur de transcription c-Maf. Nous avons aussi démontré que la fréquence des cellules T CD4+ spécifiques au VIH-1 qui produisent de l’IL-21 est réduite chez les patients virémiques. Selon nos résultats, l’IL-21 empêche l’apoptose spontanée des cellules T CD4+ de patients infectés et l’absence d’IL-21 réduit la fréquence des cellules T CD8+ spécifiques au VIH-1 chez ces patients. Nos résultats démontrent que l'IL-21R est exprimé de façon égale sur tous les sous-types de cellules NK chez les donneurs sains et chez les patients infectés. L’IL-21 active les protéines STAT-3, MAPK et Akt afin d'augmenter les fonctions effectrices des cellules NK. L'activation de STAT-3 joue un rôle clef dans ces fonctions avec ou sans un traitement avec de l'IL-21. L'IL-21 augmente l'expression des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL, augmente la viabilité des cellules NK, mais ne possède aucun effet sur leur prolifération. Nous démontrons de plus que l'IL-21 augmente l'ADCC, les fonctions sécrétrices et cytotoxiques ainsi que la viabilité des cellules NK provenant de patients chroniquement infectés par le VIH-1. De plus, cette cytokine semble présenter ces effets sans augmenter en contrepartie la réplication du VIH-1. Elle permet donc d'inhiber la réplication virale lors de co-cultures autologues de cellules NK avec des cellules T CD4+ infectées d'une manière dépendante à l'expression de perforine et à l'utilisation de la protéine LFA-1. Les niveaux d’IL-21 pourraient donc servir de marqueurs biologiques pour accompagner les informations sur le taux de cellules T CD4+ circulantes en nous donnant des informations sur l’état de fonctionnalité de ce compartiment cellulaire. De plus, ces résultats suggèrent l’utilisation de cette cytokine en tant qu’agent immunothérapeutique pour restaurer les niveaux normaux d’IL-21 et augmenter la réponse antivirale chez les patients infectés par le VIH-1.