Rôles de deux corécepteurs impliqués dans le maintien des cellules T mémoires CD8+ et la maturation des cellules dendritiques

La reconnaissance d’un antigène présenté par les cellules présentatrices d’antigène induit la prolifération et la différenciation des lymphocytes T naïfs en lymphocytes T effecteurs et mémoires. Cette reconnaissance se fait par l’interaction du récepteur des cellules T (TCR) des lymphocytes T et le complexe CMH-peptide présent à la surface des DC. Cependant, des signaux additionnels sont requis, une meilleure activation des lymphocytes T implique des corécepteurs présents à la surface de ces deux types cellulaires. Après l’élimination de l’antigène, la plupart des lymphocytes T effecteurs vont mourir. Une petite population de lymphocytes T va persister pour se différencier en lymphocytes T mémoires capables de protéger l’organisme contre une réinfection. Les signaux qui contrôlent le maintien des lymphocytes T mémoires sont encore mal compris. Pour comprendre le rôle de la molécule de costimulation 4-1BB dans le maintien des lymphocytes T CD8 mémoires, nous avons émis l’hypothèse que l’état de phosphorylation de la protéine adaptatrice TRAF1, qui se lie à 4-1BB, module le maintien des lymphocytes T CD8 mémoires. Ainsi, nous avons montré par des expériences de spectrométrie de masse que TRAF1 s’associe préférentiellement à TBK1 lorsqu’elle n’est pas phosphorylée. Nous avons aussi montré que la présence de TRAF1 est requise pour stabiliser TBK1 au récepteur 4-1BB après stimulation des lymphocytes T. Par ailleurs, les lymphocytes T CD8 OT-I TRAF1-/- reconstituées avec un mutant phospho-déficient de TRAF1 (S139A) et ensuite différenciées en lymphocytes T mémoires in vitro induisent une activation de la voie de signalisation NF-ĸB contrairement à ceux exprimant la forme phospho-mimétique de TRAF1 (S139D). Ces premières études démontrent l’importance de l’état de phosphorylation de TRAF1 en aval de 4-1BB dans les cellules T. Dans la seconde partie, nous avons évalué le rôle d’un autre corécepteur; la neuropiline 1, dans la maturation des DC. A cet effet, nous avons émis l’hypothèse que l’interaction de la neuropiline 1 et ses ligands contribuerait à la fonction des DC. Nous avons démontré que l’absence de la neuropiline 1 n’a pas d’effet sur la maturation au LPS des DC. Cependant, la présence du VEGF (un ligand de Nrp-1) inhibe la maturation des DC dérivées de la moelle osseuse. Notre étude a démontré que VEGF inhibe l’expression des molécules de costimulation, la sécrétion des cytokines pro inflammatoires et la signalisation TLR4 principalement les voies MAP Kinase et NF-ĸB. Contrairement aux résultats avec les cellules WT, VEGF n’est pas capable d’affecter la maturation, la sécrétion des cytokines et la signalisation TLR4 des DC Nrp1-Lyz où la neuropiline 1 est délétée. Ainsi, nos résultats ont démontré que VEGF inhibe la maturation des DC de façon Nrp1-dépendante. Enfin, l’analyse des molécules partenaires de la neuropiline 1 montre que Nrp1, VEGF et TLR4 se retrouvent dans le même complexe. Nos résultats démontrent que VEGF, en présence de la neuropiline 1 est capable d’interagir avec TLR4 pour inhiber la maturation des DC. Toutefois, en absence de la neuropiline1, VEGF n’est pas capable de recruter TLR4 pour réduire l’expression des molécules de costimulation. Ces études sur les corécepteurs pourraient être importantes dans l’élaboration de nouvelles approches vaccinales.

Cytomegalovirus and Langerhans Cell Histiocytosis: Is There a Link?

Background: Langerhans cell histiocytosis is a rare proliferative histiocytic disease of unknown etiology. Histologically, it is characterized by granuloma-like proliferation of Langerhans-type dendritic cells derived from bone marrow. Many investigators have suggested the possible role of viruses such as Epstein-Barr virus, human herpesvirus-6 (HHV-6), herpes simplex virus (HSV) types 1 and 2, and Cytomegalovirus in the pathogenesis of Langerhans cell histiocytosis. Objectives: In this study, we have investigated the presence of Cytomegalovirus in Langerhans cell histiocytosis in Iranian children. Patients and Methods: In this retrospective study, we have investigated the presence of Cytomegalovirus DNA expression, using paraffin-embedded tissue samples of 30 patients with Langerhans cell histiocytosis and 30 age and site-matched controls by qualitative Polymerase Chain Reaction (PCR) method. Results: No significant difference in prevalence of Cytomegalovirus presence between patients and controls was found. Cytomegalovirus was found by qualitative PCR in only 2 (6.66%) out of 30 patients and in 1 (3.3%) of 30 control samples with a P value of 1 (1.00 > 0.05) using chi-square test with OR: 2.07; 95% CI of OR: 0.18 - 24.15. Conclusions: Our findings do not support the hypothesis of a possible role for Cytomegalovirus in the pathogenesis of Langerhans cell histiocytosis.

Immune modulation by vitamin D and its relevance to food allergy

Apart from its classical function in bone and calcium metabolism, vitamin D is also involved in immune regulation and has been linked to various cancers, immune disorders and allergic diseases. Within the innate and adaptive immune systems, the vitamin D receptor and enzymes in monocytes, dendritic cells, epithelial cells, T lymphocytes and B lymphocytes mediate the immune modulatory actions of vitamin D. Vitamin D insufficiency/deficiency early in life has been identified as one of the risk factors for food allergy. Several studies have observed an association between increasing latitude and food allergy prevalence, plausibly linked to lower ultraviolet radiation (UVR) exposure and vitamin D synthesis in the skin. Along with mounting epidemiological evidence of a link between vitamin D status and food allergy, mice and human studies have shed light on the modulatory properties of vitamin D on the innate and adaptive immune systems. This review will summarize the literature on the metabolism and immune modulatory properties of vitamin D, with particular reference to food allergy.

Comparative activities of milk components in reversing chronic colitis

Inflammatory bowel disease (IBD) is a poorly understood chronic immune disorder for which there is no medical cure. Milk and colostrum are rich sources of bioactives with immunomodulatory properties. Here we compared the therapeutic effects of oral delivery of bovine milk-derived iron-saturated lactoferrin (Fe-bLF), angiogenin, osteopontin (OPN), colostrum whey protein, Modulen IBD (Nestle Healthsciences, Rhodes, Australia), and cis-9,trans-11 conjugated linoleic acid (CLA)-enriched milk fat in a mouse model of dextran sulfate-induced colitis. The CLA-enriched milk fat significantly increased mouse body weights after 24d of treatment, reduced epithelium damage, and downregulated the expression of proinflammatory cytokines and nitrous oxide. Modulen IBD most effectively decreased the clinical score at d 12, and Modulen IBD and OPN most effectively lowered the inflammatory score. Myeloperoxidase activity that denotes neutrophil infiltration was significantly lower in mice fed Modulen IBD, OPN, angiogenin, and Fe-bLF. A significant decrease in the numbers of T cells, natural killer cells, dendritic cells, and a significant decrease in cytokine expression were observed in mice fed the treatment diets compared with dextran sulfate administered mice. The Fe-bLF, CLA-enriched milk fat, and Modulen IBD inhibited intestinal angiogenesis. In summary, each of the milk components attenuated IBD in mice, but with differing effectiveness against specific disease parameters.

Dietary fiber and bacterial SCFA enhance oral tolerance and protect against food allergy through diverse cellular pathways

The incidence of food allergies in western countries has increased dramatically in recent decades. Tolerance to food antigens relies on mucosal CD103(+) dendritic cells (DCs), which promote differentiation of regulatory T (Treg) cells. We show that high-fiber feeding in mice improved oral tolerance and protected from food allergy. High-fiber feeding reshaped gut microbial ecology and increased the release of short-chain fatty acids (SCFAs), particularly acetate and butyrate. High-fiber feeding enhanced oral tolerance and protected against food allergy by enhancing retinal dehydrogenase activity in CD103(+) DC. This protection depended on vitamin A in the diet. This feeding regimen also boosted IgA production and enhanced T follicular helper and mucosal germinal center responses. Mice lacking GPR43 or GPR109A, receptors for SCFAs, showed exacerbated food allergy and fewer CD103(+) DCs. Dietary elements, including fiber and vitamin A, therefore regulate numerous protective pathways in the gastrointestinal tract, necessary for immune non-responsiveness to food antigens.

Étude du niveau de B Lymphocyte Stimulator (BLyS) et de son impact sur les lymphocytes B en relation avec l’infection et la résistance au virus d’immunodéficience humaine (VIH) chez des travailleuses du sexe au Bénin

L’infection au VIH s’accompagne souvent de dérégulations du compartiment des lymphocytes B qui nuisent à la génération de réponses efficaces. En effet, détectées tôt après l’infection, ces dérégulations perdurent, ne sont pas totalement restaurées par la thérapie, et mènent souvent à des manifestations auto-immunes et lymphomes. Une étude longitudinale de notre groupe, effectuée avec des cellules mononucléées du sang circulant provenant de patients VIH+ avec différents types de progression clinique, a démontré qu’un niveau élevé de BLyS chez des individus VIH+ progresseurs était associé à une dérégulation des fréquences de populations de cellules B avec augmentation de cellules innées de la zone marginale (MZ) présentant des caractéristiques d’immaturité et d’activation. Au contraire, chez des individus VIH+ non-progresseurs avirémiques ou contrôleurs d’élite, les niveaux de BLyS étaient dans la normale et ce sont les fréquences de cellules B MZ plus matures qui étaient diminuées. La résistance au VIH pourrait aussi impliquer le contrôle de BLyS et son impact sur les cellules B. De ce fait, nous avons préalablement recruté une cohorte de travailleuses du sexe (TS) à Cotonou (Bénin) dans laquelle nous avons identifié des femmes qui demeurent séronégatives malgré une exposition soutenue au virus. Nous avons mesuré les niveaux de BLyS dans le sang et dans les lavages cervico-vaginaux (CVL) de TS VIH- et les avons comparés à ceux mesurés chez des TS VIH+ et un groupe contrôle de non-TS VIH- . Nous avons trouvé que les niveaux de BLyS dans le sang et le CVL des TS VIH- étaient inférieurs à ceux des TS VIH+ et des non-TS VIH-. Le niveau d’expression de BLyS à la surface des lymphocytes T, monocytes et cellules dendritiques de TS VIH- était augmenté, mais à un niveau moindre que les TS VIH+. Chez les TS VIH+, les hauts niveaux de BLyS étaient concomitants avec une dérégulation du compartiment B caractérisée par une hyperglobulinémie, une augmentation de la fréquence de populations avec un profil immature/inné et une plus grande proportion de plasmablastes IgG vs IgA. Au contraire, les niveaux inférieurs de BLyS dans le sang des TS VIH- coïncident avec un compartiment B préservé, révélant que les lymphocytes B MZ peuvent être impliqués dans l’immunité naturelle au VIH. Ces résultats démontrent l’importance du contrôle des niveaux de BLyS et du maintien de l’intégrité du compartiment B dans la résistance au VIH.

Effet de Streptococcus Suis sur la capacité de présentation antigénique de cellules dendritiques

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis.

In silico adjuvant design and validation

Adjuvants are substances that boost the protective immune response to vaccine antigens. The majority of known adjuvants have been identified through the use of empirical approaches. Our aim was to identify novel adjuvants with well-defined cellular and molecular mechanisms by combining a knowledge of immunoregulatory mechanisms with an in silico approach. CD4 + CD25 + FoxP3 + regulatory T cells (Tregs) inhibit the protective immune responses to vaccines by suppressing the activation of antigen presenting cells such as dendritic cells (DCs). In this chapter, we describe the identification and functional validation of small molecule antagonists to CCR4, a chemokine receptor expressed on Tregs. The CCR4 binds the chemokines CCL22 and CCL17 that are produced in large amounts by activated innate cells including DCs. In silico identified small molecule CCR4 antagonists inhibited the migration of Tregs both in vitro and in vivo and when combined with vaccine antigens, significantly enhanced protective immune responses in experimental models.

Oral vaccination with heat inactivated Mycobacterium bovis activates the complement system to protect against tuberculosis

Tuberculosis (TB) remains a pandemic affecting billions of people worldwide, thus stressing the need for new vaccines. Defining the correlates of vaccine protection is essential to achieve this goal. In this study, we used the wild boar model for mycobacterial infection and TB to characterize the protective mechanisms elicited by a new heat inactivated Mycobacterium bovis vaccine (IV). Oral vaccination with the IV resulted in significantly lower culture and lesion scores, particularly in the thorax, suggesting that the IV might provide a novel vaccine for TB control with special impact on the prevention of pulmonary disease, which is one of the limitations of current vaccines. Oral vaccination with the IV induced an adaptive antibody response and activation of the innate immune response including the complement component C3 and inflammasome. Mycobacterial DNA/RNA was not involved in inflammasome activation but increased C3 production by a still unknown mechanism. The results also suggested a protective mechanism mediated by the activation of IFN-γ producing CD8+ T cells by MHC I antigen presenting dendritic cells (DCs) in response to vaccination with the IV, without a clear role for Th1 CD4+ T cells. These results support a role for DCs in triggering the immune response to the IV through a mechanism similar to the phagocyte response to PAMPs with a central role for C3 in protection against mycobacterial infection. Higher C3 levels may allow increased opsonophagocytosis and effective bacterial clearance, while interfering with CR3-mediated opsonic and nonopsonic phagocytosis of mycobacteria, a process that could be enhanced by specific antibodies against mycobacterial proteins induced by vaccination with the IV. These results suggest that the IV acts through novel mechanisms to protect against TB in wild boar.

Étude du niveau de B Lymphocyte Stimulator (BLyS) et de son impact sur les lymphocytes B en relation avec l’infection et la résistance au virus d’immunodéficience humaine (VIH) chez des travailleuses du sexe au Bénin

L’infection au VIH s’accompagne souvent de dérégulations du compartiment des lymphocytes B qui nuisent à la génération de réponses efficaces. En effet, détectées tôt après l’infection, ces dérégulations perdurent, ne sont pas totalement restaurées par la thérapie, et mènent souvent à des manifestations auto-immunes et lymphomes. Une étude longitudinale de notre groupe, effectuée avec des cellules mononucléées du sang circulant provenant de patients VIH+ avec différents types de progression clinique, a démontré qu’un niveau élevé de BLyS chez des individus VIH+ progresseurs était associé à une dérégulation des fréquences de populations de cellules B avec augmentation de cellules innées de la zone marginale (MZ) présentant des caractéristiques d’immaturité et d’activation. Au contraire, chez des individus VIH+ non-progresseurs avirémiques ou contrôleurs d’élite, les niveaux de BLyS étaient dans la normale et ce sont les fréquences de cellules B MZ plus matures qui étaient diminuées. La résistance au VIH pourrait aussi impliquer le contrôle de BLyS et son impact sur les cellules B. De ce fait, nous avons préalablement recruté une cohorte de travailleuses du sexe (TS) à Cotonou (Bénin) dans laquelle nous avons identifié des femmes qui demeurent séronégatives malgré une exposition soutenue au virus. Nous avons mesuré les niveaux de BLyS dans le sang et dans les lavages cervico-vaginaux (CVL) de TS VIH- et les avons comparés à ceux mesurés chez des TS VIH+ et un groupe contrôle de non-TS VIH- . Nous avons trouvé que les niveaux de BLyS dans le sang et le CVL des TS VIH- étaient inférieurs à ceux des TS VIH+ et des non-TS VIH-. Le niveau d’expression de BLyS à la surface des lymphocytes T, monocytes et cellules dendritiques de TS VIH- était augmenté, mais à un niveau moindre que les TS VIH+. Chez les TS VIH+, les hauts niveaux de BLyS étaient concomitants avec une dérégulation du compartiment B caractérisée par une hyperglobulinémie, une augmentation de la fréquence de populations avec un profil immature/inné et une plus grande proportion de plasmablastes IgG vs IgA. Au contraire, les niveaux inférieurs de BLyS dans le sang des TS VIH- coïncident avec un compartiment B préservé, révélant que les lymphocytes B MZ peuvent être impliqués dans l’immunité naturelle au VIH. Ces résultats démontrent l’importance du contrôle des niveaux de BLyS et du maintien de l’intégrité du compartiment B dans la résistance au VIH.

Effet de Streptococcus Suis sur la capacité de présentation antigénique de cellules dendritiques

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis.

A population of HLA-DR+ immature cells accumulates in the blood dendritic cell compartment of patients with different types of cancer

Dendritic cell (DC) defects are an important component of immunosuppression in cancer. Here, we assessed whether cancer could affect circulating DC populations and its correlation with tumor progression. The blood DC compartment was evaluated in 136 patients with breast cancer, prostate cancer, and malignant glioma. Phenotypic, quantitative, and functional analyses were performed at various stages of disease. Patients had significantly fewer circulating myeloid (CD11c(+)) and plasmacytoid (CD123(+)) DC, and a concurrent accumulation of CD11c(-)CD123(-) immature cells that expressed high levels of HLA-DR+ immature cells (DR+IC). Although DR+IC exhibited a limited expression of markers ascribed to mature hematopoietic lineages, expression of HLA-DR, CD40, and CD86 suggested a role as antigen-presenting cells. Nevertheless, DR+IC had reduced capacity to capture antigens and elicited poor proliferation and interferon-gamma secretion by T-lymphocytes. Importantly, increased numbers of DR+IC correlated with disease status. Patients with metastatic breast cancer showed a larger number of DR+IC in the circulation than patients with local/nodal disease. Similarly, in patients with fully resected glioma, the proportion of DR+IC in the blood increased when evaluation indicated tumor recurrence. Reduction of blood DC correlating with accumulation of a population of immature cells with poor immunologic function may be associated with increased immunodeficiency observed in cancer.

Structural and functional characterization of dendritic arbors and GABAergic synaptic inputs on interneurons and principal cells in the rat basolateral amygdala

The basolateral amygdala (BLA) is a complex brain region associated with processing emotional states, such as fear, anxiety, and stress. Some aspects of these emotional states are driven by the network activity of synaptic connections, derived from both local circuitry and projections to the BLA from other regions. Although the synaptic physiology and general morphological characteristics are known for many individual cell types within the BLA, the combination of morphological, electrophysiological, and distribution of neurochemical GABAergic synapses in a three-dimensional neuronal arbor has not been reported for single neurons from this region. The aim of this study was to assess differences in morphological characteristics of BLA principal cells and interneurons, quantify the distribution of GABAergic neurochemical synapses within the entire neuronal arbor of each cell type, and determine whether GABAergic synaptic density correlates with electrophysiological recordings of inhibitory postsynaptic currents. We show that BLA principal neurons form complex dendritic arborizations, with proximal dendrites having fewer spines but higher densities of neurochemical GABAergic synapses compared with distal dendrites. Furthermore, we found that BLA interneurons exhibited reduced dendritic arbor lengths and spine densities but had significantly higher densities of putative GABAergic synapses compared with principal cells, which was correlated with an increased frequency of spontaneous inhibitory postsynaptic currents. The quantification of GABAergic connectivity, in combination with morphological and electrophysiological measurements of the BLA cell types, is the first step toward a greater understanding of how fear and stress lead to changes in morphology, local connectivity, and/or synaptic reorganization of the BLA.

A galactose-functionalized dendritic siRNA-nanovector to potentiate hepatitis C inhibition in liver cells

A RNAi based antiviral strategy holds the promise to impede hepatitis C viral (HCV) infection overcoming the problem of emergence of drug resistant variants, usually encountered in the interferon free direct-acting antiviral therapy. Targeted delivery of siRNA helps minimize adverse `off-target' effects and maximize the efficacy of therapeutic response. Herein, we report the delivery of siRNA against the conserved 5'-untranslated region (UTR) of HCV RNA using a liver-targeted dendritic nano-vector functionalized with a galactopyranoside ligand (DG). Physico-chemical characterization revealed finer details of complexation of DG with siRNA, whereas molecular dynamic simulations demonstrated sugar moieties projecting ``out'' in the complex. Preferential delivery of siRNA to the liver was achieved through a highly specific ligand-receptor interaction between dendritic galactose and the asialoglycoprotein receptor. The siRNA-DG complex exhibited perinuclear localization in liver cells and co-localization with viral proteins. The histopathological studies showed the systemic tolerance and biocompatibility of DG. Further, whole body imaging and immunohistochemistry studies confirmed the preferential delivery of the nucleic acid to mice liver. Significant decrease in HCV RNA levels (up to 75%) was achieved in HCV subgenomic replicon and full length HCV-JFH1 infectious cell culture systems. The multidisciplinary approach provides the `proof of concept' for restricted delivery of therapeutic siRNAs using a target oriented dendritic nano-vector.