The role of dentritic cells in leishmania infection : use of novel DC lines for the development of monoclonal antibodies

Les cellules dendritiques (DCs) sont des cellules multifonctionnelles qui font le lien entre le sytème immunitaire inné et adaptatif chez les mammifères. Il existe plusieurs sous-types de DCs basés sur leurs fonctions et l'endroit où elles se situent dans le corps. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de ces cellules face à une infection parasitaire. La Leishmania est un parasite causant une maladie appelée Leishmaniose, maladie endémique de l'Afrique, de l'Asie et de certaines régions de l'Amérique du Sud. Certaines espèces causent des lésions cutanées, alors que d'autres causent des lésions dans les muqueuses ou dans les organes internes. Le système immunitaire répond en générant une réponse inflammatoire qui élimine l'infection. Lors d'une réponse non-inflammatoire (de type cytokines, chemokines), cela va amener à une persistance du parasite sur le long terme. Les DC s'activant en présence du parasite dans la peau, vont le transporter vers un ganglion. A cet endroit, se trouvent différents sous-types de DC qui ont la particularité de présenter l'antigène (spécifique à la Leishmaniose) aux lymphocytes T, ce qui va alors amener à une réponse immunitaire puissante contre le parasite. Nous avons comparé différentes espèces de Leishmaniose dans leur façon d'activer les DC et différents modèles de souris ont été utilisé dans ce but-là. Les souris du type C57BL/6 sont connues pour être résistantes à L. major et sensibles à L. mexicana, alors qu'au contraire, les souris Balb/c sont connues pour être sensibles à ces deux espèces. En utilisant des parasites fluorescents transgéniques, nous avons comparé ces deux espèces de parasites (L. major et L. mexicana) en recherchant quelles cellules elles sont capables d'infecter in-vivo dans un modèle murin. Le rôle général des DC dans une infection à L. major a déjà été décrit. Dans notre étude, nous avons étudié le besoin en DC CD8a+ dans les ganglions afin d'engendrer une réponse face à une infection à L. major. Les souris qui n'ont pas ce sous-type de DC sont beaucoup plus sensibles à l'infection : elles ont des marqueurs inflammatoires plus bas et des lésions plus grandes. Nous avons également remarqué que les DC CD8a+ jouent un rôle crucial dans une phase plus avancée de l'infection. Dans notre laboratoire, nous avons la chance d'avoir une source illimitée de DCs de sous-type CD8a+ provenant d'une souris génétiquement modifiée par nos soin. Grâce à cela, nous avons utilisé ces cellules CD8a+ pour immuniser des rats afin de produire des anticorps monoclonaux ayant des propriétés spécifiques comme l'identification de protéines uniques présentes à la surface des DC et qui ensuite, modulent une réponse immunitaire in-vivo. Nous sommes actuellement en phase de caractérisation de plus de 750 hybridomes générés dans notre laboratoire. - Les cellules dendritiques (DCs) constituent le lien entre le système inné et adaptatif de la réponse immunitaire, car elles sont capables de présenter l'antigène, de donner la co- stimulation et de relâcher des cytokines et chimokines. Au cours de cette thèse, nous avons exploré différentes familles de DC lors d'infections parasitaires, telles que la Leishmaniose, parasite intracellulaire qui infecte les mammifères. La plupart des lésions cutanées résistantes sont caractérisées par une réponse pro-inflammatoire générée par l'IL-12. A l'inverse, pour la forme non résistante, la réponse est générée par l'IL-4 et l'IL-10, dans les modèles murins vulnérables. L'infection avec Lmajor a été caractérisée chez la souris C57BL/6 (Thl) et chez la souris Balb/c (Th2). Chez la souris C57BL/6 la lésion guérit, alors que chez la souris Balb/c, la lésion est au contraire non-cicatrisante. Nous avons comparé l'activation causée dans l'ensemble des DC par différentes espéces de Leishmania, et plus spécifiquement dans les DC CD8a+ présentes dans les ganglions lymphatiques et leur rôle dans la vulnérabilité à L. major. Ces cellules sont spécialisées dans la présentation croisée d'antigènes exogènes par le CMH-I et le haut taux de production d'IL-12 après activation. En utilisant des DC dérivées de moelle osseuse, nous avons constaté que L. guyanensis V+ (transportant un retrovirus) était le plus efficace pour l'activation des DC in-vitro comparé à L. major, L. mexicana et L. guyanensis (V-). Toutefois, in-vivo, les souris infectées avec L. major ont vu la taille de leur ganglions lymphatiques drainants augmentée, 3-6 semaines après l'infection dans les deux espèces de souris (les C57BL/6 résistantes et les Balb/c sensibles). En utilisant un parasite fluorescent transgénique, nous avons trouvé que les souris C57BL/6 sensibles à Lmexicana ont un nombre plus important de cellules Β infectées et un plus petit nombre de DC dérivées des monocytes inflammatoires, comparé au souris infectées avec L. major. Les conséquences de ces observations sont encore à l'étude. Des souris déficientes en CD8ct+DC et CD103+ sont plus sensibles à L. major que les souris WT: leurs lésions sont plus grandes et la charge parasitaire est plus importante. Nous avons généré une chimère de moelles osseuse CD11-DTR et Batf3-/- en mélangeant les moelles de ces deux souris, afin de déterminer le temps après infection où le manque de DC's CD8a+ contribue le plus à l'augmentation de la vulnérabilité chez la souris KO. Ces souris produisent plus d'IgG1 et IgE, font une réponse Th2 plus forte et Thl moins forte. Nous avons constaté que les souris déficientes en DC CD8a+ au début de la réponse immunitaire adaptive (trois semaines après injection) maintiennent un haut taux de lésions de grande taille, semblable à celui des souris chez qui les cellules ont été déplétées avant l'injection. Cela indique que les DC CD8a+ sont nécessaires pour l'efficacité de l'immunité dans la phase chronique de l'infection à L. major. Parallèlement à cela, nous avons aussi commencé une génération d'anticorps monoclonaux dirigés contre les DC CD8a+ activés en utilisant des souches établies dans notre laboratoire. En partant d'une librairie de 763 hybridomes, nous avons identifié plusieurs clones dignes d'intérêt avec une capacité fonctionnelle à moduler la prolifération et la sécrétion de cytokines des cellules T, ainsi que les molécules de co-stimulation présentes à la surface des DC activées elle-même. - Dendritic cells (DCs) are the bridge between the innate and the adaptive arms of the immune systems. They are professional antigen presentation cells and have important cytokine/chemokine release functions. In this dissertation we have focussed on the study of the different subsets of DCs in parasitic infection immunity. Leishmania are intra-cellular parasites of many different species that infect mammals. Most cutaneous lesions that are self- healing are characterized with a pro-inflammatory response with IL-12 while high levels of cytokines such as IL-4 and IL-10 characterized in susceptible mouse models. In mice L. major infection has been well characterized in C57BL/6 mice (Thl) that form healing lesions while Balb/c mice (Th2) form non-healing lesions. This thesis is focussed on comparing DC activation at large by different strains of Leishmania and more specifically, dLN resident CD8a+ DCs and their role in L. major susceptibility. This subset is specialized in cross- presentation of exogenous antigens in the MHC-I pathway and produce high levels of EL-12. Using bone marrow derived DCs we found that L. guyanensis V+ (carrying a retro-virus) was the most efficient at activating DCs in-vitro. In-vivo however L. major infected mice had the largest dLNs 3-6 weeks after infection in both genetically resistant C57BL/6 and susceptible Balb/c mice. Using transgenic fluorescent parasites, we found that C57BL/6 mice which are susceptible to L. mexicana had more number of infected Β cells and fewer number of infected inflammatory monocyte derived DCs in contrast to L. major infection. Using mice deficient in CD8a+ DCs, we found that these mice were more susceptible to L. major than their WT counterparts. They made larger lesions, had higher parasite burdens, higher levels of Th2 indicating immunolgloblins as measured by higher serie IgE levels and lower CD4+ IFNy+ cells. A mixed bone marrow chimera system of CDllc-DTR and Batf3~'~ was generated to determine the time point at which the lack of CD8a+ DCs most contributes to the increased susceptibility in KO mice. We found that mice depleted of CD8a+ DCs at the advent of the adaptive response (3 weeks after infection) maintained the significantly higher lesion size similar to mice whose cells were depleted from the onset of infection. This indicates that CD8a+ DCs are required for effective immunity in the chronic phase of L. major infection. We also began the generation of a valuable tool of monoclonal antibodies against activated CD8a+ DCs using our in-house DC line. From a library of 763 hybridomas we have identified several interesting clones with a functional ability to modulate Τ cell proliferation and cytokine secretion as well as down-modulating co-stimulatory molecules on activated DC cells themselves.

The mc2-CMX vaccine induces an enhanced immune response against Mycobacterium tuberculosis compared to Bacillus Calmette-Guérin but with similar lung inflammatory effects

Although the attenuated Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccine has been used since 1921, tuberculosis (TB) control still proceeds at a slow pace. The main reason is the variable efficacy of BCG protection against TB among adults, which ranges from 0-80%. Subsequently, the mc2-CMX vaccine was developed with promising results. Nonetheless, this recombinant vaccine needs to be compared to the standard BCG vaccine. The objective of this study was to evaluate the immune response induced by mc2-CMX and compare it to the response generated by BCG. BALB/c mice were immunised with both vaccines and challenged withMycobacterium tuberculosis (Mtb). The immune and inflammatory responses were evaluated by ELISA, flow cytometry, and histopathology. Mice vaccinated with mc2-CMX and challenged with Mtb induced an increase in the IgG1 and IgG2 levels against CMX as well as recalled specific CD4+ T-cells that produced T-helper 1 cytokines in the lungs and spleen compared with BCG vaccinated and challenged mice. Both vaccines reduced the lung inflammatory pathology induced by the Mtb infection. The mc2-CMX vaccine induces a humoral and cellular response that is superior to BCG and is efficiently recalled after challenge with Mtb, although both vaccines induced similar inflammatory reductions.

Distinct conformations of Ly49 natural killer cell receptors mediate MHC class I recognition in trans and cis.

Certain cell-surface receptors engage ligands expressed on juxtaposed cells and ligands on the same cell. The structural basis for trans versus cis binding is not known. Here, we showed that Ly49 natural killer (NK) cell receptors bound two MHC class I (MHC-I) molecules in trans when the two ligand-binding domains were backfolded onto the long stalk region. In contrast, dissociation of the ligand-binding domains from the stalk and their reorientation relative to the NK cell membrane allowed monovalent binding of MHC-I in cis. The distinct conformations (backfolded and extended) define the structural basis for cis-trans binding by Ly49 receptors and explain the divergent functional consequences of cis versus trans interactions. Further analyses identified specific stalk segments that were not required for MHC-I binding in trans but were essential for inhibitory receptor function. These data identify multiple distinct roles of stalk regions for receptor function.

Developmentally regulated expression of P-glycoprotein (multidrug resistance) activity in mouse thymocytes.

P-glycoprotein (P-gly) is the transmembrane efflux pump responsible for multidrug resistance in tumor cells. The activity of P-gly in mature peripheral lymphocytes is lineage specific, with CD8+ T cells and natural killer (NK) cells expressing high levels as compared to CD4+ T cells and B cells. We have now investigated P-gly activity in immature and mature subsets of mouse thymocytes. Our data indicate that P-gly activity is undetectable in immature CD4-8- and CD4+8+ thymocyte subsets. Among mature thymocytes, P-gly activity is absent in the CD4+ subset but present in the more mature (HSAlow) fraction of CD8+ cells. Furthermore, while thymic CD4-8- T cell receptor (TCR) gamma delta cells have little P-gly activity, a minor subset of CD4-8- or CD4+ TCR alpha beta + thymocytes bearing the NK1.1 surface marker expresses high levels of P-gly activity. Collectively, our results indicate that P-gly activity arises late during thymus development and is expressed in a lineage-specific fashion.

Plasmodium vivax antigen discovery based on alpha-helical coiled coil protein motif.

Protein α-helical coiled coil structures that elicit antibody responses, which block critical functions of medically important microorganisms, represent a means for vaccine development. By using bioinformatics algorithms, a total of 50 antigens with α-helical coiled coil motifs orthologous to Plasmodium falciparum were identified in the P. vivax genome. The peptides identified in silico were chemically synthesized; circular dichroism studies indicated partial or high α-helical content. Antigenicity was evaluated using human sera samples from malaria-endemic areas of Colombia and Papua New Guinea. Eight of these fragments were selected and used to assess immunogenicity in BALB/c mice. ELISA assays indicated strong reactivity of serum samples from individuals residing in malaria-endemic regions and sera of immunized mice, with the α-helical coiled coil structures. In addition, ex vivo production of IFN-γ by murine mononuclear cells confirmed the immunogenicity of these structures and the presence of T-cell epitopes in the peptide sequences. Moreover, sera of mice immunized with four of the eight antigens recognized native proteins on blood-stage P. vivax parasites, and antigenic cross-reactivity with three of the peptides was observed when reacted with both the P. falciparum orthologous fragments and whole parasites. Results here point to the α-helical coiled coil peptides as possible P. vivax malaria vaccine candidates as were observed for P. falciparum. Fragments selected here warrant further study in humans and non-human primate models to assess their protective efficacy as single components or assembled as hybrid linear epitopes.

Mutant p63 causes defective expansion of ectodermal progenitor cells and impaired FGF signalling in AEC syndrome.

Ankyloblepharon-ectodermal defects-cleft lip/palate (AEC) syndrome, which is characterized by cleft palate and severe defects of the skin, is an autosomal dominant disorder caused by mutations in the gene encoding transcription factor p63. Here, we report the generation of a knock-in mouse model for AEC syndrome (p63(+/L514F) ) that recapitulates the human disorder. The AEC mutation exerts a selective dominant-negative function on wild-type p63 by affecting progenitor cell expansion during ectodermal development leading to a defective epidermal stem cell compartment. These phenotypes are associated with impairment of fibroblast growth factor (FGF) signalling resulting from reduced expression of Fgfr2 and Fgfr3, direct p63 target genes. In parallel, a defective stem cell compartment is observed in humans affected by AEC syndrome and in Fgfr2b(-/-) mice. Restoring Fgfr2b expression in p63(+/L514F) epithelial cells by treatment with FGF7 reactivates downstream mitogen-activated protein kinase signalling and cell proliferation. These findings establish a functional link between FGF signalling and p63 in the expansion of epithelial progenitor cells and provide mechanistic insights into the pathogenesis of AEC syndrome.

Omega-3 fatty acids prevent inflammation and metabolic disorder through inhibition of NLRP3 inflammasome activation.

Omega-3 fatty acids (ω-3 FAs) have potential anti-inflammatory activity in a variety of inflammatory human diseases, but the mechanisms remain poorly understood. Here we show that stimulation of macrophages with ω-3 FAs, including eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA), and other family members, abolished NLRP3 inflammasome activation and inhibited subsequent caspase-1 activation and IL-1β secretion. In addition, G protein-coupled receptor 120 (GPR120) and GPR40 and their downstream scaffold protein β-arrestin-2 were shown to be involved in inflammasome inhibition induced by ω-3 FAs. Importantly, ω-3 FAs also prevented NLRP3 inflammasome-dependent inflammation and metabolic disorder in a high-fat-diet-induced type 2 diabetes model. Our results reveal a mechanism through which ω-3 FAs repress inflammation and prevent inflammation-driven diseases and suggest the potential clinical use of ω-3 FAs in gout, autoinflammatory syndromes, or other NLRP3 inflammasome-driven inflammatory diseases.

A critical lineage-nonspecific role for pTalpha in mediating allelic and isotypic exclusion in TCRbeta-transgenic mice.

Although it is well established that early expression of TCRbeta transgenes in the thymus leads to efficient inhibition of both endogenous TCRbeta and TCRgamma rearrangement (also known as allelic and "isotypic" exclusion, respectively) the role of pTalpha in these processes remains controversial. Here, we have systematically re-evaluated this issue using three independent strains of TCRbeta-transgenic mice that differ widely in transgene expression levels, and a sensitive intracellular staining assay that detects endogenous TCRVbeta expression in individual immature thymocytes. In the absence of pTalpha, both allelic and isotypic exclusion were reversed in all three TCRbeta-transgenic strains, clearly demonstrating a general requirement for pre-TCR signaling in the inhibition of endogenous TCRbeta and TCRgamma rearrangement. Both allelic and isotypic exclusion were pTalpha dose dependent when transgenic TCRbeta levels were subphysiological. Moreover, pTalpha-dependent allelic and isotypic exclusion occurred in both alphabeta and gammadelta T cell lineages, indicating that pre-TCR signaling can potentially be functional in gammadelta precursors. Finally, levels of endogenous RAG1 and RAG2 were not down-regulated in TCRbeta-transgenic immature thymocytes undergoing allelic or isotypic exclusion. Collectively, our data reveal a critical but lineage-nonspecific role for pTalpha in mediating both allelic and isotypic exclusion in TCRbeta-transgenic mice.

The orphan receptor CRF2-4 is an essential subunit of the interleukin 10 receptor.

The orphan receptor CRF2-4 is a member of the class II cytokine receptor family (CRF2), which includes the interferon receptors, the interleukin (IL) 10 receptor, and tissue factor. CRFB4, the gene encoding CRF2-4, is located within a gene cluster on human chromosome 21 that comprises three interferon receptor subunits. To elucidate the role of CRF2-4, we disrupted the CRFB4 gene in mice by means of homologous recombination. Mice lacking CRF2-4 show no overt abnormalities, grow normally, and are fertile. CRF2-4 deficient cells are normally responsive to type I and type II interferons, but lack responsiveness to IL-10. By approximately 12 wk of age, the majority of mutant mice raised in a conventional facility developed a chronic colitis and splenomegaly. Thus, CRFB4 mutant mice recapitulate the phenotype of IL-10-deficient mice. These findings suggest that CRF2-4 is essential for IL-10-mediated effects and is a subunit of the IL-10 receptor.

One naive T cell, multiple fates in CD8+ T cell differentiation.

The mechanism by which the immune system produces effector and memory T cells is largely unclear. To allow a large-scale assessment of the development of single naive T cells into different subsets, we have developed a technology that introduces unique genetic tags (barcodes) into naive T cells. By comparing the barcodes present in antigen-specific effector and memory T cell populations in systemic and local infection models, at different anatomical sites, and for TCR-pMHC interactions of different avidities, we demonstrate that under all conditions tested, individual naive T cells yield both effector and memory CD8+ T cell progeny. This indicates that effector and memory fate decisions are not determined by the nature of the priming antigen-presenting cell or the time of T cell priming. Instead, for both low and high avidity T cells, individual naive T cells have multiple fates and can differentiate into effector and memory T cell subsets.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

MicroRNA-122 modulates the rhythmic expression profile of the circadian deadenylase Nocturnin in mouse liver.

Nocturnin is a circadian clock-regulated deadenylase thought to control mRNA expression post-transcriptionally through poly(A) tail removal. The expression of Nocturnin is robustly rhythmic in liver at both the mRNA and protein levels, and mice lacking Nocturnin are resistant to diet-induced obesity and hepatic steatosis. Here we report that Nocturnin expression is regulated by microRNA-122 (miR-122), a liver specific miRNA. We found that the 3'-untranslated region (3'-UTR) of Nocturnin mRNA harbors one putative recognition site for miR-122, and this site is conserved among mammals. Using a luciferase reporter construct with wild-type or mutant Nocturnin 3'-UTR sequence, we demonstrated that overexpression of miR-122 can down-regulate luciferase activity levels and that this effect is dependent on the presence of the putative miR-122 recognition site. Additionally, the use of an antisense oligonucleotide to knock down miR-122 in vivo resulted in significant up-regulation of both Nocturnin mRNA and protein expression in mouse liver during the night, resulting in Nocturnin rhythms with increased amplitude. Together, these data demonstrate that the normal rhythmic profile of Nocturnin expression in liver is shaped in part by miR-122. Previous studies have implicated Nocturnin and miR-122 as important post-transcriptional regulators of both lipid metabolism and circadian clock controlled gene expression in the liver. Therefore, the demonstration that miR-122 plays a role in regulating Nocturnin expression suggests that this may be an important intersection between hepatic metabolic and circadian control.

Neurochemical profile of the mouse hypothalamus using in vivo 1H MRS at 14.1T.

The hypothalamus plays an essential role in the central nervous system of mammals by among others regulating glucose homeostasis, food intake, temperature, and to some extent blood pressure. Assessments of hypothalamic metabolism using, e.g. (1)H MRS in mouse models can provide important insights into its function. To date, direct in vivo (1)H MRS measurements of hypothalamus have not been reported. Here, we report that in vivo single voxel measurements of mouse hypothalamus are feasible using (1)H MRS at 14.1T. Localized (1)H MR spectra from hypothalamus were obtained unilaterally (2-2.2 microL, VOI) and bilaterally (4-4.4 microL) with a quality comparable to that of hippocampus (3-3.5 microL). Using LCModel, a neurochemical profile consisting of 21 metabolites was quantified for both hypothalamus and hippocampus with most of the Cramér-Rao lower bounds within 20%. Relative to the hippocampus, the hypothalamus was characterized by high gamma-aminobutryric acid and myo-inositol, and low taurine concentrations. When studying transgenic mice with no glucose transporter isoform 8 expressed, small metabolic changes were observed, yet glucose homeostasis was well maintained. We conclude that a specific neurochemical profile of mouse hypothalamus can be measured by (1)H MRS which will allow identifying and following metabolic alterations longitudinally in the hypothalamus of genetic modified models.

Evidence from glut2-null mice that glucose is a critical physiological regulator of feeding.

A role for glucose in the control of feeding has been proposed, but its precise physiological importance is unknown. Here, we evaluated feeding behavior in glut2-null mice, which express a transgenic glucose transporter in their beta-cells to rescue insulin secretion (ripglut1;glut2-/- mice). We showed that in the absence of GLUT2, daily food intake was increased and feeding initiation and termination following a fasting period were abnormal. This was accompanied by suppressed regulation of hypothalamic orexigenic and anorexigenic neuropeptides expression during the fast-to-refed transition. In these conditions, however, there was normal regulation of the circulating levels of insulin, leptin, or glucose but a loss of regulation of plasma ghrelin concentrations. To evaluate whether the abnormal feeding behavior was due to suppressed glucose sensing, we evaluated feeding in response to intraperitoneal or intracerebroventricular glucose or 2-deoxy-D-glucose injections. We showed that in GLUT2-null mice, feeding was no longer inhibited by glucose or activated by 2-deoxy-D-glucose injections and the regulation of hypothalamic neuropeptide expression by intracerebroventricular glucose administration was lost. Together, these data demonstrate that absence of GLUT2 suppressed the function of central glucose sensors, which control feeding probably by regulating the hypothalamic melanocortin pathway. Furthermore, inactivation of these glucose sensors causes overeating.

The role of potassium in inflammasome activation by bacteria.

Many Gram-negative bacteria possess a type III secretion system (TTSS( paragraph sign)) that can activate the NLRC4 inflammasome, process caspase-1 and lead to secretion of mature IL-1beta. This is dependent on the presence of intracellular flagellin. Previous reports have suggested that this activation is independent of extracellular K(+) and not accompanied by leakage of K(+) from the cell, in contrast to activation of the NLRP3 inflammasome. However, non-flagellated strains of Pseudomonas aeruginosa are able to activate NLRC4, suggesting that formation of a pore in the cell membrane by the TTSS apparatus may be sufficient for inflammasome activation. Thus, we set out to determine if extracellular K(+) influenced P. aeruginosa inflammasome activation. We found that raising extracellular K(+) prevented TTSS NLRC4 activation by the non-flagellated P. aeruginosa strain PA103DeltaUDeltaT at concentrations above 90 mm, higher than those reported to inhibit NLRP3 activation. Infection was accompanied by efflux of K(+) from a minority of cells as determined using the K(+)-sensitive fluorophore PBFI, but no formation of a leaky pore. We obtained exactly the same results following infection with Salmonella typhimurium, previously described as independent of extracellular K(+). The inhibitory effect of raised extracellular K(+) on NLRC4 activation thus reflects a requirement for a decrease in intracellular K(+) for this inflammasome component as well as that described for NLRP3.