Myeloid differentiation factor 88 is required for resistance to Neospora caninum infection

Neospora caninum is an intracellular parasite that causes major economic impact on cattle raising farms, and infects a wide range of warm-blooded hosts worldwide. Innate immune mechanisms that lead to protection against this parasite are still unknown. In order to investigate whether myeloid differentiation factor 88 (MyD88) is required for resistance against N. caninum, genetically deficient mice (MyD88(-/-)) and wild type littermates were infected with live tachyzoites and the resistance to infection was evaluated. We found that sub-lethal tachyzoite doses induced acute mortality of MyD88(-/-) mice, which succumbed to infection due to uncontrolled parasite replication. Higher parasitism in MyD88(-/-) mice was associated with the lack of IL-12 production by dendritic cells, delayed IFN-gamma responses by NKT, CD4(+) and CD8(+) T lymphocytes, and production of high levels of IL-10. MyD88(-/-) mice replenished with IL-12 and IFN-gamma abolished susceptibility as the animals survived throughout the experimental period. We conclude that protective IFN-gamma-mediated immunity to N. caninum is dependent on initial MyD88 signaling, in a mechanism triggered by production of IL-12 by dendritic cells. Further knowledge on Toll-like receptor recognition of N. caninum antigens is encouraged, since it could generate new prophylactic and therapeutic tools to control parasite burden.

Polymorphisms in innate immunity genes and patients response to dendritic cell-based HIV immuno-treatment

Dendritic cells (DCs)-based vaccine was demonstrated to increase HIV specific cellular immune response; however, in some HIV-infected patients, the response to the vaccine resulted to be not effective. In order to understand if the outcome of the vaccination may be influenced by the host`s genome and natural immunity, we studied the innate immune genome of HIV-infected patients previously vaccinated with DCs. We identified 15 SNPs potentially associated with the response to the immuno-treatment and two SNPs significantly associated with the modulation of the response to the DC vaccine: MBL2 rs10824792 and NOS1 rs693534. These two SNPs were also studied in different ethnic groups (Brazilians, African and Caucasian) of HIV-infected, exposed uninfected and unexposed uninfected subjects. The HIV positive Caucasian patients were also characterized by different disease progressions. Our findings suggest that, independently and/or in addition to other variables. the host`s genome could significantly contribute to the modulation of the response to the DC vaccine. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hepatitis B virus infection in a population exposed to occupational hazards: firefighters of a metropolitan region in central Brazil

INTRODUCTION: By the nature of their activities, firefighters are exposed to a high risk of contracting hepatitis B virus (HBV) as most of the Fire Brigade occurrences in Campo Grande, State of Mato Grosso do Sul (MS), Brazil, are related to the rescue of victims of traffic accidents and the transportation of clinical and psychiatric emergencies. The aim of this study was to investigate the seroepidemiological profile of HBV infection in firefighters from the City of Campo Grande, central Brazil. METHODS: The research involved 308 firefighters. After giving written consent, they were interviewed and blood was collected for the detection of HBsAg, anti-HBs and total anti-HBc of enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). RESULTS: The participants had an average of 36.4 years of age (SD ± 6.5), being 89.9% male. Blood tests revealed 6.5% of seropositivity for hepatitis B (HB) infection (n=20), and 1% for HbsAg. Isolated anti-HBs markers, indicative of vaccine immunity, were found in 66.9% of the participants and 28.2% were susceptible to infection. With regard to risk factors for HB infection, multivariate regression analysis showed a statistically significant association with length of service; and prevalence was higher in individuals with over 20 years of service. CONCLUSIONS: The prevalence of HB found among the firefighters was low and length of time in the profession was found to be a risk factor. Non-occupational risk factors did not influence the occurrence of HB infection in the population studied.

The debate over the effector function of eosinophils in helminth infection: new evidence from studies on the regulation of vaccine immunity by IL-12

The production of Th1-type cytokines is associated with strong cell-mediated immunity while Th2-type cytokines are typically involved in the generation of humoral immune responses. In mice vaccinated a single time (1X) with attenuated cercariae of Schistosoma mansoni, the immunity induced is highly dependent on CD4+ T cells and IFN-gamma. In contrast, mice vaccinated multiple times (3X) have decreased IFN-gamma expression, develop a more dominant Th2-type cytokine response as well as protective antibodies which can passively transfer immunity to naive recipients. Previously, we demonstrated the ability of IL-12, a potent IFN-gamma-inducing cytokine to enhance (1X) schistosome cell-mediated immunity when administered during the period of immunization. More recently, we asked what effects IL-12 would have on the development humoral-based immunity. While multiply-immunized/saline-treated mice demonstrated a 70-80% reduction in parasite burden, 3X/IL-12-vaccinated animals displayed an even more striking >90% reduction in challenge infection, with many mice in the later group demonstrating complete protection. Analysis of pulmonary cytokine mRNA responses demonstrated that control challenged mice elicited a dominant Th2-type response, 3X/saline-vaccinated produced a mixed Th1/Th2-type cytokine response, while 3X/IL-12-immunized animals displayed a dominant Th1-type response. The IL-12-treated group also showed a marked reduction in total serum IgE and tissue eosinophilia while SWAP-specific IgG2a and IgG2b Abs were elevated. Interestingly, animals vaccinated with IL-12 also showed a highly significant increase in total Ig titers specific for IrV-5, a known protective antigen. More importantly, 3X/IL-12 serum alone, when transferred to naive mice reduced worm burdens by over 60% while 3X/saline serum transferred significantly less protection. Nevertheless, animals vaccinated in the presence of IL-12 also develop macrophages with enhanced nitric oxide dependent killing activity against the parasites. Together, these observations suggest that IL-12, initially described as an adjuvant for cell-mediated immunity, may also be used as an adjuvant for promoting both humoral and cell-mediated protective responses.

CD1d-restricted NK T cells are dispensable for specific antibody responses and protective immunity against liver stage malaria infection in mice.

Immunization with a single dose of irradiated sporozoites is sufficient to induce protection against malaria in wild-type mice. Although this protection is classically attributed to conventional CD4+ and CD8+ T cells, several recent reports have suggested an important role for CD1-restricted NK T cells in immunity to malaria. In this study, we directly compared the ability of C57BL/6 wild-type and CD1-deficient mice to mount a protective immune response against Plasmodium berghei sporozoites. Our data indicate that CD1-restricted NK T cells are not required for protection in this model system. Moreover, specific IgG antibody responses to the P. berghei circumsporozoite repeat sequence were also unaffected by CD1 deficiency. Collectively, our data demonstrate that CD1-restricted NK T cells are dispensable for protective immunity to liver stage P. berghei infection.

Gestation and breastfeeding in schistosomotic mothers differently modulate the immune response of adult offspring to postnatal Schistosoma mansoni infection

Schistosoma mansoni antigens in the early life alter homologous and heterologous immunity during postnatal infections. We evaluate the immunity to parasite antigens and ovalbumin (OA) in adult mice born/suckled by schistosomotic mothers. Newborns were divided into: born (BIM), suckled (SIM) or born/suckled (BSIM) in schistosomotic mothers, and animals from noninfected mothers (control). When adults, the mice were infected and compared the hepatic granuloma size and cellularity. Some animals were OA + adjuvant immunised. We evaluated hypersensitivity reactions (HR), antibodies levels (IgG1/IgG2a) anti-soluble egg antigen and anti-soluble worm antigen preparation, and anti-OA, cytokine production, and CD4+FoxP3+T-cells by splenocytes. Compared to control group, BIM mice showed a greater quantity of granulomas and collagen deposition, whereas SIM and BSIM presented smaller granulomas. BSIM group exhibited the lowest levels of anti-parasite antibodies. For anti-OA immunity, immediate HR was suppressed in all groups, with greater intensity in SIM mice accompanied of the remarkable level of basal CD4+FoxP3+T-cells. BIM and SIM groups produced less interleukin (IL)-4 and interferon (IFN)-g. In BSIM, there was higher production of IL-10 and IFN-g, but lower levels of IL-4 and CD4+FoxP3+T-cells. Thus, pregnancy in schistosomotic mothers intensified hepatic fibrosis, whereas breastfeeding diminished granulomas in descendants. Separately, pregnancy and breastfeeding could suppress heterologous immunity; however, when combined, the responses could be partially restored in infected descendants.

In BALB/c mice, IL-4 production during the initial phase of infection with Leishmania major is necessary and sufficient to instruct Th2 cell development resulting in progressive disease.

In contrast to intact BALB/c mice, BALB/c mice rendered deficient in Vbeta4+ CD4+ T cells develop a Th1 response to infection with Leishmania major and are resistant. Vbeta4-deficient BALB/c mice are unable to generate the early IL-4 transcription occurring in Vbeta4 Valpha8 CD4+ T cells of BALB/c mice within 1 day of infection. Here we demonstrate that treatment of Vbeta4-deficient BALB/c mice with IL-4 during the first 64 h after infection instructs Th2 cell development and susceptibility to infection. The demonstrated inability of IL-4 to reverse the resistant phenotype of BALB/c mice treated with anti-CD4 mAb the day before infection suggest that these effects of IL-4 require its interaction with CD4+ T cells. In contrast to draining lymph node cells from BALB/c mice, cells from Vbeta4-deficient BALB/c mice remain responsive to IL-12 following infection. Strikingly, administration of IL-4 to Vbeta4-deficient BALB/c mice renders their lymph node cells unresponsive to IL-12 by down-regulating IL-12R beta2-chain expression. This study directly demonstrates that in BALB/c mice IL-4 is necessary and sufficient to initiate the molecular events steering Th2 cell maturation and susceptibility to L. major.

Immunology of viral disease, how to curb persistent infection

1. 1. Summaries 1.1. Preamble and extended abstract The present thesis dissertation addresses the question of antiviral immunity from the particular standpoint of the adaptive T cell-mediated immune response. The experimental work is presented in the form of three published articles (two experimental articles and one review article, see sections 4.1, 4.2 and 4.3 on pages 73, 81 and 91, respectively), describing advances both in our understanding of viral control by CD8 T lymphocytes, and in vaccine development against the Human Immunodeficiency Virus Type 1 (HIV-1). Because the articles focus on rather specialized areas of antiviral immunity, the article sections are preceded by a general introduction (section 3) on the immune system in general, and on four viruses that were addressed in the experimental work, namely HIV-1, Cytomegalovirus (CMV), Epstein Barr Virus (EBV) and Influenzavirus (Flu). This introduction section is aimed at providing a glimpse on viral molecular biology and immunity, to help the hypothetical non-expert reader proceeding into the experimental part. For this reason, each section is presented as individual entity and can be consulted separately. The four viruses described are of peculiar relevance to immunity because they induce an array of opposite host responses. Flu causes a self limiting disease after which the virus is eradicated. CMV and EBV cause pauci-symptomatic or asymptomatic diseases after which the viruses establish lifelong latency in the host cells, but are kept in check by immunity. Eventually, HIV-1 establishes both latency - by inserting its genome into the host cell chromosome - and proceeds in destroying the immune system in a poorly controlled fashion. Hence, understanding the fundamental differences between these kinds of viral host interactions might help develop new strategies to curb progressive diseases caused by viruses such as HIV-1. Publication #1: The first article (section 4.1, page 73) represents the main frame of my laboratory work. It analyses the ability of CD8 T lymphocytes recovered from viral-infected patients to secrete interferon γ (IFN-γ) alone or in conjunction with interleukin 2 (IL-2) when exposed in vitro to their cognate viral antigens. CD8 T cells are instrumental in controlling viral infection. They can identify infected cells by detecting viral antigens presented at the surface of the infected cells, and eliminate both the cell and its infecting virus by triggering apoptosis and/or lysis of the infected cell. Recognition of these antigens triggers the cognate CD8 cells to produce cytokines, including IFN-γ and IL-2, which in turn attract and activate other pro-inflammatory cells. IFN-γ triggers both intrinsic antiviral activity of the infected cells and distant activation of pro-inflammatory cells, which are important for the eradication of infection. IL-2 is essential for clonal expansion of the antigen (Ag)-specific CD8 T cell. Hence the existence of Ag-specific CD8 cells secreting both IFN-γand IL-2 should be beneficial for controlling infection. In this first work we determined the percentage of IFN-y/IL-2 double positive and single IFN-γsecreting CD8 T cells against antigens HIV-1, CMV, EBV and Flu in three groups of subjects: (i) HIV-1 infected patients progressing to disease (progressors), (ii) HIV-1-infected subjects not progressing to disease (long-term non progressors or LTNP), and (iii) HIV negative blood donors. The results disclosed a specific IFN-y/IL-2 double positive CD8 response in all subjects able to control infection. In other words, IFN-y/IL-2 double positive CD8 cells were present in virus-specific CD8 T cells against Flu, CMV and EBV as well against HIV-1 in LTNP. In contrast, progressors only had single IFN-γsecreting CD8 T cells. Hence, the ability to develop an IFN-y/IL-2 double positive response might be critical to control infection, independently of the nature of the virus. Additional experiments helped identify the developmental stage of the missing cells (using different markers such as CD45RA and CCR7) and showed a correlation between the absence of IL-2 secreting CD8 T cells and a failure in the proliferation capacity of virus-specific CD8 T cells. Addition of exogenous IL-2 could restore clonal expansion of HIV-1 specific CD8 T cells, at least in vitro. It could further been shown, that IL-2 secreting CD8 T cells are sufficient to support proliferation even in absence of CD4 help. However, the reason for the missing IFN-y/IL-2 double positive CD8 T cell response in HIV-1 progessors has yet to be determined. Publication #2: The second article (section 4.2, page 81) explores new strategies to trigger CD8 T cell immunity against specific HIV-1 proteins believed to be processed and exposed as "infection signal" at the surface of infected cells. Such signals consist of peptide fragments (8- 13 amino acids) originating from viral proteins and presented to CD8 T cells in the frame of particular cell surface molecules of the major histocompatibility complex class I* (MHC I). To mimic "natural" viral infection, the HIV-1 polyprotein Gagpolnef was inserted and expressed in either of two attenuated viruses i.e. vaccinia virus (MVA) or poxvirus (NYVAC). Mice were infected with these recombinant viruses and specific CD8 T cell response to Gagpolnef peptides was sought. Mice could indeed mount a CD8 T cell response against the HIV-1 antigens, indicating that the system worked, at least in this animal model. To further test whether peptides from Gagpolnef could also be presented in the frame of the human MHC class I proteins, a second round of experiments was performed in "humanized" transgenic mice expressing human MHC molecules. The transgenic mice were also able to load Gagpolnef peptides on their human MHC molecule, and these cells could be detected and destroyed by Ag-specific CD8 T cells isolated from HIV-1-infected patients. Therefore, expressing Gagpolnef on attenuated recombinant viruses might represent a valid strategy for anti-HIV-1 immunization in human. Publication #3: This is a review paper (section 4.3, page 91) describing the immune response to CMV and newly developed methods to detect this cellular immune response. Some of it focuses on the detection of T cells by using in vitro manufactured tetramers. These consist of four MHC class I molecules linked together and loaded with the appropriate antigenic peptide. The tetramer can be labeled with a fluorochrome and analyzed with a fluorescence-activated cell sorter. Taken together, the work presented indicates that (i) an appropriate CD8 T cell response consisting of IFN-y/IL-2 double positive effectors, can potentially control viral infection, including HIV-1 infection, (ii) such a response might be triggered by recombinant viral vaccines, and (iii) CD8 T cell response can be monitored by a variety of techniques, including recently-developed MHC class I tetramers. 1. 2. Préambule et résumé élargi Le présent travail de thèse s'intéresse à l'immunité antivirale du point de vue particulier de la réponse adaptative des cellules T. Le travail expérimental est présenté sous la forme de trois articles publiés (2 articles expérimentaux et 1 article de revue, voir sections 4.1, 4.2 et 4.3, pages 58, 66 et 77, respectivement), décrivant des progrès dans la compréhension du contrôle de l'infection virale par les lymphocytes T CD8, ainsi que dans le développement de nouveaux vaccins contre le Virus d'Immunodéficience de Humaine de type 1 (VIH-1). En raison du caractère spécialisé de l'immunité antivirale de type cellulaire, les articles sont précédés par une introduction générale (section 3), dont le but est de pourvoir le lecteur non avisé avec des bases nécessaire à une meilleure appréhension du travail expérimental. Cette introduction présente les grandes lignes du système immunitaire, et décrit de façon générale les 4 virus utilisés dans le travail expérimental: à savoir le virus VIH-1, le Cytomégalovirus (CMV), le virus Epstein Barr (EBV) et le virus Influenza A (Flu). Toutes les sections sont présentées de façon individuelle et peuvent être consultées séparément. La description des 4 virus a une pertinence particulière quant à leur interaction avec le système immun. En effet, ils induisent une panoplie de réponses immunitaires s'étendant aux extrêmes de la réaction de l'hôte. Influenza A est à l'origine d'une maladie cytopathique aiguë, au décours de laquelle le virus est éradiqué par l'hôte. CMV et EBV sont classiquement à l'origine d'infections pauci-symptomatiques, voire asymptomatiques, après lesquelles les virus persistent de façon latente dans la cellule hôte. Cependant, ils restent sous le contrôle du système immun, qui peut prévenir une éventuelle réactivation. Enfin, VIH-1 s'établit à la fois en infection latente - par l'insertion de son génome dans le chromosome des cellules hôtes - et en infection productive et cytopathique, échappant au contrôle immunitaire et détruisant ses cellules cibles. La compréhension des différences fondamentales entre ces différents types d'interactions virus-hôte devraient faciliter le développement de nouvelles stratégies antivirales. Article 1: Le premier article (section 4.1 Page 58) représente l'objet principal de mon travail de laboratoire. Il analyse la capacité des lymphocytes T CD8 spécifiques de différent virus à sécréter de l'interféron gamma (IFN-y) et/ou de l'interleukine 2 (IL-2) après stimulation par leur antigène spécifique. Les cellules T CD8 jouent un rôle crucial dans le contrôle des infections virales. Elles identifient les cellules infectées en détectant des antigènes viraux présentés à la surface de ces mêmes cellules, et éliminent à la fois les cellules infectées et les virus qu'elles contiennent en induisant l'apoptose et/ou la lyse des cellules cibles. Parallèlement, l'identification de l'antigène par la cellule T CD8 la stimule à sécréter des cytokines. L'IFN-γen est un exemple. L'IFN-γ stimule les cellules infectées à développer une activé antivirale intrinsèque. De plus, il attire sur place d'autres cellules de l'inflammation, et active leur fonction d'éradication des pathogènes. L'IL-2 est un autre exemple. L'IL-2 est essentielle à l'expansion clonale des cellules T CD8 spécifiques à un virus donné. Elle est donc essentielle à augmenter le pool de lymphocytes antiviraux. En conséquence, la double capacité de sécréter de l'IFN-γ et de IL-2 pourrait être un avantage pour le contrôle antiviral par les cellules T CD8. Dans ce travail nous avons comparé les proportions de lymphocytes T CD8 doubles positifs (IFN-γ/IL-2) et simples positifs (IFN-γ) chez trois groupes de sujets: (i) des patients infectés par VIH-1 qui ne contrôlent pas l'infection (progresseurs), (ii) des patients infectés par VIH-1, mais contrôlant l'infection malgré l'absence de traitement ("long term non progressors" [LTNP]) et (iii) des donneurs de sang négatifs pour l'infection à VIH-1. Les résultats ont montré que les individus capables de contrôler une infection possédaient des cellules T CD8 doubles positifs (IFN-γ/IL-2), alors que les patients ne contrôlant pas l'infection procédaient prioritairement des CD8 simples positifs (IFN-γ). Spécifiquement, les lymphocytes T spécifiques pour Flu, CMV, EBV, et VII-1-1 chez les LTNP étaient tous IFN-γ/IL-2 doubles positifs. Au contraire, les lymphocytes T CD8 spécifique à VIH-1 étaient IFN-γ simples positifs chez les progresseurs. La capacité de développer une réponse IFN-γ/IL-2 pourraient être primordiale pour le contrôle de l'infection, indépendamment de la nature du virus. En effet, il a été montré que l'absence de sécrétion d'IL2 par les lymphocytes T CD8 corrélait avec leur incapacité de proliférer. Dans nos mains, cette prolifération a pu être restaurée in vitro par l'adjonction exogène d'IL-2. Toutefois, la faisabilité de ce type de complémentation in vivo n'est pas claire. Des expériences additionnelles ont permis de préciser de stade de développement des lymphocytes doubles positifs et simples positifs par le biais des marqueurs CD45RA et CCR7. Il reste maintenant à comprendre pourquoi certains lymphocytes T CD8 spécifiques sont incapables à sécréter de l'IL-2. Article 2: Le deuxième article explore des nouvelles stratégies pour induire une immunité T CD8 spécifique aux protéines du VIH-1, qui sont édités et exposés à la surface des cellules infectées. Ces signaux consistent en fragments de peptide de 8-13 acide aminés provenant de protéines virales, et exposées à la surface des cellules infectées dans le cadre des molécules spécialisées d'histocompatibilité de classe I (en anglais "major histocompatibility class I" ou MHC I). Pour mimer une infection virale, la polyprotéine Gagpolnef du VIH-1 a été insérée et exprimée dans deux vecteurs viraux atténués, soit MVA (provenant de vaccinia virus) ou NYVAC (provenant d'un poxvirus). Ensuite des souris ont été infectées avec ces virus recombinants et la réponse T CD8 aux peptides issus de Gagpolnef a été étudiée. Les souris ont été capables de développer une réponse de type CD8 T contre ces antigènes du VIH-1. Pour tester si ces antigènes pouvaient aussi être présentés par dans le cadre de molécules MHC humaines, des expériences supplémentaires ont été faites avec des souris exprimant un MHC humain. Les résultats de ces manipulations ont montré que des cellules T CD8 spécifique aux protéines du VIH pouvaient être détectées. Ce travail ouvre de nouvelles options quant à l'utilisation des virus recombinants exprimant Gagpolnef comme stratégie vaccinale contre le virus VIH-I chez l'homme. Article 3: Ces revues décrivent la réponse immunitaire à CMV ainsi que des nouvelles méthodes pouvant servir à sa détection. Une partie du manuscrit décrit la détection de cellule T à l'aide de tétramères. Il s'agit de protéines chimériques composées de 4 quatre molécules MHC liées entre elles. Elles sont ensuite "chargées" avec le peptide antigénique approprié, et utilisée pour détecter les cellules T CD8 spécifiques à ce montage. Elles sont aussi marquées par un fluorochrome, qui permet une analyse avec un cytomètre de flux, et l'isolement ultime des CD8 d'intérêt. En résumé, le travail présenté dans cette thèse indique que (i) une réponse T CD8 appropriée - définie par la présence des cellules effectrices doublement positives pour l'IFN-γ et l'IL-2 - semble indispensable pour le contrôle des infections virales, y compris par le VIH-1, (ii) une telle réponse peut être induite par des vaccin viral recombinant, et (iii) la réponse T CD8 peut être analysée et suivie grâce à plusieurs techniques, incluant celle des tétramères de MHC class I. 1.3. Résumé pour un large public Le système immunitaire humain est composé de différents éléments (cellules, tissus et organes) qui participent aux défenses de l'organisme contre les pathogènes (bactéries, virus). Parmi ces cellules, les lymphocytes T CD8, également appelés cellules tueuses, jouent un rôle important dans la réponse immunitaire et le contrôle des infections virales. Les cellules T CD8 reconnaissent de manière spécifique des fragments de protéines virales qui sont exposés à la surface des cellules infectées par le virus. Suite à cette reconnaissance, les cellules T CD8 sont capables de détruire et d'éliminer ces cellules infectées, ainsi que les virus qu'elles contiennent. Dans le contexte d'une infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus responsable du SIDA, il a pu être montré que la présence des cellules T CD8 est primordiale. En effet, en l'absence de ces cellules, les individus infectés par le VIH progressent plus rapidement vers le SIDA. Au cours de la vie, l'Homme est exposé à plusieurs virus. Mais à l'opposé du VIH, certains d'entre eux ne causent pas des maladies graves : par exemple le virus de la grippe (Influenza), le cytomégalovirus ou encore le virus d'Epstein-Barr. Certains de ces virus peuvent être contrôlés et éliminés de l'organisme (p. ex. le virus de la grippe), alors que d'autres ne sont que contrôlés par notre système immunitaire et restent présents en petite quantité dans le corps sans avoir d'effet sur notre santé. Le sujet de mon travail de thèse porte sur la compréhension du mécanisme de contrôle des infections virales par le système immunitaire : pourquoi certains virus peuvent être contrôlés ou même éliminés de l'organisme alors que d'autres, et notamment le VIH, ne le sont pas. Ce travail a permis de démontrer que les cellules T CD8 spécifiques du VIH ne sécrètent pas les mêmes substances, nécessaires au développement d'une réponse antivirale efficace, que les cellules T CD8 spécifiques des virus contrôlés (le virus de la grippe, le cytomégalovirus et le virus d'Epstein-Barr). Parallèlement nous avons également observé que les lymphocytes T CD8 spécifiques du VIH ne possèdent pas la capacité de se diviser. Ils sont ainsi incapables d'être présents en quantité suffisante pour assurer un combat efficace contre le virus du SIDA. La (les) différence(s) entre les cellules T CD8 spécifiques aux virus contrôlés (grippe, cytomégalovirus et Epstein-Barr) et au VIH pourront peut-être nous amener à comprendre comment restaurer une immunité efficace contre ce dernier.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

Alveolar macrophages from susceptible mice are more competent than those of resistant mice to control initial Paracoccidioides brasiliensis infection

Alveolar macrophages ( AM) are the first host cells to interact with Paracoccidioides brasiliensis (Pb), a primary human pathogen that causes severe pulmonary infections in Latin America. To better understand innate immunity in pulmonary paracoccidioidomycosis, we decided to study the fungicidal and secretory abilities of AM from resistant (A/J) and susceptible (B10.A) mice to infection. Untreated, IFN-gamma and IL-12 primed AM from B10. A and A/J mice were challenged with P. brasiliensis yeasts and cocultured for 72 h. B10. A macrophages presented an efficient fungicidal ability, were easily activated by both cytokines, produced high levels of nitric oxide ( NO), IL-12, and MCP-1 associated with low amounts of IL-10 and GM-CSF. In contrast, A/J AM showed impaired cytokine activation and fungal killing, secreted high levels of IL- 10 and GM-CSF but low concentrations of NO, IL- 12, and MCP-1. The fungicidal ability of B10. A but not of A/J macrophages was diminished by aminoguanidine treatment, although only the neutralization of TGF-beta restored the fungicidal activity of A/J cells. This pattern of macrophage activation resulted in high expression of MHC class II antigens by A/J cells, while B10. A macrophages expressed elevated levels of CD40. Unexpectedly, our results demonstrated that susceptibility to a fungal pathogen can be associated with an efficient innate immunity, while a deficient innate response can ultimately favor the development of a resistant pattern to infection. Moreover, our data suggest that different pathogen recognition receptors are used by resistant and susceptible hosts to interact with P. brasiliensis yeasts, resulting in divergent antigen presentation, acquired immunity, and disease outcomes.

Transmembrane tumor necrosis factor alpha is required for enteropathy and is sufficient to promote parasite expulsion in gastrointestinal helminth infection

To study the specific role of transmembrane tumor necrosis factor (tmTNF) in protective and pathological responses against the gastrointestinal helminth Trichinella spiralis, we compared the immune responses of TNF-alpha/lymphotoxin alpha (LTalpha)(-/-) mice expressing noncleavable transgenic tmTNF to those of TNF-alpha/LTalpha(-/-) and wild-type mice. The susceptibility of TNF-alpha/LTalpha(-/-) mice to T. spiralis infection was associated with impaired induction of a protective Th2 response and the lack of mucosal mastocytosis. Although tmTNF-expressing transgenic (tmTNF-tg) mice also had a reduced Th2 response, the mast cell response was greater than that observed in TNF-alpha/LTalpha(-/-) mice and was sufficient to induce the expulsion of the parasite. T. spiralis infection of tmTNF-tg mice resulted in significant intestinal pathology characterized by villus atrophy and crypt hyperplasia comparable to that induced following the infection of wild-type mice, while pathology in TNF-alpha/LTalpha(-/-) mice was significantly reduced. Our data thus indicate a role for tmTNF in host defense against gastrointestinal helminths and in the accompanying enteropathy. Furthermore, they also demonstrate that TNF-alpha is required for the induction of Th2 immune responses related to infection with gastrointestinal helminth parasites.

Virulence of a Mycobacterium tuberculosis clinical isolate in mice is determined by failure to induce Th1 type immunity and is associated with induction of IFN-α/β

To understand how virulent mycobacteria subvert host immunity and establish disease, we examined the differential response of mice to infection with various human outbreak Mycobacterium tuberculosis clinical isolates. One clinical isolate, HN878, was found to be hypervirulent, as demonstrated by unusually early death of infected immune-competent mice, compared with infection with other clinical isolates. The differential effect on survival required lymphocyte function because severe combined immunodeficiency (SCID) mice infected with HN878 or other clinical isolates all died at the same rate. The hypervirulence of HN878 was associated with failure to induce M. tuberculosis-specific proliferation and IFN-γ production by spleen and lymph node cells from infected mice. In addition, 2- to 4-fold lower levels of tumor necrosis factor-α (TNF-α), IL-6, IL-12, and IFN-γ mRNAs were observed in lungs of HN878-infected mice. IL-10, IL-4, and IL-5 mRNA levels were not significantly elevated in lungs of HN878 infected mice. In contrast, IFN-α mRNA levels were significantly higher in lungs of these mice. To further investigate the role of Type 1 IFNs, mice infected with HN878 were treated intranasally with purified IFN-α/β. The treatment resulted in increased lung bacillary loads and even further reduced survival. These results suggest that the hypervirulence of HN878 may be due to failure of this strain to stimulate Th1 type immunity. In addition, the lack of development of Th1 immunity in response to HN878 appears to be associated with increased induction of Type 1 IFNs.

Studies of group B streptococcal infection in mice deficient in complement component C3 or C4 demonstrate an essential role for complement in both innate and acquired immunity.

Group B streptococci (GBS) cause sepsis and meningitis in neonates and serious infections in adults with underlying chronic illnesses. Specific antibodies have been shown to be an important factor in protective immunity for neonates, but the role of serum complement is less well defined. To elucidate the function of the complement system in immunity to this pathogen, we have used the approach of gene targeting in embryonic stem cells to generate mice totally deficient in complement component C3. Comparison of C3-deficient mice with mice deficient in complement component C4 demonstrated that the 50% lethal dose for GBS infection was reduced by approximately 50-fold and 25-fold, respectively, compared to control mice. GBS were effectively killed in vitro by human blood leukocytes in the presence of specific antibody and C4-deficient serum but not C3-deficient serum. The defective opsonization by C3-deficient serum in vitro was corroborated by in vivo studies in which passive immunization of pregnant dams with specific antibodies conferred protection from GBS challenge to normal and C4-deficient pups but not C3-deficient pups. These results indicate that the alternative pathway is sufficient to mediate effective opsonophagocytosis and protective immunity to GBS in the presence of specific antibody. In contrast, the increased susceptibility to infection of non-immune mice deficient in either C3 or C4 implies that the classical pathway plays an essential role in host defense against GBS infection in the absence of specific immunity.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

Transcriptomic Analysis of the Host Response and Innate Resilience to Enterotoxigenic Escherichia coli Infection in Humans.

BACKGROUND: Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) is a globally prevalent cause of diarrhea. Though usually self-limited, it can be severe and debilitating. Little is known about the host transcriptional response to infection. We report the first gene expression analysis of the human host response to experimental challenge with ETEC. METHODS: We challenged 30 healthy adults with an unattenuated ETEC strain, and collected serial blood samples shortly after inoculation and daily for 8 days. We performed gene expression analysis on whole peripheral blood RNA samples from subjects in whom severe symptoms developed (n = 6) and a subset of those who remained asymptomatic (n = 6) despite shedding. RESULTS: Compared with baseline, symptomatic subjects demonstrated significantly different expression of 406 genes highlighting increased immune response and decreased protein synthesis. Compared with asymptomatic subjects, symptomatic subjects differentially expressed 254 genes primarily associated with immune response. This comparison also revealed 29 genes differentially expressed between groups at baseline, suggesting innate resilience to infection. Drug repositioning analysis identified several drug classes with potential utility in augmenting immune response or mitigating symptoms. CONCLUSIONS: There are statistically significant and biologically plausible differences in host gene expression induced by ETEC infection. Differential baseline expression of some genes may indicate resilience to infection.