Asociación del patrón y polimorfismos de CD11c, CD14 Y TLR4 con la susceptibilidad a desarrollar tuberculosis pulmonar

Tesis (Doctor en Ciencias con Orientación en Inmunología) U.A.N.L., 2006

Cecum lymph node dendritic cells harbor slow-growing bacteria phenotypically tolerant to antibiotic treatment.

In vivo, antibiotics are often much less efficient than ex vivo and relapses can occur. The reasons for poor in vivo activity are still not completely understood. We have studied the fluoroquinolone antibiotic ciprofloxacin in an animal model for complicated Salmonellosis. High-dose ciprofloxacin treatment efficiently reduced pathogen loads in feces and most organs. However, the cecum draining lymph node (cLN), the gut tissue, and the spleen retained surviving bacteria. In cLN, approximately 10%-20% of the bacteria remained viable. These phenotypically tolerant bacteria lodged mostly within CD103⁺CX₃CR1⁻CD11c⁺ dendritic cells, remained genetically susceptible to ciprofloxacin, were sufficient to reinitiate infection after the end of the therapy, and displayed an extremely slow growth rate, as shown by mathematical analysis of infections with mixed inocula and segregative plasmid experiments. The slow growth was sufficient to explain recalcitrance to antibiotics treatment. Therefore, slow-growing antibiotic-tolerant bacteria lodged within dendritic cells can explain poor in vivo antibiotic activity and relapse. Administration of LPS or CpG, known elicitors of innate immune defense, reduced the loads of tolerant bacteria. Thus, manipulating innate immunity may augment the in vivo activity of antibiotics.

Langerhans cell (LC) proliferation mediates neonatal development, homeostasis, and inflammation-associated expansion of the epidermal LC network.

Most tissues develop from stem cells and precursors that undergo differentiation as their proliferative potential decreases. Mature differentiated cells rarely proliferate and are replaced at the end of their life by new cells derived from precursors. Langerhans cells (LCs) of the epidermis, although of myeloid origin, were shown to renew in tissues independently from the bone marrow, suggesting the existence of a dermal or epidermal progenitor. We investigated the mechanisms involved in LC development and homeostasis. We observed that a single wave of LC precursors was recruited in the epidermis of mice around embryonic day 18 and acquired a dendritic morphology, major histocompatibility complex II, CD11c, and langerin expression immediately after birth. Langerin+ cells then undergo a massive burst of proliferation between postnatal day 2 (P2) and P7, expanding their numbers by 10–20-fold. After the first week of life, we observed low-level proliferation of langerin+ cells within the epidermis. However, in a mouse model of atopic dermatitis (AD), a keratinocyte signal triggered increased epidermal LC proliferation. Similar findings were observed in epidermis from human patients with AD. Therefore, proliferation of differentiated resident cells represents an alternative pathway for development in the newborn, homeostasis, and expansion in adults of selected myeloid cell populations such as LCs. This mechanism may be relevant in locations where leukocyte trafficking is limited.

Integrin expression at the bone/biomaterial interface

The aim of this study was to visualize integrin expression by cells in interface tissue in relation to their ligands. Tissue samples were obtained from 25 patients undergoing revision of aseptically loose total joint replacements. Serial sections were immunolabeled for the integrins alpha (2)beta (1) alpha (v)beta (3), alpha (4)beta (1) alpha (L)beta (2) (CD11a), alpha (M)beta (2) (CD11b), and alpha (x)beta (2) (CD11c), and the ligands fibronectin, laminin, vitronectin, intercellular adhesion molecule-1, and vascular adhesion molecule-1. Most cells were found to express alpha (2)beta (1) most macrophages and giant cells expressed CD11b, and the majority of CD11a was found on perivascular T lymphocytes. From the small amount of alpha (4)beta (1) and vascular adhesion molecule-1 expression in the interface tissue and the combination of CD11a, CD11b, and intercellular adhesion molecule-1 expression, it would seem that macrophages use beta (2) integrins to transmigrate. (C) 2001 John Wiley & Sons, Inc.

In vivo tropism of attenuated and pathogenic measles virus expressing green fluorescent protein in macaques

The global increase in measles vaccination has resulted in a significant reduction of measles mortality. The standard route of administration for the live-attenuated measles virus (MV) vaccine is subcutaneous injection, although alternative needle-free routes, including aerosol delivery, are under investigation. In vitro, attenuated MV has a much wider tropism than clinical isolates, as it can use both CD46 and CD150 as cellular receptors. To compare the in vivo tropism of attenuated and pathogenic MV, we infected cynomolgus macaques with pathogenic or attenuated recombinant MV expressing enhanced green fluorescent protein (GFP) (strains IC323 and Edmonston, respectively) via the intratracheal or aerosol route. Surprisingly, viral loads and cellular tropism in the lungs were similar for the two viruses regardless of the route of administration, and CD11c-positive cells were identified as the major target population. However, only the pathogenic MV caused significant viremia, which resulted in massive virus replication in B and T lymphocytes in lymphoid tissues and viral dissemination to the skin and the submucosa of respiratory epithelia. Attenuated MV was rarely detected in lymphoid tissues, and when it was, only in isolated infected cells. Following aerosol inhalation, attenuated MV was detected at early time points in the upper respiratory tract, suggesting local virus replication. This contrasts with pathogenic MV, which invaded the upper respiratory tract only after the onset of viremia. This study shows that despite in vitro differences, attenuated and pathogenic MV show highly similar in vivo tropism in the lungs. However, systemic spread of attenuated MV is restricted.

Determining the role of mononuclear phagocytes in prion neuroinvasion from the skin

Many prion diseases are acquired by peripheral exposure, and skin lesions are an effective route of transmission. Following exposure, early prion replication, upon FDCs in the draining LN is obligatory for the spread of disease to the brain. However, the mechanism by which prions are conveyed to the draining LN is uncertain. Here, transgenic mice were used, in which langerin(+) cells, including epidermal LCs and langerin(+) classical DCs, were specifically depleted. These were used in parallel with transgenic mice, in which nonepidermal CD11c(+) cells were specifically depleted. Our data show that prion pathogenesis, following exposure via skin scarification, occurred independently of LC and other langerin(+) cells. However, the depletion of nonepidermal CD11c(+) cells impaired the early accumulation of prions in the draining LN, implying a role for these cells in the propagation of prions from the skin. Therefore, together, these data suggest that the propagation of prions from the skin to the draining LN occurs via dermal classical DCs, independently of langerin(+) cells.

Monocyte differentiation toward regulatory dendritic cells is not affected by respiratory syncytial virus-induced inflammatory mediators.

Airway epithelial cells were shown to drive the differentiation of monocytes into dendritic cells (DCs) with a suppressive phenotype. In this study, we investigated the impact of virus-induced inflammatory mediator production on the development of DCs. Monocyte differentiation into functional DCs, as reflected by the expression of CD11c, CD123, BDCA-4, and DC-SIGN and the capacity to activate T cells, was similar for respiratory syncytial virus (RSV)-infected and mock-infected BEAS-2B and A549 cells. RSV-conditioned culture media resulted in a partially mature DC phenotype, but failed to up-regulate CD80, CD83, CD86, and CCR7, and failed to release proinflammatory mediators upon Toll-like receptor (TLR) triggering. Nevertheless, these DCs were able to maintain an antiviral response by the release of Type I IFN. Collectively, these data indicate that the airway epithelium maintains an important suppressive DC phenotype under the inflammatory conditions induced by infection with RSV.

Association entre les dérégulations des cellules dendritiques et les altérations des lymphocytes B présentes chez les patients infectés par le VIH

La dérégulation du compartiment B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), qui peut mener à des manifestations autoimmunes et ultimement à des lymphomes B. Parmi les premières anomalies détectées, on dénote l’activation polyclonale, reflétée par la présence d’hyperglobulinémie (hyper-Ig) et des titres élevés d’autoanticorps chez les patients. On observe également une altération des dynamiques des populations, notamment une expansion de la population des cellules matures activées. De plus, les patients évoluent vers l’incapacité de générer une réponse humorale efficace, et sont sujets à une perte de la mémoire immunologique en phase chronique, caractérisée par une diminution de la population des cellules mémoires et par l’épuisement cellulaire. Toutefois, on connaît très peu les mécanismes impliqués dans de telles altérations. Les cellules dendritiques (DC) sont parmi les premières populations cellulaires à rencontrer et à propager le VIH lors d’une infection, et s’en trouvent affectées directement et indirectement, par le virus et ses composantes. On retrouve en effet une diminution des fréquences de DC dans le sang, les muqueuses et les organes lymphoïdes de patients infectés par le VIH, ainsi qu’un blocage au niveau de la maturation cellulaire. Toutefois, un débat perdure quant à l’apparition de ces altérations durant la phase aigüe de l’infection, et à la restauration des fréquences et des fonctions des DC chez les patients sous traitement. Cette controverse est due à la rareté des études longitudinales incluant des suivis qui s’échelonnent de la phase aigüe à la phase chronique de l’infection. Les DC jouent un rôle important dans le développement, la survie et l’activation des lymphocytes B, de façon T-dépendante et T-indépendante, notamment via des facteurs de croissance tel que BLyS (B lymphocyte stimulator). Par conséquent, nous formulons l’hypothèse que dans le cadre d’une infection VIH, les altérations observées au niveau des cellules B sont modulées par les DC. L’objectif majeur de cette étude est donc d’évaluer l’implication potentielle des DC dans les altérations des cellules B au cours de l’infection par le VIH. Pour ce faire, nous avons d’abord caractérisé de façon longitudinale le statut des populations de DC du sang périphérique de patients infectés au VIH et présentant différents types de progression de la maladie. Cela nous a permis d’évaluer la présence d’une corrélation entre les dynamiques de DC et le type de progression. Par la suite, nous avons évalué la capacité des DC à exprimer BLyS, puis mesuré sa concentration ainsi que celles d’autres facteurs de croissance des cellules B dans le plasma des patients. Enfin, nous avons caractérisé le statut des lymphocytes B, en fonction du stade de l’infection et du taux de progression clinique des patients. Cette étude démontre une diminution de la fréquence des populations de DC myéloïdes (mDC) dans le sang de patients infectés par le VIH sujets à une progression clinique. Cette diminution est observée dès le stade aigu de l’infection et au-delà du traitement antirétroviral (ART). Des concentrations élevées de MCP-1 (monocyte chemotactic protein), MIP (macrophage inflammatory protein) -3α et MIP-3β suggèrent la possibilité d’un drainage vers des sites périphériques. Nous observons également des niveaux supérieurs à la normale de précurseurs CD11c+CD14+CD16- en phase chronique, possiblement liés à une tendence de régénération des DC. Les patients en phase chronique présentent de hautes concentrations plasmatiques de BLyS, reflétée par un haut taux d’expression de cette cytokine par les mDC et leurs précurseurs. Parallèlement, nous observons une expansion des cellules B matures activées ainsi que des taux élevés d’IgG et IgA dans le sang de ces patients. De plus, nous constatons l’expansion d’une population de cellules B qui présente à la fois des caractéristiques de cellules B immatures transitionnelles (TI, transitional immature), et de cellules B recirculantes activées de la zone marginale (MZ, marginal zone), considérées ici comme des «précurseurs/activées de la MZ». Cette étude démontre aussi, chez les progresseurs lents, une meilleure préservation du compartiment des DC du sang périphérique, accompagnée d’une augmentation de précurseurs des DC de phénotype CD11c+CD14+CD16+, ainsi que des concentrations plasmatiques et niveaux d’expression normaux de BLyS. Conséquemment, nous n’avons pas observé d’augmentation des cellules B matures activées et des cellules B précurseurs/activées de la MZ. Toutefois, la fréquence des cellules B matures de la MZ est diminuée, reflétant possiblement leur recrutement vers des sites périphériques et leur contribution à un mécanisme actif de contrôle de la progression de la maladie. L’ensemble de ce travail suggère que dans le cadre d’une infection au VIH, les altérations observées au niveau des DC modulent les anomalies des cellules B. Par conséquent, le maintien de l’équilibre des fonctions DC, notamment les fonctions noninflammatoires, pourrait avoir un impact important dans la prévention de la progression de maladies associées aux altérations du compartiment des cellules B.

The anti-inflammatory properties of intravenous immunoglobulin in a murine model of allergic airway disease ; effects on the development of regulatory T-cells

Les immunoglobulines intraveineuses (IVIg) constituent une préparation polyclonale d’IgG isolée et regroupée à partir du plasma sanguin de multiples donneurs. Initialement utilisé comme traitement de remplacement chez les patients souffrant d’immunodéficience primaire ou secondaire, les IVIg sont maintenant largement utilisées dans le traitement de plusieurs conditions auto-immunes, allergiques ou inflammatoires à une dose élevée, dite immunomodulatrice. Différents mécanismes d’action ont été postulés au fil des années pour expliquer l’effet thérapeutique des IVIg dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Entre autre, un nombre grandissant de données issues de modèles expérimentaux chez l’animal et l’humain suggère que les IVIg induisent l’expansion et augmentent l’action suppressive des cellules T régulatrices (Tregs), par un mécanisme qui demeure encore inconnu. Également, les patients atteints de maladies auto-immunes ou inflammatoires présentent souvent un nombre abaissé de Tregs par rapport aux individus sains. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les IVIg modulent les cellules T régulatrices est requise afin de permettre un usage plus rationnel de ce produit sanguin en tant qu’alternative thérapeutique dans le traitement des maladies auto-immunes et inflammatoires. Par le biais d’un modèle expérimental d’allergie respiratoire induite par un allergène, nous avons démontré que les IVIg diminuaient significativement l’inflammation au niveau des voies aériennes ce, en association avec une différenciation des Tregs à partir des cellules T non régulatrices du tissu pulmonaire. Nous avons également démontré qu’au sein de notre modèle expérimental, l’effet anti-inflammatoire des IVIg était dépendant des cellules dendritiques CD11c+ (CDs) pulmonaires, puisque cet effet pouvait être complètement reproduit par le transfert adoptif de CDs provenant de souris préalablement traitées par les IVIg. À cet effet, il est déjà établi que les IVIg peuvent moduler l’activation et les propriétés des CDs pour favoriser la tolérance immunitaire et que ces cellules seraient cruciales pour l’induction périphérique des Tregs. C’est pourquoi, nous avons cherché à mieux comprendre comment les IVIg exercent leur effet sur ces cellules. Pour la première fois, nous avons démontré que la fraction d’IgG riche en acide sialique (SA-IVIg) (constituant 2-5% de l’ensemble des IgG des donneurs) interagit avec un récepteur dendritique inhibiteur de type lectine C (DCIR) et active une cascade de signalement intracellulaire initiée par la phosphorylation du motif ITIM qui est responsable des changements observés en faveur de la tolérance immunitaire auprès des cellules dendritiques et des Tregs. L’activité anti-inflammatoire de la composante SA-IVIg a déjà été décrite dans des études antérieures, mais encore une fois le mécanisme par lequel ce traitement modifie la fonction des CDs n’a pas été établi. Nous avons finalement démontré que le récepteur DCIR facilite l’internalisation des molécules d’IgG liées au récepteur et que cette étape est cruciale pour permettre l’induction périphérique des Tregs. En tant que produit sanguin, les IVIg constitue un traitement précieux qui existe en quantité limitée. La caractérisation des mécanismes d’action des IVIg permettra une meilleure utilisation de ce traitement dans un vaste éventail de pathologies auto-immunes et inflammatoires.

Relationships Among Murine CD11chigh Dendritic Cell Subsets as Revealed by Baseline Gene Expression Patterns

The functional relationships and properties of different subtypes of dendritic cells (DC) remain largely undefined. To better characterize these cells, we used global gene analysis to determine gene expression patterns among murine CD11c(high) DC subsets. CD4(+), CD8alpha(+), and CD8alpha(-) CD4(-) (double negative (DN)) DC were purified from spleens of normal C57/BL6 mice and analyzed using Affymetrix microarrays. The CD4(+) and CD8alpha(+) DC subsets showed distinct basal expression profiles differing by >200 individual genes. These included known DC subset markers as well as previously unrecognized, differentially expressed CD Ags such as CD1d, CD5, CD22, and CD72. Flow cytometric analysis confirmed differential expression in nine of nine cases, thereby validating the microarray analysis. Interestingly, the microarray expression profiles for DN cells strongly resembled those of CD4(+) DC, differing from them by <25 genes. This suggests that CD4(+) and DN DC are closely related phylogenetically, whereas CD8alpha(+) DC represent a more distant lineage, supporting the historical distinction between CD8alpha(+) and CD8alpha(-) DC. However, staining patterns revealed that in contrast to CD4(+) DC, the DN subset is heterogeneous and comprises at least two subpopulations. Gene Ontology and literature mining analyses of genes expressed differentially among DC subsets indicated strong associations with immune response parameters as well as cell differentiation and signaling. Such associations offer clues to possible unique functions of the CD11c(high) DC subsets that to date have been difficult to define as rigid distinctions.

Cohabitation with a B16F10 melanoma-bearer cage mate influences behavior and dendritic cell phenotype in mice

This study evaluated the effects of cohabitation with a B16F10 melanoma-bearer cage mate on behavior and immune functions in mice. Five different experiments were conducted. In each of them, the female mice were divided into two groups: control and experimental. One mouse of each control pair was kept undisturbed and called ""companion of health partner"" (CHP). One mouse of each experimental pair was inoculated with B16FI0 cells and the other, the subject of this study, was called ""companion sick partner"" (CSP). On Day 20 of cohabitation, behavior and immune parameters from CHP and CSP mice were analyzed. In comparison to the CHP, the CSP mice: (1) presented an increased general locomotion in the open field and a decreased exploration time and number of entries in the plus-maze open arms; (2) had an enhanced expression of the CD80 costimulatory molecule on Iab(+)CD11c(+) spleen cells, but no differences were found on lymph nodes cells; (3) presented an altered differentiation of bone marrow cells in the presence of GM-CSF, IL-4, and LPS in vitro, resulting in a lower percentage of Iab(+)CD80(+) cells; (4) had a deficit in the establishment of a Delayed Type of Hypersensitivity to ovalbumin, which was associated to an in vitro proliferation of an IL-10-producing lymphocyte subpopulation after ovalbumin stimulation. Corticosterone levels detected on Day 20 of cohabitation were similar in CHP and CSP mice. It is shown here that DCs phenotype in mice is affected by conditions associated with behavioral alterations indicative of an anxiety-like state induced by the cohabitation with a tumor-bearer conspecific. This phenomenon occurred probably through a nondependent corticosterone mechanism. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

CD8(+) T cell adjuvant effects of Salmonella FliCd flagellin in live vaccine vectors or as purified protein

Salmonella flagellin, the flagellum structural subunit, has received particular interest as a vaccine adjuvant conferring enhanced immunogenity to soluble proteins or peptides, both for activation of antibody and cellular immune responses. In the present study, we evaluated the Salmonella enterica FliCd flagellin as a T cell vaccine adjuvant using as model the 9-mer (SYVPSAEQI) synthetic H2(d)-restricted CD8(+) T cell-specific epitope (CS(280-288)) derived from the Plasmodium yoelii circumsporozoite (G) protein. The FliCd adjuvant effects were determined under two different conditions: (i) as recombinant flagella, expressed by orally delivered live S. Dublin vaccine strains expressing the target CS(280-288) peptide fused at the central hypervariable domain, and (ii) as purified protein in acellular vaccines in which flagellin was administered to mice either as a recombinant protein fused or admixed with the target CS(280-288) peptide. The results showed that CS(280-288)-specific cytotoxic CD8(+) T cells were primed when BALB/c mice were orally inoculated with the expressing the CS280-288 epitope S. Dublin vaccine strain. In contrast, mice immunized with purified FliCd admixed with the CS280-288 peptide and, to a lesser extent, fused with the target peptide developed specific cytotoxic CD8(+) T cell responses without the need of a heterologous booster immunization. The CD8(+) T cell adjuvant effects of flagellin, either fused or not with the target peptide, correlated with the in vivo activation of CD11c(+) dendritic cells. Taken together, the present results demonstrate that Salmonella flagellins are flexible adjuvant and induce adaptative immune responses when administered by different routes or vaccine formulations. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.