Phenotypic heterogeneity of antigen-specific CD4 cells under different conditions of antigen persistence and antigen load

RESUME Nous n'avons pas de connaissance précise des facteurs à l'origine de l'hétérogénéité phénotypique des cellules T CD4 mémoires. Une troisième population phénotypique des cellules T CD4 mémoires, caractérisée par les marqueurs CD45RA+CCR7- a été identifiée dans cette étude. Cette population présente un état de différentiation avancée, comme en témoigne son histoire de réplication, ainsi que sa capacité de prolifération homéostatique. Les réponses des cellules T CD4 mémoires à différentes conditions de persistance et charge antigénique ont trois patterns phénotypiques différents, caractérisés par les marqueurs CD45RA et CCR7. La réponse CD4 mono -phénotypique CD45RA-CCR7+ ou CD45RA- CCR7- est associée à des conditions d'élimination de l'antigène (telle la réponse CD4 tétanos spécifique) ou à des conditions de persistance antigénique et de virémie élevée (telle la réponse HIV chronique ou la primo-infection CMV) respectivement. D'autre part, les réponses T CD4 multi -phénotypiques CD45RA-CCR7+ sont associées à des conditions d'exposition antigénique prolongée et de faible virémie (telles les infections CMV, EBV et HSV ou les infections HIV chez les long term non progressons). La réponse mono -phénotypique CD45RA- CCR7+ est propre aux cellules T CD4 secrétant de IL2, définies également comme centrales mémoires, la réponse CD45RA- CCR7- aux cellules T CD4 secrétant de l'IFNγ et finalement la réponse mufti-phénotypique aux cellules T CD4 secrétant à la fois de l'IL2 et de l' IFNγ. En conclusion, ces résultats témoignent d'une régulation de l'hétérogénéité phénotypique par l'exposition et la charge antigénique. ABSTRACT The factors responsible for the phenotypic heterogeneity of memory CD4 T cells are unclear. In the present study, we have identified a third population of memory CD4 T cells characterized as CD45RA+CCRT that, based on its replication history and the homeostatic proliferative capacity, was at an advanced stage of differentiation. Three different phenotypic patterns of memory CD4 T cell responses were delineated under different conditions of antigen (Ag) persistence and load using CD45RA and CCR7 as markers of memory T cells. Mono-phenotypic CD45RA'CCR7+ or CD45RA'CCR7' CD4 T cell responses were associated with conditions of Ag clearance (tetanus toxoid-specific CD4 T cell response) or Ag persistence and high load (chronic HIV-1 and primary CMV infections), respectively. Multi-phenotypic CD45RA CCR7+, CD45RA'CCRT and CD45RA+CCRT CD4 T cell responses were associated with protracted Ag exposure and low load (chronic CMV, EBV and HSV infections and HIV-1 infection in long-term nonprogressors). The mono-phenotypic CD45RA'CCR7+ response was typical of central memory (TCM) IL-2-secreting CD4 T cells, the mono-phenotypic CD45RA CCRT response of effector memory (TEM) IFN-γ -secreting CD4 T cells and the multi-phenotypic response of both IL-2- and IFN-γ -secreting cells. The present results indicate that the heterogeneity of different Ag-specific CD4 T cell responses is regulated by Ag exposure and Ag load.

Effet de l'initiation du traitement antirétroviral sur la diversité virale du VIH

L’épidémie du VIH-1 dure maintenant depuis plus de 25 ans. La grande diversité génétique de ce virus est un obstacle majeur en vue de l’éradication de cette pandémie. Au cours des années, le VIH-1 a évolué en plus de cinquante sous-types ou formes recombinantes. Cette diversité génétique est influencée par diverses pressions de sélection, incluant les pressions du système immunitaire de l’hôte et les agents antirétroviraux (ARV). En effet, bien que les ARV aient considérablement réduit les taux de morbidité et de mortalité, en plus d’améliorer la qualité et l’espérance de vie des personnes atteintes du VIH-1, ces traitements sont complexes, dispendieux et amènent leur lot de toxicité pouvant mener à des concentrations plasmatiques sous-optimales pour contrôler la réplication virale. Ceci va permettre l’émergence de variantes virales portant des mutations de résistance aux ARV. Ce phénomène est encore plus complexe lorsque l’on prend en considération l’immense diversité génétique des différents sous-types. De plus, le virus du VIH est capable de persister sous forme latente dans diverses populations cellulaires, rendant ainsi son éradication extrêmement difficile. Des stratégies pouvant restreindre la diversité virale ont donc été préconisées dans le but de favoriser les réponses immunes de l’hôte pour le contrôle de l’infection et d’identifier des variantes virales offrant une meilleure cible pour des stratégies vaccinales ou immunothérapeutiques. Dans cet esprit, nous avons donc étudié, chez des sujets infectés récemment par le VIH-1, l’effet du traitement ARV précoce sur la diversité virale de la région C2V5 du gène enveloppe ainsi que sur la taille des réservoirs. En deuxième lieu, nous avons caractérisé la pression de sélection des ARV sur des souches virales de sous types variés non-B, chez des patients du Mali et du Burkina Faso afin d’évaluer les voies d’échappement viral dans un fond génétique différent du sous-type B largement prévalent en Amérique du Nord. Notre étude a démontré la présence d’une population virale très homogène et peu diversifiée dans les premières semaines suivant l’infection, qui évolue pour atteindre une diversification de +0,23% à la fin de la première année. Cette diversification est plus importante chez les sujets n’ayant pas initié de traitement. De plus, ceci s’accompagne d’un plus grand nombre de particules virales infectieuses dans les réservoirs viraux des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) chez ces sujets. Ces résultats suggèrent que l’initiation précoce du traitement pourrait avoir un effet bénéfique en retardant l’évolution virale ainsi que la taille des réservoirs, ce qui pourrait supporter une réponse immune mieux ciblée et potentiellement des stratégies immunothérapeutiques permettant d’éradiquer le virus. Nous avons également suivi 801 sujets infectés par des sous-types non-B sur le point de débuter un traitement antirétroviral. Bien que la majorité des sujets ait été à un stade avancé de la maladie, plus de 75% des individus ont obtenu une charge virale indétectable après 6 mois d’ARV, témoignant de l’efficacité comparable des ARV sur les sous-types non-B et B. Toutefois, contrairement aux virus de sous-type B, nous avons observé différentes voies moléculaires de résistance chez les sous type non-B, particulièrement chez les sous-types AGK/AK/K pour lesquels les voies de résistances étaient associées de façon prédominante aux TAM2. De plus, bien que la divergence entre les virus retrouvés chez les patients d’une même région soit faible, nos analyses phylogénétiques ont permis de conclure que ces mutations de résistance se sont produites de novo et non à partir d’un ancêtre commun porteur de résistance. Cependant, notre dernière étude au Mali nous a permis d’évaluer la résistance primaire à près de 10% et des études phylogénétiques seront effectuées afin d’évaluer la circulation de ces souches résistantes dans la population. Ces études suggèrent qu’un contrôle de la réplication virale par les ARV peut freiner la diversité du VIH et ainsi ouvrir la voie à un contrôle immunologique ciblé, utilisant de nouvelles stratégies vaccinales ou immunothérapeutiques. Toutefois, une thérapie antirétrovirale sous-optimale (adhérence, toxicité) peut conduire à l’échappement virologique en favorisant l’émergence et la dissémination de souches résistantes.

Étude du dysfonctionnement du compartiment des cellules B chez des patients à différents stades d’infection par le virus d’immunodéficience humaine (VIH)

Les anomalies phénotypiques et fonctionnelles des lymphocytes B (LB) sont typiques d'une infection au VIH et se traduisent principalement par une activation polyclonale, une perte de la mémoire immunitaire ainsi qu'une réponse humorale déficiente et des phénomènes auto-immunitaires souvent précurseurs de lymphomes B. Ces anomalies se retrouvent principalement chez les patients lors de la phase chronique de la maladie et semblent être reliées en partie au niveau de la charge virale ainsi qu'à un compartiment de lymphocytes T CD4+ altéré. Cependant, quoique controversé, des éléments d’activation polyclonale ont également été observés chez les non-progresseurs à long terme (LTNPs) qui présentent une charge virale faible et un compartiment T CD4+ semblable aux individus séronégatifs. Ainsi, les objectifs principaux de cette étude sont 1) d’établir une chronologie des anomalies du compartiment des cellules B chez des individus infectés par le VIH qui ont une progression différente de la maladie (PHI normaux, rapides, sains et LTNP). 2) corréler les niveaux sériques du stimulateur de lymphocytes B (BLyS), un facteur de croissance des cellules B, avec les phénotypes observés chez ces mêmes patients. L’hyperglobulinémie, les niveaux sériques de BLyS et d’auto-anticorps ont été mesuré longitudinalement chez une cohorte d’individus en primo-infection (PHI) avec des progressions différentes de la maladie (rapides et normaux), LTNP et sujets sains. Nos résultats démontrent que l’activation polyclonale des LB survient indépendamment de la vitesse de progression et persiste chez les LTNP ou malgré une thérapie antirétrovirale efficace chez les progresseurs rapides. Des niveaux élevés de BLyS dans le sérum des progresseurs rapides corrèlent avec des fréquences altérées de monocytes et cellules dendritiques, suggérant un rôle de celles-ci dans l’atteinte du compartiment des cellules B.

Caractérisation des inhibiteurs de DCIR, une lectine de type C participant à la transmission du VIH-1

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 provoque une infection définitive de l’organisme. Il entraine une déroute du système immunitaire depuis la primo-infection occasionnant ainsi, une déplétion massive des lymphocytes T CD4 (LTCD4). Le DCIR (Dendritic Cell Immuno Receptor) qui constitue le socle de notre travail, est une lectine de type C. Il est exprimé sur les cellules myéloïdes comme les cellules dendritiques mais aussi sur les cellules B, les LTCD4 infectés par le VIH-1 et apoptotiques ainsi que sur les LTCD4 polarisés en Th17. Il constitue un facteur d’attachement et d’internalisation du virus dans la cellule dendritique. Il permet son transfert aux LTCD4 dans les organes lymphoïdes secondaires, jouant ainsi un rôle dans la pathogenèse associée au VIH-1. En plus, le DCIR assure la régulation négative de la réponse cellulaire, favorisant ainsi la propagation et la réplication du virus au détriment de la réponse immunitaire contre le VIH-1. Le rôle que joue le DCIR est dépendant du sentier de signalisation induit à la suite de la phosphorylation des résidus tyrosine de son motif ITIM. Le blocage de DCIR par des inhibiteurs spécifiques pourrait empêcher cette phosphorylation et réduire l’attachement, l’internalisation et le transfert du virus. Nous avons montré que la stimulation des cellules dendritiques et des LTCD4 polarisés en Th17 avec un anticorps anti-DCIR générait un patron de phosphorylation des résidus tyrosine des protéines. De plus, les inhibiteurs de la portion extracellulaire du DCIR inhibent cette activation. Afin de développer une mesure plus directe de l’interaction de DCIR avec ces inhibiteurs, nous avons purifié le DCIR à partir des cellules Raji-CD4-DCIR. En conclusion, ce projet de maitrise montre que l’activation directe de DCIR peut être renversée par des inhibiteurs montrant ainsi leurs spécificités. De plus, le profil d’activation de DCIR est spécifique pour chaque type cellulaire. A long terme, l’inactivation de DCIR par des inhibiteurs efficaces pourrait être une stratégie thérapeutique capable d’inhiber l’infection et de préserver une réponse immunitaire efficace.

Correcting for bias when estimating the cost of hospital-acquired infection : an analysis of lower respiratory tract infections in non-surgical patients

Hospital acquired infections (HAI) are costly but many are avoidable. Evaluating prevention programmes requires data on their costs and benefits. Estimating the actual costs of HAI (a measure of the cost savings due to prevention) is difficult as HAI changes cost by extending patient length of stay, yet, length of stay is a major risk factor for HAI. This endogeneity bias can confound attempts to measure accurately the cost of HAI. We propose a two-stage instrumental variables estimation strategy that explicitly controls for the endogeneity between risk of HAI and length of stay. We find that a 10% reduction in ex ante risk of HAI results in an expected savings of £693 ($US 984).

Experimental Infection of Culex Annulirostris, Culex Gelidus, and Aedes Vigilax With a Yellow Fever/Japanese Encephalitis Virus Vaccine Chimera (Chimerivax TM-JE)

Australian mosquitoes from which Japanese encephalitis virus (JEV) has been recovered (Culex annulirostris, Culex gelidus, and Aedes vigilax) were assessed for their ability to be infected with the ChimeriVax-JE vaccine, with yellow fever vaccine virus 17D (YF 17D) from which the backbone of ChimeriVax-JE vaccine is derived and with JEV-Nakayama. None of the mosquitoes became infected after being fed orally with 6.1 log(10) plaque-forming units (PFU)/mL of ChimeriVax-JE vaccine, which is greater than the peak viremia in vaccinees (mean peak viremia = 4.8 PFU/mL, range = 0-30 PFU/mL of 0.9 days mean duration, range = 0-11 days). Some members of all three species of mosquito became infected when fed on JEV-Nakayama, but only Ae. vigilax was infected when fed on YF 17D. The results suggest that none of these three species of mosquito are likely to set up secondary cycles of transmission of ChimeriVax-JE in Australia after feeding on a viremic vaccinee.

Psychiatric disorder in HIV infection

Objective: This study aimed to investigate rates of psychiatric disorder in human immunodeficiency virus (HIV) infection, in an Australian sample of homosexual and bisexual men. Method: A cross-sectional study of a total of 65 HIV sero-negative (HIV-) and 164 HIV sero-positive men (HIVt) (79 CDC stage 1 1/1 11 and 85 CDC stage IV) was conducted in three centres. Lifetime and current prevalence rates of psychiatric disorder were evaluated using the Diagnostic Interview Schedule Version lllR (DIS-IIIR). Results: Elevated current and lifetime rates of major depression were detected in both HIV negative and HIV positive homosexual/bisexual men. Lifetime rates of alcohol abuseldependence were significantly elevated in HIV positive men (CDC group IV) when compared with HIV negative men. Among the HIV positive group the majority of psychiatric disorders detected were preceded by a pre-HIV diagnosis of psychiatric disorder. Major depression represented the disorder most likely to have first onset after HIV infection diagnosis. Conclusions: Lifetime rates of major depression were elevated in this sample of HIV-negative and HIV-positive men, In the HIV-positive men, psychiatric disorder was significantly associated with the presence of lifetime psychiatric disorder prior to HIV infection diagnosis, The findings indicate the importance of evaluation of psychiatric history prior to HIV infection and the clinical significance of depressive syndromes in this population.

Suicidal ideation, suicide attempts, and HIV infection

A cross-sectional study was performed to investigate the prevalence and predictors of suicidal ideation and past suicide attempt in an Australian sample of human imumunodeficiency virus (HIV)-positive and HIV-negative homosexual and bisexual men. Sixty-five HIV-negative and 164 HIV-positive men participated. A suicidal ideation score was derived from using five items selected from the Beck Depression Inventory and the General Health Questionnaire (28-item version). Lifetime and current prevalence rates of psychiatric disorder were evaluated with the Diagnostic Interview Schedule Version-III-R. The HIV-positive (Centers for Disease Control and Prevention [CDC] Stage IV) men (n=85) had significantly higher total suicidal ideation scores than the asymptomatic HIV-positive men (CDC Stage II/III) (n=79) and the HIV-negative men. High rates of past suicide attempt were detected in the HIV-negative (29%) and HIV-positive men (21%). Factors associated with suicidal ideation included being HIV-positive, the presence of current psychiatric disorder, higher neuroticism scores, external locus of control, and current unemployment. In the HIV-positive group analyzed separately, higher suicidal ideation was discriminated by the adjustment to HIV diagnosis (greater hopelessness and lower fighting spirit), disease factors (greater number of current acquired immunodeficiency syndrome [AIDS]-related conditions), and background variables (neuroticism). Significant predictors of a past attempted suicide were a positive lifetime history of psychiatric disorder (particularly depression diagnoses), a lifetime history of injection drug use, and a family history of suicide attempts. The findings indicate increased levels of suicidal ideation in symptomatic HIV-positive men and highlight the role that multiple psychosocial factors associated with suicidal ideation and attempted suicide play in this population.

Post-traumatic stress disorder in response to HIV infection

This study investigated the psychological impact of HIV infection through assessment of posttraumatic stress disorder in response to HIV infection. Sixty-one HIV-positive homosexual/bisexual men were assessed for posttraumatic stress disorder in response to HIV infection (PTSD-HIV) using a modified PTSD module of the DIS-III-R. Thirty percent met criteria for a syndrome of posttraumatic stress disorder in response to HIV diagnosis (PTSD-HIV). In over one-third of the PTSD cases, the disorder had an onset greater than 6 months after initial HIV infection diagnosis. PTSD-HIV was associated with other psychiatric diagnoses, particularly the development of first episodes of major depression after HIV infection diagnosis. PTSD-HIV was significantly associated with a pre-HIV history of PTSD from other causes, and other pre-HIV psychiatric disorders and neuroticism scores, indicating a similarity with findings in studies of PTSD from other causes. The findings from this preliminary study suggest that a PTSD response to HIV diagnosis has clinical validity and requires further investigation in this population and other medically ill groups. The results support the inclusion of the diagnosis of life-threatening illness as a traumatic incident that may lead to a posttraumatic stress disorder, which is consistent with the DSM-IV criteria.

The economic rationale for infection control in Australian hospitals

The objective of the present study was to predict the economic consequences of healthcare-acquired infections arising among admissions to Australian acute care hospitals. A quantitative algorithm informed by epidemiological and economic data was developed. All acute care hospitals in Australia were included in the study and the participants included all admissions to general medical and general surgical specialties. The main outcome measures were the numbers of cases of healthcare-acquired infection and bed days lost annually. It was estimated that there are 175 153 (95% credible interval 155 911 : 195 168) cases of healthcare-acquired infection among admissions to Australian hospitals annually, and the extra stay in hospital to treat symptoms accounts for 854 289 bed days (95% credible interval 645 091 : 1 096 244). If rates were reduced by 1%, then 150 158 bed days would be released for alternative uses. This would allow ~38 500 new admissions. Healthcare-acquired infections in patients cause bed blocks in Australian hospitals. The cost-effectiveness of hospital services might be improved by allocating more resources to infection control, releasing beds and allowing new admissions. There exists an opportunity to improve the efficiency of the Australian health care system.

Chlamydial infection and spatial ascension of the female genital tract : a novel hybrid cellular automata and continuum mathematical model

Sexually transmitted chlamydial infection initially establishes in the endocervix in females, but if the infection ascends the genital tract, significant disease, including infertility, can result. Many of the mechanisms associated with chlamydial infection kinetics and disease ascension are unknown. We attempt to elucidate some of these processes by developing a novel mathematical model, using a cellular automata–partial differential equation model. We matched our model outputs to experimental data of chlamydial infection of the guinea-pig cervix and carried out sensitivity analyses to determine the relative influence of model parameters. We found that the rate of recruitment and action of innate immune cells to clear extracellular chlamydial particles and the rate of passive movement of chlamydial particles are the dominant factors in determining the early course of infection, magnitude of the peak chlamydial time course and the time of the peak. The rate of passive movement was found to be the most important factor in determining whether infection would ascend to the upper genital tract. This study highlights the importance of early innate immunity in the control of chlamydial infection and the significance of motility-diffusive properties and the adaptive immune response in the magnitude of infection and in its ascension.

Using a longitudinal model to estimate the effect of methicillin-resistant staphylococcus aureus infection on length of stay in an intensive care unit

Healthcare-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus(MRSA) infection may cause increased hospital stay or, sometimes, death. Quantifying this effect is complicated because it is a time-dependent exposure: infection may prolong hospital stay, while longer stays increase the risk of infection. We overcome these problems by using a multinomial longitudinal model for estimating the daily probability of death and discharge. We then extend the basic model to estimate how the effect of MRSA infection varies over time, and to quantify the number of excess ICU days due to infection. We find that infection decreases the relative risk of discharge (relative risk ratio = 0.68, 95% credible interval: 0.54, 0.82), but is only indirectly associated with increased mortality. An infection on the first day of admission resulted in a mean extra stay of 0.3 days (95% CI: 0.1, 0.5) for a patient with an APACHE II score of 10, and 1.2 days (95% CI: 0.5, 2.0) for a patient with an APACHE II score of 30. The decrease in the relative risk of discharge remained fairly constant with day of MRSA infection, but was slightly stronger closer to the start of infection. These results confirm the importance of MRSA infection in increasing ICU stay, but suggest that previous work may have systematically overestimated the effect size.