Activation of cytotoxic CD8+ T cells by adult and neonatal myeloid dendritic cells

L’activation des lymphocytes T nécessite un double signal. Le premier est antigénique et permet la reconnaissance d’un peptide spécifique présenté à la surface de cellules présentatrices d’antigène (APC). Le second signal est co-stimulateur et implique l’interaction avec des molécules activatrices exprimées par les APC et la présence de cytokines proinflammatoires. Les cellules dendritiques (DC) sont les uniques APC capables de délivrer ce double signal et d'activer les lymphocytes T naïfs, initiant ainsi les réponses immunes primaires. L’immaturité du système immunitaire du nouveau-né est responsable d’une plus grande susceptibilité aux maladies infectieuses ainsi qu’une faible réponse vaccinale. Des déficiences tant au niveau de l’immunité innée que de l’immunité acquise participe à une faible défense face aux agressions. A la naissance, les DC expriment des niveaux faibles de molécules co stimulatrices et présentent un défaut majeur de synthèse d'IL 12, cytokine cruciale pour l’établissement de réponses de type Th1. Le but de ce travail est d’évaluer la capacité des DC du nouveau-né humain à activer les lymphocytes T CD8+.Dans une première approche, nous avons utilisé un modèle unique d’induction de réponse primaire in vitro qui permet d'étudier l'activation de lymphocytes T CD8+ spécifiques de l’antigène Melan-A, une protéine du soi exprimée par les mélanocytes. Ces lymphocytes existent à des fréquences particulièrement élevées chez les individus sains HLA-A2 et présentent les caractéristiques de lymphocytes T naïfs. Dans ce modèle, nous avons d’abord analysé les capacités immunostimulatrices de différentes populations de DC différenciées in vitro. Nous avons observé que les DC différenciées par la culture de monocytes purifiés en présence d'IL-3 et d’IFN-beta sont capables d’initier une réponse fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, analogue à celle induite par les DC différenciées en présence de GM-CSF et d’IL-4. Ce même modèle nous a permis de démontrer que, en dépit de leur défaut de production d’IL 12, les DC du nouveau-né sont capables d'induire efficacement une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique.Afin dévaluer la relevance in vivo de nos observations, nous avons étudié le phénotype et la fonction des DC circulantes chez des nouveau-nés infectés par le cytomégalovirus (CMV). L’infection par le CMV au cours de la vie fœtale représente une situation clinique où le nouveau-né développe une réponse mature et fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, alors que celle des lymphocytes T CD4+ est déficiente. Ces expériences ont montré que le phénotype, la fonction et la réponse à différents stimuli des APC présentes en périphérie ne sont pas affectés par l’infection congénitale par le CMV. Ces résultats suggèrent que l’observation des DC circulantes des nouveau-nés infectés par le CMV ne permet pas d’analyser l’influence du virus sur la fonction des DC néonatales. Dans ce but, nous avons reproduit un modèle d’infection in vitro de DC par une souche primaire du CMV. L’utilisation de micropuces à ADN nous a permis de comparer l’expression de gènes différentiellement induits par l’infection des DC d’adultes et de nouveau-nés. Nous avons ainsi révélé une proportion importante de gènes différentiellement induits, parmi lesquels celui de l’IFN-beta. Nous avons confirmé ce défaut au niveau protéique et mis en évidence une production d’IL 12 déficiente en réponse à l’infection par CMV.L’ensemble de nos résultats indique que malgré leur immaturité, les DC du nouveau-né sont capables, dans certaines circonstances, d’induire une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique. Cependant, le défaut de production de certaines cytokines co-stimulatrices pourrait être impliqué dans la faible réponse des lymphocytes T CD4+ à l’infection par CMV. Ces observations ont d’importantes implications pour la compréhension de l’induction de réponses cytotoxiques au cours d’infections virales et pour l’élaboration de stratégies vaccinales en début de vie.Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Activation of cytotoxic CD8+ T cells by adult and neonatal myeloid dendritic cells

L’activation des lymphocytes T nécessite un double signal. Le premier est antigénique et permet la reconnaissance d’un peptide spécifique présenté à la surface de cellules présentatrices d’antigène (APC). Le second signal est co-stimulateur et implique l’interaction avec des molécules activatrices exprimées par les APC et la présence de cytokines proinflammatoires. Les cellules dendritiques (DC) sont les uniques APC capables de délivrer ce double signal et d'activer les lymphocytes T naïfs, initiant ainsi les réponses immunes primaires. L’immaturité du système immunitaire du nouveau-né est responsable d’une plus grande susceptibilité aux maladies infectieuses ainsi qu’une faible réponse vaccinale. Des déficiences tant au niveau de l’immunité innée que de l’immunité acquise participe à une faible défense face aux agressions. A la naissance, les DC expriment des niveaux faibles de molécules co stimulatrices et présentent un défaut majeur de synthèse d'IL 12, cytokine cruciale pour l’établissement de réponses de type Th1. Le but de ce travail est d’évaluer la capacité des DC du nouveau-né humain à activer les lymphocytes T CD8+.Dans une première approche, nous avons utilisé un modèle unique d’induction de réponse primaire in vitro qui permet d'étudier l'activation de lymphocytes T CD8+ spécifiques de l’antigène Melan-A, une protéine du soi exprimée par les mélanocytes. Ces lymphocytes existent à des fréquences particulièrement élevées chez les individus sains HLA-A2 et présentent les caractéristiques de lymphocytes T naïfs. Dans ce modèle, nous avons d’abord analysé les capacités immunostimulatrices de différentes populations de DC différenciées in vitro. Nous avons observé que les DC différenciées par la culture de monocytes purifiés en présence d'IL-3 et d’IFN-beta sont capables d’initier une réponse fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, analogue à celle induite par les DC différenciées en présence de GM-CSF et d’IL-4. Ce même modèle nous a permis de démontrer que, en dépit de leur défaut de production d’IL 12, les DC du nouveau-né sont capables d'induire efficacement une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique.Afin dévaluer la relevance in vivo de nos observations, nous avons étudié le phénotype et la fonction des DC circulantes chez des nouveau-nés infectés par le cytomégalovirus (CMV). L’infection par le CMV au cours de la vie fœtale représente une situation clinique où le nouveau-né développe une réponse mature et fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, alors que celle des lymphocytes T CD4+ est déficiente. Ces expériences ont montré que le phénotype, la fonction et la réponse à différents stimuli des APC présentes en périphérie ne sont pas affectés par l’infection congénitale par le CMV. Ces résultats suggèrent que l’observation des DC circulantes des nouveau-nés infectés par le CMV ne permet pas d’analyser l’influence du virus sur la fonction des DC néonatales. Dans ce but, nous avons reproduit un modèle d’infection in vitro de DC par une souche primaire du CMV. L’utilisation de micropuces à ADN nous a permis de comparer l’expression de gènes différentiellement induits par l’infection des DC d’adultes et de nouveau-nés. Nous avons ainsi révélé une proportion importante de gènes différentiellement induits, parmi lesquels celui de l’IFN-beta. Nous avons confirmé ce défaut au niveau protéique et mis en évidence une production d’IL 12 déficiente en réponse à l’infection par CMV.L’ensemble de nos résultats indique que malgré leur immaturité, les DC du nouveau-né sont capables, dans certaines circonstances, d’induire une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique. Cependant, le défaut de production de certaines cytokines co-stimulatrices pourrait être impliqué dans la faible réponse des lymphocytes T CD4+ à l’infection par CMV. Ces observations ont d’importantes implications pour la compréhension de l’induction de réponses cytotoxiques au cours d’infections virales et pour l’élaboration de stratégies vaccinales en début de vie.Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Efficient priming of antigen-specific cytotoxic T lymphocytes by human cord blood dendritic cells.

Previous studies have suggested that defective immune responses in early life may be related to the immaturity of neonatal antigen-presenting cells. To test this hypothesis, we assessed the capacity of neonatal dendritic cells (DC) to prime and polarize in vitro human naive antigen-specific T cells. We report that mature cord blood DC efficiently prime an oligoclonal population of antigen-specific CD8 T cells, capable of cytolytic activity and IFN-gamma secretion. In contrast, cells primed by immature cord blood DC do not acquire cytolytic activity and secrete lower amounts of IFN-gamma. Upon priming by either immature or mature DC, neonatal T cells acquire markers of activation and differentiation towards effector-memory cells. Our results demonstrate that, if appropriately activated, neonatal DC can prime efficient cytotoxic T lymphocyte (CTL) responses. Furthermore, these findings have important implications for the development of vaccine strategies in early life and for the reconstitution of a functional CTL repertoire after bone marrow transplantation.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Immunostimulatory properties of human dendritic cells generated using IFN-beta associated either with IL-3 or GM-CSF.

Despite limited clinical efficacy in large trials, dendritic cells (DC)-based immunization has yielded impressive responses in some patients. Key questions remain to be solved in order to optimize this therapeutic vaccine. Among them, the nature of the DC type used and its state of maturation are pivotal. Besides myeloid DC which are mostly used in clinical trials, a new DC type has been recently described resulting from the differentiation of monocytes in the presence of type I IFNs. In the present study, we analyze the features of type I IFNs DC generated in the presence of either IL-3 (IL-3-DC) or GM-CSF (GM-CSF-DC) and compare their capacity to respond to poly(I:C) and to subsequently trigger T-cell activation. The two DC types disclose a similar immunophenotype characterized by high levels of chemokines receptors, co-stimulatory and HLA molecules expression. After poly(I:C) maturation, both DC types display a marked upregulation of CD80, CD83 and CD86 and the same pattern of gene expression. In addition, poly(I:C) stimulated them to secrete IFN-alpha and IL-12p70. Both DC types elicit potent allogeneic reactions. Priming of autologous T cells by IL-3-DC or GM-CSF-DC pulsed with an HLA-A2 restricted melan-A derived peptide, lead to the expansion of peptide specific CTL secreting high amounts of IFN-gamma. We conclude that poly(I:C) matured IL-3-DC and GM-CSF-DC share similar phenotype and functional properties including the capacity to prime tumor-associated antigen specific CTL.Comparative StudyJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

IL-27 synthesis induced by TLR ligation critically depends on IFN regulatory factor 3.

IL-27 is a heterodimeric cytokine composed of EBV-induced gene 3 and p28. Produced by dendritic cells (DCs) in response to TLR ligands, IL-27 recently emerged as a key regulator of inflammatory responses. In this study, we first demonstrate that Toll/IL-1R-containing adaptor inducing IFN-beta and its associated IFN regulatory factor (IRF) 3 transcription factor are critically involved in IL-27p28 expression in mouse DCs stimulated by TLR ligands. We then show that IL-27 serum levels are dramatically reduced in IRF3(-/-) upon LPS injection, indicating a critical role for IRF3 in TLR4-mediated IL-27 production in vivo. We identified an IRF3-binding site within the IL-27p28 promoter region which is required for IL-27p28 gene activation in reporter gene assays. In human DCs, IL-27p28 mRNA was preferentially induced by Toll/IL-1R-containing adaptor inducing IFN-beta-coupled TLR ligands and following CMV infection. Furthermore, chromatin immunoprecipitation studies demonstrate that IRF3 is recruited to the endogenous p28 promoter in TLR4-stimulated human DCs. We conclude that IRF3 activation is a master switch for IL-27 synthesis.Journal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tinfo:eu-repo/semantics/publishe

Interplay between virus-specific effector response and Foxp3 regulatory T cells in measles virus immunopathogenesis.

Measles is a highly contagious childhood disease associated with an immunological paradox: although a strong virus-specific immune response results in virus clearance and the establishment of a life-long immunity, measles infection is followed by an acute and profound immunosuppression leading to an increased susceptibility to secondary infections and high infant mortality. In certain cases, measles is followed by fatal neurological complications. To elucidate measles immunopathology, we have analyzed the immune response to measles virus in mice transgenic for the measles virus receptor, human CD150. These animals are highly susceptible to intranasal infection with wild-type measles strains. Similarly to what has been observed in children with measles, infection of suckling transgenic mice leads to a robust activation of both T and B lymphocytes, generation of virus-specific cytotoxic T cells and antibody responses. Interestingly, Foxp3(+)CD25(+)CD4(+) regulatory T cells are highly enriched following infection, both in the periphery and in the brain, where the virus intensively replicates. Although specific anti-viral responses develop in spite of increased frequency of regulatory T cells, the capability of T lymphocytes to respond to virus-unrelated antigens was strongly suppressed. Infected adult CD150 transgenic mice crossed in an interferon receptor type I-deficient background develop generalized immunosuppression with an increased frequency of CD4(+)CD25(+)Foxp3(+) T cells and strong reduction of the hypersensitivity response. These results show that measles virus affects regulatory T-cell homeostasis and suggest that an interplay between virus-specific effector responses and regulatory T cells plays an important role in measles immunopathogenesis. A better understanding of the balance between measles-induced effector and regulatory T cells, both in the periphery and in the brain, may be of critical importance in the design of novel approaches for the prevention and treatment of measles pathology

Interferon regulatory factor 7-mediated responses are defective in cord blood plasmacytoid dendritic cells.

Plasmacytoid dendritic cells (pDC) are specialized in massive production of type I interferons (IFN) upon viral infections. Activation of IFN regulatory factor (IRF)-7 is critically required for the synthesis of type I IFN in pDC. IRF-7 is highly expressed by resting pDC and translocates into the nucleus to initiate type I IFN transcription. In a previous work, we observed an impaired IFN-alpha production in enriched cord blood pDC following a TLR9 stimulation using CpG oligonucleotides. Herein, we show that highly purified pDC from cord blood exhibit a profound defect in their capacity to produce IFN-alpha/beta in response to TLR9 as well as to TLR7 ligation or human CMV or HSV-1 exposure. Microarray experiments indicate that expression of the majority of type I IFN subtypes induced by a TLR7 agonist is reduced in cord blood pDC. We next demonstrated a reduced nuclear translocation of IRF-7 in cord blood pDC following CpG and HSV stimulation as compared to adult pDC. We conclude that impaired IRF-7 translocation in cord blood pDC is associated with defective expression of type I IFN genes. Our data provide a molecular understanding for the decreased ability of cord blood pDC to produce type I IFN upon viral stimulation.Comparative StudyJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tFLWINinfo:eu-repo/semantics/publishe

MV infection induces a strong activation of the immune response in CD150 transgenic mice.

<p>CD150 transgenic mice and nontransgenic littermates (control) were inoculated i.n. with MV or medium (uninfected). Spleens were harvested 13 dpi and cells were analyzed by flow cytometry. (A) Expression of MV hemagglutinin (H) antigen on the surface of spleen cells from uninfected (grey line) and MV-infected (black line) CD150 transgenic mice, gated on CD19⁺ (B cells) or CD3⁺ (T cells) cells. Numbers are percentages of cells expressing MV H antigen in infected conditions. (B) Staining for CD4⁺ and CD8⁺ T cells and (C) CD19⁺ B cells, among analyzed splenocytes. Results are representative of 8 different experiments, each involving 3–6 mice. Differences between CD150 transgenic infected mice and the other groups were statistically significant (p<0.05, Student t-test).</p

MV infection induces a specific antibody and cytotoxic response in CD150 transgenic mice.

<p>(A, B) Production of anti-MV nucleoprotein (N) antibodies (IgG) was measured in serum of individual mice by ELISA and the number of tested animals is indicated in parenthesis. Titers are expressed as relative units. (A) Mice were immunized with low titre of MV (200 PFU) and serum was collected on days 13 and 28, or (B) mice were immunized with higher dose of MV (10³ PFU) and serum was collected on day 13 post infection. (C) To analyze cellular anti-viral response, splenocytes were harvested and restimulated with target cells expressing MV N gene (P815-N) for one week (3 to 8 pooled mice per group). Cytotoxic activity was measured as described in <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0004948#s4" target="_blank">Methods</a>; results are expressed as the mean percentage of N-specific cytotoxic activity from duplicate cultures (+/−SD) and the data are from one representative experiment out of three. Cytotoxic activity of lymphocytes obtained from MV-infected CD150 mice was significantly higher compared to the other groups, (p<0.05, Mann-Whitney U test).</p

MV-induced immunosuppression in adult transgenic mice.

<p>(A) Transgenic CD150×IFNα/βR KO mice were infected i.n. with MV at different ages and monitored for survival by Kaplan-Meier analysis. (B, C) Groups of 5 mice, 6 to 7 week-old, were infected i.n. with MV or left untreated. Splenocytes were harvested at 11 dpi and stained for CD4 and CD25 followed by anti-Foxp3 intracellular staining and analyzed by flow cytometry. Results are presented: (B) as the percentage of CD25⁺Foxp3⁺ cells within CD4⁺ compartment, for each analyzed animal and (C) as a percentage of CD25⁺ cells within the CD4⁺Foxp3⁺ population. Horizontal bars correspond to mean values. (D) Groups of 10 mice, 6 to 7 weeks old, were infected i.n. with MV or left untreated. Seven days later, mice were sensitized with DNFB 0.5% on the ventral skin or left unsensibilized (unsens). All mice were challenged 5 days later with DNFB 0.1% on the left ear. Results are presented as the individual ear swelling of two independent experiments and horizontal bars correspond to mean values. (** p<0.01, * p<0.05, Mann-Whitney test).</p