L’immunité humorale, que les lymphocytes B chapeautent via la production d’anticorps, fournit à l’organisme des armes solubles et spécifiques permettant de combattre une infection en cours, et d’en conserver une mémoire immunologique. Traditionnellement, on associe la réponse des lymphocytes B naïfs à la première apparition d’un antigène et celle des cellules mémoires à l’apparition subséquente d’un antigène déjà rencontré. Ces deux sous-populations, pouvant être distinguées par l’expression différentielle de la molécule CD27, circulent simultanément en périphérie chez l’humain. Au cours de ce projet de doctorat, la réponse in vitro des lymphocytes B naïfs (CD27) et mémoires (CD27+) isolés du sang a été étudiée, dans un système exploitant l’interaction CD40-CD154, normalement médiée par les lymphocytes T, en présence de facteurs solubles. Cette étude a mis en évidence la réponse distincte des cellules naïves et mémoires lorsque stimulées séparément, reflétant la disparité de leurs besoins. La comparaison de leur stimulation simultanée ou séparée a mis au jour une possible interaction entre les cellules B naïves et mémoires, suggérant une vision nouvelle de l’initiation de la réponse primaire in vivo. De plus, cette étude a permis l’identification d’une sous-population de cellules mémoires distinctes en périphérie, au phénotype CD27-IgG+, remettant en question l’utilisation du CD27 comme marqueur de cellules B mémoires chez l’humain. La comparaison des populations stimulées suggère qu’un rôle régulateur pourrait être associé à ces cellules mémoires, pouvant contribuer à contenir la réponse des cellules naïves une fois l’infection prise en charge. En bout de ligne, ce projet a permis de modéliser la réponse humorale primaire et secondaire en tenant compte de cette nouvelle sous-population mémoire, ainsi que des interactions entre cellules B pouvant intervenir in vivo. / Humoral immunity, managed by B lymphocytes and their antibody production, provides to the body soluble and specific weapons to clear current infections and to preserve an immunological memory. Traditionally, naive B cell response is associated with the first encounter with an antigen, while memory cell response is related to its subsequent appearance. Both populations, circulating in human peripheral blood, can be distinguished by the differential expression of the CD27 molecule. During this project, the in vitro response of peripheral naive (CD27) and memory B cells (CD27+) was studied, in a system exploiting CD40-CD154 interaction, normally provided by T cells, in the presence of soluble factors. This study highlighted a distinct response from naive and memory cells when separately stimulated, reflecting their different requirements. Comparison between their stimulation, together and separately, also underlined possible B-B cell interactions, suggesting a new vision of primary response initiation in vivo. Furthermore, this study conducted to the identification of a distinct memory cell subset in periphery, displaying a CD27IgG+ phenotype, which questions the use of CD27 as a memory B cell marker in humans. A potential regulatory role has also been suggested for the CD27-IgG+ memory subset, presumably aimed to suppress naive cell response once the infection is controlled. Overall, this project supports the elaboration of a model for primary and secondary humoral responses, taking into account the new memory subset identified and the interactions among B cells that likely occur in vivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the present study, the sera levels of soluble CD40 ligand (sCD40L) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) were quantified by Luminex assay in Visceral leishmaniasis patients before and during treatment follow-up and after regular antimony treatment and also in individuals exposed to infection, living in endemic areas. Different from the other molecules present in sera from classic VL patients, sCD40L and MMP-9 are fairly increased, and increase over time during the follow-up of VL patients undergoing antimony treatment. sCD40L and MMP-9 sera levels were also high in individuals living in endemic settings at high risk of infection (endemic controls). On the other hand, sCD40L and MMP-9 were not observed in sera from non-endemic controls, which are not exposed of infection. Additionally, negative correlations were found between spleen sizes and MMP-9 before treatment and sCD40L at day 15 of treatment. Negative correlations were also found between parasite load with both sCD40L and MMP-9. These findings indicate that both molecules can be used in monitoring therapeutic efficacy in VL. Furthermore, these data suggest a protective effect of these molecules, since the individuals exposed to infection without the symptoms of disease have high sera levels of sCD40L and MMP-9. These data were published in BMC Infectious diseases journal [1]. To confirm the protective effect of sCD40L present in sera of VL patients and determine if this molecule had biological activity, the ability of sera from patients containing high levels of this molecule sCD40L to control infection in vitro in Leishmania infantum infected macrophages, and the ability to induce cytokines production. Thereby, macrophages from of healthy donor were infected with Leishmnia infantum, and later incubated in presence of sera from individuals exposed to infection in presence of anti-CD40L. The infection was evaluated by counting of the number of infected macrophages/100 and the number of intracellular amastigotes/100 macrophages. The data showed that serum sCD40L decrease the number of infected macrophages and the number of intracellular amastigotes. The blockage of sCD40L activity with specific antibody, increase the infection. Moreover, the analysis of cytokines in supernatant of these macrophage cultures by Luminex assay demonstrated that sCD40L induces the IL-12, IL-23, IL-27, IL-15 e IL-1 production. The levels of these cytokines is inversely correlated with infection rate and the number of intracellular parasites from infected macrophages. A second manuscript with these data were published in PLOS One [2] . These results demonstrated that serum sCD40L from individuals exposed to VL improve the microbicide effect and the inflammatory cytokine production, suggesting its potential use in VL immunotherapy. Nevertheless, there is still a long way to be approached in future experimental and clinical studies. / No presente estudo, os níveis séricos dos marcadores inflamatórios CD40 ligante solúvel (sCD40L) e da metaloproteinase de matrix-9 (MMP-9) foram quantificados por Luminex nos pacientes com leishmaniose visceral antes, durante e após o tratamento com antimonial, e em indivíduos controles expostos à infecção, residindo em áreas endêmicas. Ao contrário das outras moléculas inflamatórias presentes nos soros de pacientes com LV, as moléculas sCD40L e MMP-9 apresentaram elevação moderada, havendo um aumento significativo de ambas no decorrer do tratamento com antimonial. Níveis séricos elevados de sCD40L e MMP-9 também foram encontrados nos indivíduos controles sem doença, provenientes de áreas endêmicas e expostos a infecção. Entretanto, o sCD40L e a MMP-9 não foram detectados nos soros de indivíduos de áreas não endêmicas, os quais não estão expostos a infecção. Adicionalmente, correlações negativas entre o tamanho do baço com a MMP-9 antes do tratamento e com o sCD40L 15 dias após o início do tratamento foram observadas, bem como correlações negativas entre ambas as moléculas com a carga parasitaria dos pacientes. Estes resultados indicam que estas moléculas podem ser utilizadas no monitoramento da eficácia terapêutica na leishmaniose visceral. Além disso, estes dados nos sugerem um efeito protetor dessas moléculas contra a doença, desde que os indivíduos expostos e sem a doença apresentaram concentrações elevadas dessas moléculas. Estes dados foram publicados no BMC Infectious diseases [1]. Para confirmar o efeito protetor do sCD40L e investigar se a molécula presente nos soros dos pacientes com LV tinha atividade biológica, foi avaliado se o sCD40L presente no soro dos indivíduos infectados teria ação na resposta leishmanicida e na produção de citocinas por macrófagos infectados por Leishmania infantum. Dessa forma, macrófagos de doadores normais foram infectados com L. infantum e posteriormente incubados com soro de indivíduos expostos a infecção na presença de anti-CD40L. A avaliação da infecção através da contagem de células infectadas e do número de parasitas intracelulares demonstrou que a presença do sCD40L sérico diminui o número de macrófagos infectados e o número de amastigotas intracelulares. O bloqueio da atividade do sCD40L com anticorpo específico reverteu este efeito, aumentando a infecção. Além disso, a análise de citocinas no sobrenadante das culturas de macrófagos por Luminex mostrou que a adição de sCD40L induziu a produção de IL-12, IL- 23, IL-27, IL-15 e IL-1. As concentrações destas citocinas correlacionaram-se inversamente com as taxas de infecção e com o número de parasitas intracelulares nos macrófagos infectados. Um segundo artigo com estes resultados foi publicado na PLOS One [2]. Estes resultados demonstram que o sCD40L sérico dos indivíduos expostos à LV melhora a capacidade microbicida e a produção de citocinas inflamatórias, sugerindo seu potencial uso na imunoterapia na LV humana, embora este seja um longo caminho a ser abordado em estudos futuros experimentais e clínicos.

Visceral leishmaniasis constitutes a serious public health problem in the world, demanding effective measures for its control and treatment. The current treatments are far from ideal for the need for prolonged treatment, development of drug resistance and significant side effects. Thus the search for new therapeutic options in addition to evaluating the effectiveness of adjuvant therapy is very important. The aim of this study was to evaluate biomarkers sCD40L and clinical outcome in the adjuvant treatment of human visceral leishmaniasis with N-acetylcysteine. From an intervention study, kind clinical trial, blinded, randomized, were investigated 60 patients from the University Hospital with a positive diagnosis for acute visceral leishmaniasis. These patients were divided into two groups of 30: Study Group - which made use of antimony penta valent standard dose supplemented with N-acetyl-L-cysteine and the control group - which only used the standard dose antimony. The serum levels of soluble ligand sCD40L were significantly higher elevation and steeper over time in SbV + NAC group compared to the Sb group. Furthermore, the distribution of values sCD40L significantly increased in both groups after 15 days of treatment, thereafter no significant change over time. Likewise the size of the spleen, and serum cytokine levels (TNF-α, IL-10, IL-12p40) decreased during treatment in both groups while the number of neutrophils, eosinophils and platelets increased. Several published studies indicate the importance of CD40 / sCD40L interaction for an effective immune response and that this interaction occurs via reciprocal signaling through protein kinase-induced phosphorylation of MAPK p38 and ERK1 / 2 mitogen. Other studies show as a strategy of evading the immune response and the establishment of infection, Leishmania inhibits p38 MAPK signaling triggered by CD40. And the glutathione redox system regulates the production of IL-12 induced by LPS through the activation of p38 MPAK, and furthermore, the effect initiation of IFN-γ and IL-12 is in part a consequence of the equilibrium glutathione redox. NAC was able to increase serum sCD40L concentrations throughout treatment. Treatment with NAC improved the patients´ clinical parameters associated with the prognosis of the patients: reduced spleen size increased number of neutrophils / lymphocytes and eosinophils faster. The results suggest that the addition of NAC to conventional therapy improves the immune response of patients, particularly in the reduction of serum IL-10, IL-12p40 and increase in sDC40L that this response occurs as early as two weeks. It is likely that increased levels of sCD40L the NAC occurs through the activation of p38 MAPK pathway glutathione redox system. / A leishmaniose visceral constitui-se um grave problema de saúde pública no mundo, demandando medidas eficazes no seu controle e tratamento. A terapêutica atual está longe de ser a ideal pela necessidade de tratamentos prolongados, desenvolvimento de resistência aos medicamentos e efeitos colaterais significativos. Desse modo a busca de novas opções terapêuticas além de avaliação da eficácia de terapêutica adjuvante é muito importante. O objetivo deste trabalho foi avaliar biomarcadores de evolução clínica e CD40 ligante solúvel (sCD40L) no tratamento adjuvante da leishmaniose visceral humana com N-acetilcisteína. A partir de um estudo de intervenção, tipo ensaio clínico, cego, aleatorizado, foram investigados 60 pacientes do Hospital Universitário com diagnóstico positivo para leishmaniose visceral aguda. Esses pacientes foram distribuídos em dois grupos de 30: Grupo Estudo que fez uso do antimônio penta valente dose padrão complementado com o N-acetil-L-cisteína e o Grupo Controle - que fez uso apenas do antimônio dose padrão. Os níveis séricos do sCD40L foram significativamente maiores e com elevação ao longo do tempo mais acentuada no grupo SbV + NAC em relação ao grupo SbV. Além disso, a distribuição dos valores de sCD40L aumentaram significativamente em ambos os grupos a partir de 15 dias de tratamento, a partir de então sem variação significativa ao longo do tempo. Do mesmo modo a dimensão de baço e níveis séricos de citocinas (TNF-α, IL-10, IL-12p40) diminuíram ao longo do tratamento nos dois grupos enquanto o número de neutrófilos, eosinófilos e plaquetas aumentaram.Vários estudos da literatura assinalam a importância da interação CD40/sCD40L para uma efetiva resposta imune e que essa interação ocorre por meio de sinalização recíproca através de fosforilação da proteína quinase mitógeno induzida de MAPK p38 e ERK1/2. Outros estudos mostram como uma estratégia de evasão da resposta imune e o estabelecimento de infecção, a Leishmania inibe a sinalização p38MAPK acionada pelo CD40. E que o sistema redox de glutationa regula produção de IL-12 induzida pela LPS através da ativação da p38 MPAK e, além disso, o efeito de iniciação de IFN-γ e a produção de IL-12 é em parte uma conseqüência do equilíbrio redox da glutationa. O NAC foi capaz de aumentar as concentrações séricas de sCD40L ao longo do tratamento. O tratamento com NAC melhorou os parâmetros clínicos dos pacientes associados com o prognóstico dos pacientes: reduziu tamanho do baço, aumento do número de neutrófilos/linfócitos e eosinófilos mais rapidamente. Os resultados sugerem que a adição do NAC ao tratamento convencional melhora a resposta imunológica dos pacientes, sobretudo na diminuição dos níveis séricos de IL-10, IL-12p40 e na elevação da sDC40L que essa resposta ocorre já a partir de duas semanas. É provável que o aumento dos níveis de sCD40L pelo NAC ocorra através da ativação do MAPK p38 via o sistema redox de glutationa.

TRAIL (TNF-Related Apoptosis Inducing Ligand) et CD40 Ligand, membre de la superfamille (SF) du TNF (Tumor Necrosis Factor) apparaissent comme des cibles attractives pour la thérapie ciblée du cancer. Une caractéristique commune des membres de la SF-TNF est la structure homotrimérique du ligand qui oligomérise les récepteurs pour induire la signalisation cellulaire. Cette interaction multivalente entre ligands et récepteurs est déterminante dans l’induction de la réponse cellulaire. L’objectif de cette thèse est de i) développer des ligands multivalents de TRAIL-R2 et CD40 afin d’améliorer leur efficacité anti-tumorale puis de les associer dans des stratégies anti-tumorales innovantes et ii) de caractériser les interactions entre ces ligands et les récepteurs à la surface de la cellule pour comprendre l’impact de l’oligomerisation sur l’initiation de l’apoptose au niveau membranaire.Ainsi nous avons utilisé des peptides cycliques spécifiques du récepteur de TRAIL-R2 (TRAILmim/DR5) que nous avons multimérisés sur des plateformes chimiques innovantes. Nous nous sommes également intéressés à l’état d’oligomérisation des récepteurs avant leur contact avec le ligand dans le but de mieux comprendre les interactions multivalentes. Enfin, nous avons caractérisé à l’aide de la technique de résonance plasmonique de surface et d’un biocapteur basé sur la fluorescence les interactions entre ces ligands multivalents et le récepteur TRAIL-R2. Ces travaux nous ont donc montré la nécessité d’analyser les interactions entre ligands et récepteurs directement à la surface de la cellule pour améliorer le développement de ligands pro apoptotiques efficaces. / TRAIL (TNF- Related Apoptosis Inducing Ligand) and CD40Ligand, members of the superfamily (SF) of TNF (Tumor Necrosis Factor), appear as attractive targets for cancer therapy. A common feature of members of the TNF-SF is the homotrimeric structure that oligomerized their receptors to induce cell signaling. This multivalent interaction between ligands and receptors is crucial for apoptosis induction.The aims of this thesis is to i) develop multivalent ligands of TRAIL -R2 and CD40 to enhance their antitumor efficacy and to associate them in innovative strategies and ii) to characterize the interactions between ligands and receptors at cell surface to understand the impact of oligomerization on the initiation of apoptosis at membrane level.We used cyclic peptides specific of TRAIL-R2 (TRAILmim/DR5) that we multimerized on innovative chemical scaffolds. We also interested in the state of receptor oligomerization before their contact with the ligand in order to better understand the multivalent interactions. Finally, we characterized using the technique of surface plasmon resonance and biosensor based fluorescence interactions between multivalent ligands and TRAIL- R2.In this work we showed the need to analyze the interactions between ligands and receptors directly on the surface of the cell to improve the development of effective pro -apoptotic ligands.

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A deficiência de CD40 Ligante (CD40L) ou síndrome de Hiper-IgM ligada ao X (X-HIGM) é considerada uma imunodeficiência primária combinada de células T e B. O CD40L é expresso na superfície de linfócitos T ativados e interage com o CD40 expresso na superfície de linfócitos B, macrófagos, células dendríticas, células endoteliais e neutrófilos. A interação CD40L-CD40 transmite sinais que induzem ativação, diferenciação e proliferação celular. Nosso objetivo foi analisar as alterações genético-moleculares da molécula CD40L que acometeram indivíduos de 5 famílias brasileiras, ocasionando X-HIGM. Genotipamos 25 indivíduos, sendo 6 pacientes com X-HIGM, 13 parentes relacionados heterozigotos e 6 homozigotos sadios. Dentre os pacientes com X-HIGM dois eram de origem caucasóide e 4 eram mestiços. A idade dos pacientes variou de 2 a 20 anos e o quadro clínico de infecções de repetição teve início em média nos primeiros 4 meses de vida. As principais infecções recorrentes manifestadas pelos pacientes foram pneumonia e otite. O paciente TB apresentou blastomicose, observação original nesta imunodeficiência. A análise genético-molecular foi heterogênea. No paciente TB foi detectado um defeito de splicing levando a deleção do exon 3 (r.345_402del do gene CD40L (CD40LG) no paciente FS uma nova substituição missense g.11856 G>C (c.476 G>C, pW140C), no paciente KC uma substituição nonsense g.11855 G>A (c.475G>A, p. W140X), e nos pacientes CH, FE e VIC uma deleção g. 3074_3077delTAGA, levando a alteração no processamento do RNA. A fenotipagem dos leucócitos demonstrou que a contagem de linfócitos T auxiliares (CD3+CD4+), linfócitos citotóxicos (CD3+CD8+), linfócitos B (CD19+CD40+) e linfócitos T ativados (CD3+CD69+) dos pacientes foram similares aos controles sadios. Contudo, foi observada uma redução significativa nos níveis de expressão de CD40L na superfície de linfócitos CD3+ e CD4+ dos pacientes. A análise dos linfócitos T por microscopia confocal revelou que as células dos homozigotos com expressão residual do CD40L em sua superfície também apresentam redução na densidade da expressão da molécula CD3, sugerindo a necessidade da integridade molecular do CD40L para a expressão normal do CD3. Concluímos que mutações no CD40L que levam à síndrome de X-HIGM são heterogêneas e a análise genético-molecular permitiu um diagnóstico preciso tornando possível o aconselhamento genético e a triagem dos recém-nascidos das famílias avaliadas. / CD40-Ligand (CD40L) deficiency or X linked Hyper-IgM syndrome (X-HIGM) is considered a T and B cell combined primary immunodeficiency. CD40L is expressed on the cell surface of activated T lymphocytes and interacts with CD40, expressed on the surface of B lymphocytes, macrophages, dendritic cells, endothelial cells, and neutrophils. The CD40L-CD40 interaction induces activation, differentiation, and cell proliferation. Our aim was to analyze the molecular-genetic alterations of CD40L molecule affecting individuals of 5 brazilian families, leading to X-HIGM. We genotyped 25 individuals, whom 6 were X-HIGM patients, 13 were heterozygote related patients, and 6 were healthy homozygotes. Within the patients with X-HIGM, two of them were of caucasoid origin and four were mestiços. The patients age ranged from 2 to 20 years and their recurrent infections started in average during their first 4 months of life. The main recurrent infections were pneumonia and otitis. The patient TB presented blastomycosis, a unique observation in this immunodeficiency. The molecular-genetic analysis revealed heterogeneity. TB patient presented a splicing defect causing a deletion of exon 3 (r.345_402del) of CD40L gene (CD40LG). Patient FS presented a new missense mutation g.11856 G>C (c.476 G>C, pW140C). Patient KC presented a nonsense substitution g.11855 G>A (c.475G>A, p. W140X). Patients CH, VIC, and FE presented a deletion g. 3074_3077delTAGA, causing an alteration on RNA processing. The leukocytes fenotyping demonstrated that T helper lymphocytes (CD3+CD4+), T cytotoxic lymphocytes (CD3+CD8+), B lymphocytes (CD19+CD40+), and T activated (CD3+CD69+) cell counts of patients were similar to healthy controls. However it was observed a significant reduction of CD40L expression on cell surface patients CD3+ and CD4+ lymphocytes. The T lymphocyte confocal microscopy analysis revealed that homozygotes with residual expression of CD40L in their surface also presented a reduction on the density of CD3 molecule expression, suggesting the need of molecular integrity of CD40L for normal CD3 expression. We conclude that mutations on CD40L leading to X-HIGM syndrome are heterogeneous and the molecular-genetic analysis allowed a precise diagnosis making possible the genetic counseling and newborn screening of the involved families.

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Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Title from first page of PDF file (viewed June 6, 2008). Includes bibliographical references.

Visceral Leishmaniasis (VL) is a severe desease, endemic in the Brazil, with a tendency to be more prevalent in urban areas. The pathology of VL is associated with a reduced production of IFN-. by T-cells and the increased production of IL-10, which suppresses the activation of macrophages and promotes development of the disease. Activated T cells can express CD40L interacting with CD40 expressed on antigen presenting cells (APC), this interaction is important for the activation of APCs and production of inflammatory cytokines, chemokines, nitric oxide (NO) and metalloproteinases, triggering a protective response in experimental models of LV. Data from our group showed that VL patients have low serum levels of sCD40L before treatment and that these levels increase over the same, titles reaching close to those found in endemic control, suggesting a protective effect of this molecule. In this work we evaluated the participation of sCD40L in modulating the immune response of macrophages infected with Leishmania chagasi. In this work we evaluated the participation of sCD40L in modulating the immune response of macrophages infected with Leishmania chagasi. For this, human macrophages were infected with promastigotes of Leishmania chagasi in the presence of serum containing high titers of sCD40L with and without addition of blocking antibody, anti-CD40L. After 72 hours, the microbicidal response was evaluated by number of infected macrophages and the number of intracellular parasites We observed that there was a 43% reduction in the percentage of infected macrophages and 58% of the number of intracellular parasites when compared to the medium (P = 0.01) and this effect was reversed by the blockade of sCD40L, because there was a 24% increase in the percentage of infected macrophages and 33% of the number of amastigotes. From the results we can conclude that the sCD40Lestá related to development of a protective immune response by activating microbicidal mechanisms of macrophages to control infection by L. chagasi. / A Leishmaniose Visceral (LV) é uma doença grave e endêmica no Brasil, sendo mais prevalente em áreas urbanas. A patologia da LV está associada a uma menor produção de IFN-. por células T e ao aumento da produção de IL-10, que suprime a ativação dos macrófagos e promove o desenvolvimento da doença. Células T ativadas podem expressar CD40L que interagem com o CD40 expresso em células apresentadoras de antígeno (APC), essa interação é importante para a ativação de APCs e produção de citocinas inflamatórias, quimiocinas, óxido nítrico (NO) e metaloproteinases, desencadeando uma resposta protetora em modelos experimentais de LV. Dados do nosso grupo demostraram que pacientes com LV apresentam baixos níveis séricos de sCD40L antes do tratamento e que esses níveis aumentam no decorrer do mesmo, atingindo títulos próximos aos valores encontrados no controle endêmico, sugerindo um efeito protetor dessa molécula. Neste trabalho avaliamos a participação do sCD40L presente no soro na resposta microbicida de macrófagos infectados por Leishmania chagasi. Para isso, macrófagos humanos obtidos a partir de PBMC foram infectados com promastigotas de Leishmania chagasi na presença de soro contendo altos títulos de sCD40L, com e sem adição de anticorpo de bloqueio, anti-CD40L. Avaliamos a resposta microbicida a partir do número de macrófagos infectados e a quantidade de parasitos intracelulares. Observamos que houve uma redução de 43% do percentual de macrófagos infectados e de 58% do número de parasitos intracelulares quando comparado ao meio (p=0.01), sendo esse efeito foi revertido com o bloqueio do sCD40L, pois ocorreu um aumento de 24% do percentual de macrófagos infectados e de 33% do número de amastigotas. A partir dos resultados obtidos concluimos que o sCD40L está relacionado ao desenvolvimento de uma resposta imunológica protetora por ativar mecanismos microbicidas dos macrófagos para o controle da infecção por L. chagasi.