Helicobacter pylori are unique in their ability to colonise the human gastric mucosa. They persist lifelong in untreated individuals despite the presence of a continuous and specific immune response being mounted against it. H. pylori O-antigen is thought to be involved in immune-evasion and subversion by the bacteria and expression has been shown to facilitate colonisation and exacerbate pathology in murine models. This study investigates immuno-relevant roles of H. pylori O-antigen as a pathogen-associated molecular pattern (PAMP) and its interaction with two pattern recognition receptors (PRRs); galectin-3 and DC-SIGN. These PRRs possess distinct carbohydrate recognition domain (CRD) structures and binding affinities. Despite this, we have demonstrated that they compete for adhesion to both Lewis antigen glycoconjugates and whole cell H. pylori 26695 in solid phase binding assays. Galectin-3 significantly reduces DC-SIGN adhesion at a 2:1 stoichiometric ratio in both Lex glycoconjugate and whole cell H. pylori 26695 assays, and abrogates carbohydrate-specific binding in Lex glycoconjugate assays at a 22:1 ratio. These results suggest that galectin-3 may play a role in inhibiting or modulating the interaction between H. pylori O-antigen and DC-SIGN in vivo. Supporting this, we have shown that galectin-3 secreted by AGS cells during competitive infection with H. pylori 26695 is sequestered by H. pylori O-antigen. We have demonstrated that competitive infection of the O-antigen deficient mutant H. pylori 26695 galE in DC-SIGN expressing THP-1 cells reveals a significant reduction in intracellular survival at 8 hours compared to H. pylori 26695 Wt. Co-incubation of H. pylori 26695 Wt with 10 µg ml-1 galectin-3 reduced intracellular survival to the levels of H. pylori 26695 galE at 8 hours. Furthermore, H. pylori 26695 galE displayed rapid association of the endocytic markers Rab5 and Rab7 at 15 minutes compared to H. pylori 26695 Wt. Monoclonal antibody-mediated blocking of DC-SIGN in H. pylori 26695 Wt-THP-1 infections resulted in rapid association of the endocytic markers Rab5 and Rab7, corresponding to that of H. pylori 26695 galE, indicating that DC-SIGN-O-antigen interactions alters intracellular processing of the bacteria and reduces the rate at which these markers are recruited. Together these results elucidate novel mechanisms of H. pylori O-antigen and its interaction with galectin-3 and DC-SIGN that warrant further investigation in vivo. The identification of two PRRs competing for the same PAMP is unconventional and inspires a re-evaluation of PRRs in innate immune recognition.

The 21st century has been called the age of genomic medicine, yet gene therapy for medicinal use remains a theory. One reason that there are no safe and effective treatments for human disease is the lack of a vehicle capable of delivering genetic material to a specific target. In nature we observe gene pathology by viral vectors, which deliver their own genetic material to specific host cells efficient at spreading the viral blueprint throughout the organism. The aim of my research into gene therapy has been to develop a synthetic vector with the delivery capability of viral vectors found in nature. This includes the ability to protect genetic cargo from modification and degradation in vivo, target to a desired cell type within a specific tissue, facilitating absorption into the cell, and delivery to the nucleus, where expression of genetic material occurs. The goal of this thesis project was to synthesize a novel vector which would selectively target the dendritic cell SIGN receptor, mirroring the method of pathogens such as HIV, which target this receptor and subsequently the immune system, resulting in chronic infection. The vector we designed contains two major components, the high mannose N-glycan Man9GlcNAc2Asn, and a peptide composed of nine amino acids: four lysine spacing residues, four lysines derivatized with acridine on the epsilon amine of their side chains, and a cysteine for conjugation to the glycan. This compound, the Man9-AcrLys Glycopeptide, was engineered to intercalate into plasmid DNA via the acridine functional groups and to bind the DC-SIGN receptor through the glycan's mannose residues. The vehicle was tested in vitro in CHO cells bearing a recombinant DC-SIGN receptor in the context of luciferase reporter gene delivery. We found that under equal treatment conditions, DC-SIGN (+) CHO cells expressed more luciferase and were 100-fold more luminescent than control DC-SIGN (-) CHO cells. My delivery method was further analyzed in a cell-sorting FACS experiment. I covalently labeled pGL3 reporter plasmid with a fluorophore, and transfected the CHO cells under typical transfection conditions. The experimental results confirmed preferential DC-SIGN mediated gene delivery.

Orientador: Vânia Nieto Brito de Souza / Resumo: A hanseníase, causada pelo Mycobacterium leprae, ainda é considerada um relevante problema de saúde pública no Brasil, afetando o sistema nervoso periférico o que pode resultar em incapacidades físicas. É considerada uma doença complexa e durante a interação patógeno-hospedeiro o background genético do hospedeiro pode determinar o curso da doença que se apresenta de modo espectral abrangendo desde lesões localizadas até a doença disseminada com elevado índice bacilar. Neste estudo, avaliamos na população brasileira a associação com hanseníase do SNP -336A/G (rs4804803) no gene CD209, responsável por codificar o receptor DC-SIGN que está presente na superfície das células dendríticas e que participa do reconhecimento do M. leprae. A população de estudo incluiu 835 indivíduos do município de Rondonópolis-MT (424 controles e 411 casos). O genótipo GG deste SNP foi associado com a forma multibacilar da hanseníase (OR 4.52; IC 1.01-20.09; p=0.0472) e o alelo A foi associado com a proteção contra a forma multibacilar (OR 0.22; IC 0.05-0.98; p=0.0478). Realizamos estudos funcionais empregando células dendríticas estimuladas com antígenos do bacilo e verificamos que os carreadores do alelo G expressaram níveis menores dos receptores DC-SIGN e CD80 e secretaram menos TNF e mais TGF-β1 frente a antígenos do bacilo. Em conjunto, esses dados sugerem menor eficiência dos portadores do alelo G em ativar a resposta imune eficaz contra o M. leprae. / Mestre

Submitted by Giovanna Valle Germano null (giovannagermano@hotmail.com) on 2017-08-22T19:29:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação versão permanente.pdf: 1257043 bytes, checksum: ed6cb7dcdfd7b4069bf40cae205d3396 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-08-23T18:43:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 germano_gv_me_bot.pdf: 1257043 bytes, checksum: ed6cb7dcdfd7b4069bf40cae205d3396 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T18:43:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 germano_gv_me_bot.pdf: 1257043 bytes, checksum: ed6cb7dcdfd7b4069bf40cae205d3396 (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A hanseníase, causada pelo Mycobacterium leprae, ainda é considerada um relevante problema de saúde pública no Brasil, afetando o sistema nervoso periférico o que pode resultar em incapacidades físicas. É considerada uma doença complexa e durante a interação patógeno-hospedeiro o background genético do hospedeiro pode determinar o curso da doença que se apresenta de modo espectral abrangendo desde lesões localizadas até a doença disseminada com elevado índice bacilar. Neste estudo, avaliamos na população brasileira a associação com hanseníase do SNP -336A/G (rs4804803) no gene CD209, responsável por codificar o receptor DC-SIGN que está presente na superfície das células dendríticas e que participa do reconhecimento do M. leprae. A população de estudo incluiu 835 indivíduos do município de Rondonópolis-MT (424 controles e 411 casos). O genótipo GG deste SNP foi associado com a forma multibacilar da hanseníase (OR 4.52; IC 1.01-20.09; p=0.0472) e o alelo A foi associado com a proteção contra a forma multibacilar (OR 0.22; IC 0.05-0.98; p=0.0478). Realizamos estudos funcionais empregando células dendríticas estimuladas com antígenos do bacilo e verificamos que os carreadores do alelo G expressaram níveis menores dos receptores DC-SIGN e CD80 e secretaram menos TNF e mais TGF-β1 frente a antígenos do bacilo. Em conjunto, esses dados sugerem menor eficiência dos portadores do alelo G em ativar a resposta imune eficaz contra o M. leprae. / Leprosy, caused by Mycobacterium leprae, is still considered a relevant public health problem in Brazil, affecting the peripheral nervous system which can result in physical disabilities. It is considered a complex disease and during pathogenhost interaction the genetic background of the host determine the course of the disease that presents in a spectral range from localized lesions to the disseminated disease with high bacillary index. In this study, we evaluated in the Brazilian population the association with leprosy of -336A/G (rs4804803) SNP in the CD209 gene. This gene encodes DC-SIGN receptor, that is present on the surface of dendritic cells and participates in the recognition of M. leprae. The study population included 835 individuals (424 controls and 411 cases). The GG genotype of this SNP was associated with the multibacillary form of leprosy (OR 4.52, CI 1.01-20.09, p = 0.0472) and the A allele was associated with protection against multibacillary form (OR 0.22, IC 0.05-0.98, p = 0.0478). We performed functional studies using dendritic cells stimulated with bacillus antigens and found that carriers of the G allele expressed lower levels of DC-SIGN and CD80 receptors and secreted less TNF and more TGF-β1 against bacilli antigens. Together, these data suggest a lower efficiency of the G allele carriers in activating the effective immune response against M. leprae.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'immunité, un système de défense incroyable, protège la plupart des organismes vivants des pathogènes nuisibles. Les composantes innée et acquise de l'immunité travaillent ensemble pour assurer une protection efficace de l'homme ainsi que de tous les autres vertébrés à mâchoires. Les cellules dendritiques, la composante de l'immunité innée, passent régulièrement en revue les tissus périphériques, capturent et traitent les agents pathogènes envahisseurs et enfin, présentent les antigènes aux lymphocytes T pour stimuler les réponses immunitaires adaptatives spécifiques. Ces cellules reconnaissent les organismes étrangers à l'aide de plusieurs "Pattern Recognition Receptors" (PRRs), qui se lient spécifiquement à des molécules à la surface des agents pathogènes, dits "Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMPs). Parmi les PRR, les récepteurs lectine de type C (CLRs) ont un rôle important dans la reconnaissance et dans la capture des pathogènes. Cependant, DC-SIGN, l'un de ces CLR, peut être détourné par de nombreux agents pathogènes dangereux, y compris le VIH, afin de promouvoir leur infection. Ce travail vise à développer des antagonistes de DC-SIGN, qui serait en mesure de bloquer l'utilisation de ce récepteur par des agents pathogènes. Pour atteindre cet objectif, la stratégie du développement de ligands glycomimétique de DC-SIGN et la présentation multivalente des glycomimétiques monovalents sélectionnés a été employée. Les études présentées ont été réalisées en collaboration avec plusieurs groupes de chimistes, qui ont conçu et synthétisé différents composés glycomimétiques ainsi que différentes plates-formes multivalentes. Des ligands monovalents de DC-SIGN basés sue le mannose, le fucose et sur les composés C-glycosidiques ont été explorés et différentes plates-formes de valence avec différents modes de présentation dans l'espace ont été étudiées. En utilisant la résonance plasmonique de surface (SPR), l'activité des composés à inhiber DC-SIGN a été estimée. De plus, les composés ont été évalués pour leur sélectivité pour DC-SIGN par rapport à la Langerine, un autre CLR ayant un rôle protecteur contre l'infection par le VIH. Certains de ces composés ont été caractérisés par cristallographie aux rayons X et par spectrométrie RMN. Les études de SPR de composés multivalents ont confirmé l'amélioration de l'activité, mais a également révélé des complications possibles. Dans l'ensemble, ces études ont permis d'identifier les deux meilleurs nouveaux composés et de suggérer des perspectives pour l'amélioration de ces composés et des plates-formes de présentation multivalentes.

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un virus à ARN simple brin positif (ssARN) qui se replique dans le foie. Deux cents millions de personnes sont infectées par le virus dans le monde et environ 80% d’entre elles progresseront vers un stade chronique de l’infection. Les thérapies anti-virales actuelles comme l’interféron (IFN) ou la ribavirin sont de plus en plus utilisées mais ne sont efficaces que dans la moitié des individus traités et sont souvent accompagnées d’une toxicité ou d’effets secondaires indésirables. Le système immunitaire inné est essentiel au contrôle des infections virales. Les réponses immunitaires innées sont activées suite à la reconnaissance par les Pathogen Recognition Receptors (PRRs), de motifs macromoléculaires dérivés du virus appelés Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Bien que l'activation du système immunitaire par l'ARN ou les protéines du VHC ait été largement étudiée, très peu de choses sont actuellement connues concernant la détection du virus par le système immunitaire inné. Et même si l’on peut très rapidement déceler des réponses immunes in vivo après infection par le VHC, l’augmentation progressive et continue de la charge virale met en évidence une incapacité du système immunitaire à contrôler l’infection virale. Une meilleure compréhension des mécanismes d’activation du système immunitaire par le VHC semble, par conséquent, essentielle au développement de stratégies antivirales plus efficaces. Dans le présent travail nous montrons, dans un modèle de cellule primaire, que le génome ARN du VHC contient des séquences riches en GU capables de stimuler spécifiquement les récepteurs de type Toll (TLR) 7 et 8. Cette stimulation a pour conséquence la maturation des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs), le production d’interféron de type I (IFN) ainsi que l’induction de chémokines et cytokines inflammatoires par les différentes types de cellules présentatrices d’antigènes (APCs). Les cytokines produites après stimulation de monocytes ou de pDCs par ces séquences ssARN virales, inhibent la production du virus de façon dépendante de l’IFN. En revanche, les cytokines produites après stimulation de cellules dendritiques myéloïdes (mDCs) ou de macrophages par ces mêmes séquences n’ont pas d’effet inhibiteur sur la production virale car les séquences ssARN virales n’induisent pas la production d’IFN par ces cellules. Les cytokines produites après stimulation des TLR 7/8 ont également pour effet de diminuer, de façon indépendante de l’IFN, l’expression du récepteur au VHC (CD81) sur la lignée cellulaire Huh7.5, ce qui pourrait avoir pour conséquence de restreindre l’infection par le VHC. Quoiqu’il en soit, même si les récepteurs au VHC comme le CD81 sont largement exprimés à la surface de différentes sous populations lymphocytaires, les DCs et les monocytes ne répondent pas aux VHC, Nos résultats indiquent que seuls les macrophages sont capables de reconnaître le VHC et de produire des cytokines inflammatoires en réponse à ce dernier. La reconnaissance du VHC par les macrophages est liée à l’expression membranaire de DC-SIGN et l’engagement des TLR 7/8 qui en résulte. Comme d’autres agonistes du TLR 7/8, le VHC stimule la production de cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-8, IL-6 et IL-1b) mais n’induit pas la production d’interféron-beta par les macrophages. De manière attendue, la production de cytokines par des macrophages stimulés par les ligands du TLR 7/8 ou les séquences ssARN virales n’inhibent pas la réplication virale. Nos résultats mettent en évidence la capacité des séquences ssARN dérivées du VHC à stimuler les TLR 7/8 dans différentes populations de DC et à initier une réponse immunitaire innée qui aboutit à la suppression de la réplication virale de façon dépendante de l’IFN. Quoiqu’il en soit, le VHC est capable d’échapper à sa reconnaissance par les monocytes et les DCs qui ont le potentiel pour produire de l’IFN et inhiber la réplication virale après engagement des TLR 7/8. Les macrophages possèdent quant à eux la capacité de reconnaître le VHC grâce en partie à l’expression de DC-SIGN à leur surface, mais n’inhibent pas la réplication du virus car ils ne produisent pas d’IFN. L’échappement du VHC aux défenses antivirales pourrait ainsi expliquer l’échec du système immunitaire inné à contrôler l’infection par le VHC. De plus, la production de cytokines inflammatoires observée après stimulation in vitro des macrophages par le VHC suggère leur potentielle contribution dans l’inflammation que l’on retrouve chez les individus infectés par le VHC. / Hepatitis C virus (HCV), a positive single stranded RNA (ssRNA) virus that replicates in the liver, infects 200 million people worldwide, with approximately 80% of infected individuals ultimately suffering from chronic HCV infection. Antiviral therapies, including interferon and ribavirin, have improved considerably in recent years, but are effective in only about one-half of those treated, and are associated with significant side effects and toxicity. Innate immune defenses are essential to control viral infection; the innate response is activated through recognition of viral macromolecular motifs known as pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) that are recognized by a multitude of Pathogen recognition receptors (PRRs). Although immune activation induced by HCV RNA or proteins has been extensively studied, the detection of HCV by the innate immune system remains poorly understood. Despite activation of the immune response early after HCV infection in vivo, the persistent increase inpatient HCV viral load suggests the failure of the immune response to control HCV infection. A better understanding of the mechanisms of immune activation induced by HCV is crucial for development of effective strategies for HCV treatment. Here we demonstrate in primary cell models that the HCV genome contained GU-rich RNA sequences that specifically trigger Toll-like receptors (TLR) 7/8, resulting in maturation of plasmacytoid dendritic cells (pDCs) and production of type I interferon (IFN), induction of inflammatory cytokines and chemokines in different antigen presenting cells (APCs). Cytokines produced by monocytes and pDCs upon stimulation of HCV-derived ssRNA inhibited HCV production in an IFN-dependent manner, whereas cytokines produced by myeloid DCs (mDCs) and macrophages had no inhibitory effect on virus production, due to a defect in IFN induction by HCV ssRNA in these cells. TLR7/8 stimulated cytokines also down-regulated the expression of the HCV receptor CD81 on Huh7.5 in an IFN-independent manner that may restrict HCV infection. However, although HCV receptors like CD81 were widely expressed on different subsets of lymphocytes, DCs and monocytes did not respond to HCV particles, and our data indicates that only macrophages sense HCV and produce inflammatory cytokines. The recognition of HCV by macrophages is related to the expression of DC-SIGN on macrophages, and results in TLR7/8 engagement. Similar to a TLR7/8 agonist, HCV stimulation induces inflammatory cytokine production (TNF-α, IL-8, IL-6 and IL-1b) by macrophages but does not stimulate interferon-beta production in macrophages, Congruously, TLR7/8 and HCV RNA mediated cytokine production in macrophages did not inhibit HCV replication. Our results reveal that HCV RNA has the potential to trigger TLR7/8 in DC populations, and initiate an innate immune response against HCV infection that leads to an IFN-dependent suppression of viral replication. However, HCV is able to escape detection by monocytes and DCs, which produce type I IFN and suppress HCV replication when TLR7/8 is engaged. Macrophages possess the capacity to detect HCV, in part because of surface expression of DC-SIGN. In turn, macrophages produce inflammatory cytokines that nevertheless fail to inhibit HCV replication due to lack of IFN-beta production. Evasion of antiviral defense by HCV may explain the failure of innate immunity in control of HCV infection. Moreover, inflammatory cytokine production by macrophages upon HCV stimulation in vitro suggests that activation of macrophages may contribute to inflammation in HCV infected individuals.

La transmission mère-enfant du VIH-1 (TME) représente le principal mode d’infection chez l’enfant et se produit durant la grossesse (in utero, IU), l’accouchement (intrapartum, IP) ou l’allaitement (postpartum, PP). Les mécanismes qui sous-tendent le passage du VIH-1 à travers le placenta et les muqueuses intestinales du nouveau-né sont encore très peu décrits. « Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin » (DC-SIGN) et son homologue DC-SIGN « related » (DC-SIGNR) sont des récepteurs d’antigènes exprimés au niveau du placenta et capables de capter et de transmettre le VIH-1 aux cellules adjacentes. Ils pourraient donc participer au passage trans placentaire du VIH-1 et le polymorphisme génétique affectant l’expression ou modifiant l’interaction avec le virus aurait une influence sur la TME du VIH-1. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons procédé à une analyse exhaustive du polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la population du Zimbabwe. Par la suite, nous avons déterminé l’association entre le polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR et la TME du VIH-1 dans une cohorte d’enfants nés de mères VIH-positives à Harare, au Zimbabwe. Enfin, nous avons défini l’impact fonctionnel des mutations associées. Les enfants homozygotes pour les haplotypes H1 et H3 dans le gène de DC-SIGNR sont 4 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU et IP. H1 et H3 contiennent la mutation du promoteur p-198A et la mutation de l’intron 2, int2-180A, et des études fonctionnelles nous ont permis de démontrer que p-198A diminue l’activité transcriptionnelle du promoteur de DC-SIGNR et l’expression des transcrits d’ARNm dans le placenta, alors que int2-180A modifie le répertoire d’isoformes de DC-SIGNR vers une proportion diminuée d’isoformes membranaires. Les enfants porteurs des haplotypes H4 et H6 de DC-SIGN sont 2 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU. Ces haplotypes contiennent deux mutations du promoteur (p-336T/C et p-201C/A) et quatre mutations codant pour un changement d’acide aminé dans l’exon 4 (R198Q, E214D, R221Q ou L242V) associées à un risque augmenté de transmission IU, IP et PP du VIH-1. Des études fonctionnelles ont démontré que les mutations du promoteur diminuent l’expression de DC-SIGN dans les macrophages placentaires. Toutefois, l’exposition IU au VIH-1 module le niveau d’expression de DC-SIGN, résultant en des niveaux d’expression similaires entre les macrophages des porteurs des allèles sauvages et mutés. Les mutations de l’exon 4 augmentent l’affinité de DC-SIGN pour le VIH-1 et sa capacité à capturer et à transmettre le virus aux lymphocytes T, favorisant possiblement la dissémination du VIH-1 à travers le placenta. L’association entre les mutations de DC-SIGN et la transmission IP et PP du VIH-1 suggèrent qu’il aurait aussi un rôle à jouer dans les muqueuses intestinales de l’enfant. Notre étude démontre pour la première fois l’implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la TME du VIH-1. L’augmentation des capacités de capture et de transmission de DC-SIGN résulte en une susceptibilité accrue de l’enfant à l’infection au VIH-1 et concorde avec un rôle dans la dissémination transplacentaire. Toutefois, la diminution préférentielle des transcrits membranaires de DC-SIGNR au placenta augmente la TME du VIH-1 et laisse croire à son implication via un autre mécanisme. Ces mécanismes pourraient aussi s’appliquer à d’autres pathogènes reconnus par DC-SIGN et DC-SIGNR et transmis de la mère à l’enfant. / Mother-to-child transmission (MTCT) is the main cause of HIV-1 infection in children worldwide. MTCT of HIV-1 can occur during pregnancy (in utero, IU), delivery (intrapartum, IP) or breastfeeding (postpartum, PP). Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin (DC-SIGN) and its homolog DC-SIGN related (DC-SIGNR) are attachment receptors for HIV-1 and are expressed in the placenta. They have been implicated in viral capture and transmission to T cells. To investigate the potential role of DC-SIGN and DC-SIGNR in MTCT of HIV-1, we carried out a genetic association study in a well-characterized cohort of 197 HIV-infected mothers and their infants recruited in Harare, Zimbabwe. Infants harbouring two copies of DC-SIGNR H1 and/or H3 haplotypes (H1-H1, H1-H3, H3-H3) had a 4-fold increased risk of IU and 6-fold increased risk of IP HIV-1 infection after adjusting for a number of maternal factors. The implicated H1 and H3 haplotypes share two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in promoter region (p-198A) and intron 2 (int2-180A) that were associated with increased risk of both IU and IP HIV-1 infection. The promoter variant reduced transcriptional activity in vitro. In homozygous H1 infants bearing both the p-198A and int2-180A mutations, we observed a 4-fold decrease in the level of placental DC-SIGNR transcripts, disproportionately affecting the expression of membrane-bound isoforms compared to infant noncarriers. Infants carrying H4 and H6 haplotypes in DC-SIGN gene were more likely to be HIV-1-infected during pregnancy. These haplotypes contain promoter variants (p-336T/C and p-201C/A) and exon 4 variants (R198Q, E214D, R221Q and L242V) that were all significantly associated with increased risk of MTCT of HIV-1. Compared with wild-type sequence, the promoter variants reduced both the DC-SIGN transcription in vitro and expression (2-fold) in placental macrophages of HIV-1-unexposed infants. However, in HIV-1-exposed infants, the level of DC-SIGN expression in placental macrophages was similar in infants carrying either the promoter wild-type or variant sequences. Exon 4 variants increased HIV-1 capture and transmission to T cells in vitro. Association between DC-SIGN SNPs and HIV-1 IP and PP infection also suggests that DC-SIGN plays an important role in intestinal mucosa. This is the first study reporting on functional impact of DC-SIGN and DC-SIGNR natural polymorphisms on HIV-1 transmission from mother-to-child. Decreased levels of expression of membrane DC-SIGNR isoforms at the placental endothelial cell surface increased child susceptibility to HIV-1. Presence of DC-SIGN variants increasing its affinity for the virus augmented child susceptibility to HIV-1 and may favour viral dissemination across the placental barrier. This study provides compelling evidence to support an important role of DC-SIGN and DC-SIGNR in various modes of MTCT of HIV-1 and shed light on the possible mechanisms involved in HIV-1 passage from mother-to-infant. These findings raise the possibility that similar mechanisms may operate with other human pathogens known to interact with DC-SIGN and DC-SIGNR.

La transmission mère-enfant du VIH-1 (TME) représente le principal mode d’infection chez l’enfant et se produit durant la grossesse (in utero, IU), l’accouchement (intrapartum, IP) ou l’allaitement (postpartum, PP). Les mécanismes qui sous-tendent le passage du VIH-1 à travers le placenta et les muqueuses intestinales du nouveau-né sont encore très peu décrits. « Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin » (DC-SIGN) et son homologue DC-SIGN « related » (DC-SIGNR) sont des récepteurs d’antigènes exprimés au niveau du placenta et capables de capter et de transmettre le VIH-1 aux cellules adjacentes. Ils pourraient donc participer au passage trans placentaire du VIH-1 et le polymorphisme génétique affectant l’expression ou modifiant l’interaction avec le virus aurait une influence sur la TME du VIH-1. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons procédé à une analyse exhaustive du polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la population du Zimbabwe. Par la suite, nous avons déterminé l’association entre le polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR et la TME du VIH-1 dans une cohorte d’enfants nés de mères VIH-positives à Harare, au Zimbabwe. Enfin, nous avons défini l’impact fonctionnel des mutations associées. Les enfants homozygotes pour les haplotypes H1 et H3 dans le gène de DC-SIGNR sont 4 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU et IP. H1 et H3 contiennent la mutation du promoteur p-198A et la mutation de l’intron 2, int2-180A, et des études fonctionnelles nous ont permis de démontrer que p-198A diminue l’activité transcriptionnelle du promoteur de DC-SIGNR et l’expression des transcrits d’ARNm dans le placenta, alors que int2-180A modifie le répertoire d’isoformes de DC-SIGNR vers une proportion diminuée d’isoformes membranaires. Les enfants porteurs des haplotypes H4 et H6 de DC-SIGN sont 2 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU. Ces haplotypes contiennent deux mutations du promoteur (p-336T/C et p-201C/A) et quatre mutations codant pour un changement d’acide aminé dans l’exon 4 (R198Q, E214D, R221Q ou L242V) associées à un risque augmenté de transmission IU, IP et PP du VIH-1. Des études fonctionnelles ont démontré que les mutations du promoteur diminuent l’expression de DC-SIGN dans les macrophages placentaires. Toutefois, l’exposition IU au VIH-1 module le niveau d’expression de DC-SIGN, résultant en des niveaux d’expression similaires entre les macrophages des porteurs des allèles sauvages et mutés. Les mutations de l’exon 4 augmentent l’affinité de DC-SIGN pour le VIH-1 et sa capacité à capturer et à transmettre le virus aux lymphocytes T, favorisant possiblement la dissémination du VIH-1 à travers le placenta. L’association entre les mutations de DC-SIGN et la transmission IP et PP du VIH-1 suggèrent qu’il aurait aussi un rôle à jouer dans les muqueuses intestinales de l’enfant. Notre étude démontre pour la première fois l’implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la TME du VIH-1. L’augmentation des capacités de capture et de transmission de DC-SIGN résulte en une susceptibilité accrue de l’enfant à l’infection au VIH-1 et concorde avec un rôle dans la dissémination transplacentaire. Toutefois, la diminution préférentielle des transcrits membranaires de DC-SIGNR au placenta augmente la TME du VIH-1 et laisse croire à son implication via un autre mécanisme. Ces mécanismes pourraient aussi s’appliquer à d’autres pathogènes reconnus par DC-SIGN et DC-SIGNR et transmis de la mère à l’enfant. / Mother-to-child transmission (MTCT) is the main cause of HIV-1 infection in children worldwide. MTCT of HIV-1 can occur during pregnancy (in utero, IU), delivery (intrapartum, IP) or breastfeeding (postpartum, PP). Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin (DC-SIGN) and its homolog DC-SIGN related (DC-SIGNR) are attachment receptors for HIV-1 and are expressed in the placenta. They have been implicated in viral capture and transmission to T cells. To investigate the potential role of DC-SIGN and DC-SIGNR in MTCT of HIV-1, we carried out a genetic association study in a well-characterized cohort of 197 HIV-infected mothers and their infants recruited in Harare, Zimbabwe. Infants harbouring two copies of DC-SIGNR H1 and/or H3 haplotypes (H1-H1, H1-H3, H3-H3) had a 4-fold increased risk of IU and 6-fold increased risk of IP HIV-1 infection after adjusting for a number of maternal factors. The implicated H1 and H3 haplotypes share two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in promoter region (p-198A) and intron 2 (int2-180A) that were associated with increased risk of both IU and IP HIV-1 infection. The promoter variant reduced transcriptional activity in vitro. In homozygous H1 infants bearing both the p-198A and int2-180A mutations, we observed a 4-fold decrease in the level of placental DC-SIGNR transcripts, disproportionately affecting the expression of membrane-bound isoforms compared to infant noncarriers. Infants carrying H4 and H6 haplotypes in DC-SIGN gene were more likely to be HIV-1-infected during pregnancy. These haplotypes contain promoter variants (p-336T/C and p-201C/A) and exon 4 variants (R198Q, E214D, R221Q and L242V) that were all significantly associated with increased risk of MTCT of HIV-1. Compared with wild-type sequence, the promoter variants reduced both the DC-SIGN transcription in vitro and expression (2-fold) in placental macrophages of HIV-1-unexposed infants. However, in HIV-1-exposed infants, the level of DC-SIGN expression in placental macrophages was similar in infants carrying either the promoter wild-type or variant sequences. Exon 4 variants increased HIV-1 capture and transmission to T cells in vitro. Association between DC-SIGN SNPs and HIV-1 IP and PP infection also suggests that DC-SIGN plays an important role in intestinal mucosa. This is the first study reporting on functional impact of DC-SIGN and DC-SIGNR natural polymorphisms on HIV-1 transmission from mother-to-child. Decreased levels of expression of membrane DC-SIGNR isoforms at the placental endothelial cell surface increased child susceptibility to HIV-1. Presence of DC-SIGN variants increasing its affinity for the virus augmented child susceptibility to HIV-1 and may favour viral dissemination across the placental barrier. This study provides compelling evidence to support an important role of DC-SIGN and DC-SIGNR in various modes of MTCT of HIV-1 and shed light on the possible mechanisms involved in HIV-1 passage from mother-to-infant. These findings raise the possibility that similar mechanisms may operate with other human pathogens known to interact with DC-SIGN and DC-SIGNR.