Asthma is the leading chronic illness in children in the United States. Since children in the U.S. spend a majority of their time indoors there is an increased need to understand key sources of daily asthma triggers in the home. Bacterial endotoxin, dust mite allergens and β-D-glucan have been shown to be potent inducers of asthma attacks, and high levels of these allergens in homes can trigger attacks in those with asthma. We aim to better understand the risks to those with asthma that might be associated with evaporative cooler (EC) use in low-income homes. ECs are often promoted because of their low energy consumption and decreased environmental impact compared to central air conditioning (AC). Because of their lower cost, ECs are more widely used in low-income homes. ECs use evaporation to cool the air, which leads to higher indoor relative humidity. This may create an ecological niche for house dust mites in semi-arid climates where they are normally absent. EC sump water also provides an ideal environment for bacteria and fungi to grow, possibly resulting in EC loading the air with more potential asthma triggers than central air conditioning. We sampled low-income homes around Utah county with central air and evaporative cooling and tested them for the presence of dust mite allergens, β-D-glucan and endotoxin. There were significantly higher levels of endotoxins and β-(1→3)-D-glucans in the EC homes compared to the AC homes, with increased odds of dust mite allergen prevalence but not at clinically significant levels. These findings suggest that in semi-arid environments, endotoxin and β-(1→3)-D-glucan levels in homes with evaporative coolers are more elevated than dust mite allergens.

Les effets anti-allergiques des bactéries lactiques sont suggérés par plusieurs études épidémiologiques, des essais cliniques et des modèles expérimentaux d’allergie. Cependant, les propriétés immunomodulatrices des bactéries lactiques sont sous-exploitées par les stratégies vaccinales développées pour combattre l’allergie et les mécanismes empruntés par ces bactéries pour moduler l’allergie restent peu caractérisés. Dès lors, nous avons caractérisé les propriétés immunomodulatrices qu’exerce Lactobacillus plantarum NCIMB8826, une bactérie lactique modèle, sur la cellule dendritique étant donné le rôle déterminant de cette cellule sur la réponse allergique. Nous montrons que L. plantarum induit une forte sécrétion d’IL-12 p40, d’IL-12 p70, de TNF-a mais une faible production d’IL-10. Cette faculté à induire la sécrétion de cytokines polarisantes dépend de TLR2, de TLR9, de MyD88, de NF-kB, des MAPKs (en particulier JNK, p38 et ERK 1/2), de la composition de l’acide lipotéichoïque de L. plantarum et de CD14. Nous montrons aussi que l’ADN génomique de L. plantarum est un agoniste de TLR9 et que CD14 et CD36 facilitent la liaison de la cellule dendritique avec L. plantarum. Ensuite, nous avons évalué le potentiel vaccinal d’une coadministration L. plantarum + Der p 1 dans un modèle murin d’allergie à Der p 1. Cette formulation vaccinale prévient la production d’IgE Der p 1-spécifique et atténue l’éosinophilie pulmonaire tout en stimulant une forte production d’anticorps IgG2a Der p 1-spécifiques et d’IFN-g par les cellules spléniques. Ces effets bénéfiques nous ont conduit à élaborer une bactérie lactique recombinante dérivée de L. plantarum produisant Der p 1 pour la vaccination contre l’allergie aux acariens. La forme antigénique que nous avons réussi à faire produire par L. plantarum correspond à une protéine de fusion entre la Maltose Binding Protein de E. coli et ProDer p 1 (le zymogène de Der p 1), la présence de ce partenaire de fusion étant indispensable à la production de ProDer p 1. En prophylaxie, la vaccination par cette bactérie recombinante prévient la production d’anticorps IgE-Der p 1-spécifiques et stimule la production d’anticorps IgG2a spécifiques, reproduisant les effets de la coadministration L. plantarum + Der p 1. Elle réduit de manière drastique la production d’IL-5 des cellules spléniques et des cellules ganglionnaires médiastinales et prévient l’éosinophilie pulmonaire mais n’a pas d’effet sur l’hyperréactivité bronchique. Der p 1 étant un des allergènes d’acarien les plus immunodominants, cet ensemble de données montre donc que cette bactérie recombinante constitue un vaccin prophylactique prometteur pour la prévention de l’allergie aux acariens. Des résultats préliminaires obtenus à partir de cellules dendritiques humaines et lymphocytes T autologues montrent la forte capacité de cette bactérie recombinante à induire le développement d’une réponse Th1 fortement polarisée (production d’IFN-g en l’absence de production d’IL-4 et d’IL-5), ce qui suggère que l’utilisation de cette bactérie recombinante pourrait être envisagée pour le traitement de l’allergie chez l’homme.

The major allergen Der p 1 of the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus is a papain-like cysteine protease (CA1) associated to the development of allergic diseases such as asthma, rhinitis or atopic dermatitis. This allergen is expressed as an inactive precursor, called proDer p 1, formed by a 25 kDa catalytic domain downstream to an 10 kDa N-terminal propeptide, which blocks the active site cleft. The propeptide of Der p 1 exhibits a specific fold, which makes it unique in the CA1 propeptide family as it is characterised by the presence of four alpha helices and the absence of ERFNIN motif. In this study, we investigated the activation steps involved in the maturation of recombinant proDer p 1 expressed in Pichia pastoris under acidic conditions and we studied the influence of acidic pH on the structure of both propeptide and catalytic domain. Therefore, we characterized the interaction between the propeptide and mature Der p 1 at different pH values in terms of activity inhibition, structural stability and proteolytic susceptibility. According to our results, the auto-activation of proDer p 1 is a multistep mechanism, characterized by at least two intermediates (ATFE- and SNGG-) corresponding to the loss of the first and second propeptide alpha helices, respectively. The propeptide strongly inhibits unglycosylated and glycosylated recombinant Der p 1 (KD= 7 nM) at neutral pH. This inhibition is pH dependent, decreasing from pH 7 to pH 4 and can be related to structural changes of the propeptide initiated by the protonation of the aspartate residue of Lys17-Asp51-Tyr19 structural triad presents within the propeptide N-terminal domain. This protonation triggers conformational changes of the first propeptide alpha helix leading to an increase of the propeptide flexibility, an increase of its proteolytic sensitivity and the formation of a molten globule state. In addition, we compare mature protease, zymogen and propeptide pH unfolding and stability and highlights that the presence of the propeptide does not influence the catalytic domain pH unfolding and stability as the propeptide displays a weaker pH stability than the protease domain. These results confirmed that the propeptide unfolding is the key event of the activation process. Finally, we unravel the intermolecular contribution of mature Der p 1 in the activation process and highlights that activation of the precursor can be achieved, under acidic conditions, by intermolecular process but initial auto-activation most probably occurs through an intramolecular process or by the proteolysis by the catalytic domain of another zymogen in which the propeptide is unfolded. According to our results, we proposed that activation of the zymogen at pH 4 reflects a compromise between activity preservation and propeptide unfolding and that the location of the activation sites on the propeptide structure is a compromise between sequence recognition specificity and proteolytic susceptibility of the corresponding area.

Les effets anti-allergiques des bactéries lactiques sont suggérés par plusieurs études épidémiologiques, des essais cliniques et des modèles expérimentaux d’allergie. Cependant, les propriétés immunomodulatrices des bactéries lactiques sont sous-exploitées par les stratégies vaccinales développées pour combattre l’allergie et les mécanismes empruntés par ces bactéries pour moduler l’allergie restent peu caractérisés.<p>Dès lors, nous avons caractérisé les propriétés immunomodulatrices qu’exerce Lactobacillus plantarum NCIMB8826, une bactérie lactique modèle, sur la cellule dendritique étant donné le rôle déterminant de cette cellule sur la réponse allergique. Nous montrons que L. plantarum induit une forte sécrétion d’IL-12 p40, d’IL-12 p70, de TNF-a mais une faible production d’IL-10. Cette faculté à induire la sécrétion de cytokines polarisantes dépend de TLR2, de TLR9, de MyD88, de NF-kB, des MAPKs (en particulier JNK, p38 et ERK 1/2), de la composition de l’acide lipotéichoïque de L. plantarum et de CD14. Nous montrons aussi que l’ADN génomique de L. plantarum est un agoniste de TLR9 et que CD14 et CD36 facilitent la liaison de la cellule dendritique avec L. plantarum.<p>Ensuite, nous avons évalué le potentiel vaccinal d’une coadministration L. plantarum + Der p 1 dans un modèle murin d’allergie à Der p 1. Cette formulation vaccinale prévient la production d’IgE Der p 1-spécifique et atténue l’éosinophilie pulmonaire tout en stimulant une forte production d’anticorps IgG2a Der p 1-spécifiques et d’IFN-g par les cellules spléniques. Ces effets bénéfiques nous ont conduit à élaborer une bactérie lactique recombinante dérivée de L. plantarum produisant Der p 1 pour la vaccination contre l’allergie aux acariens. La forme antigénique que nous avons réussi à faire produire par L. plantarum correspond à une protéine de fusion entre la Maltose Binding Protein de E. coli et ProDer p 1 (le zymogène de Der p 1), la présence de ce partenaire de fusion étant indispensable à la production de ProDer p 1. En prophylaxie, la vaccination par cette bactérie recombinante prévient la production d’anticorps IgE-Der p 1-spécifiques et stimule la production d’anticorps IgG2a spécifiques, reproduisant les effets de la coadministration L. plantarum + Der p 1. Elle réduit de manière drastique la production d’IL-5 des cellules spléniques et des cellules ganglionnaires médiastinales et prévient l’éosinophilie pulmonaire mais n’a pas d’effet sur l’hyperréactivité bronchique. Der p 1 étant un des allergènes d’acarien les plus immunodominants, cet ensemble de données montre donc que cette bactérie recombinante constitue un vaccin prophylactique prometteur pour la prévention de l’allergie aux acariens. Des résultats préliminaires obtenus à partir de cellules dendritiques humaines et lymphocytes T autologues montrent la forte capacité de cette bactérie recombinante à induire le développement d’une réponse Th1 fortement polarisée (production d’IFN-g en l’absence de production d’IL-4 et d’IL-5), ce qui suggère que l’utilisation de cette bactérie recombinante pourrait être envisagée pour le traitement de l’allergie chez l’homme. <p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished