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We initially adopted the macrophage isolation and culture techniques described by Howard Gendelman et al. for the isolation and study of macrophage-tropic strains of HIV. This work eventually led to the study of cell to cell transmission of virus in the infection of macrophages. To this end, we used chronically infected cell lines expressing virus strains which were unable to establish infection in macrophage cultures in the cell-free state (i.e. by exposure of cells to virus-containing supernatants). In cocultivation experiments, we observed that direct interaction of these chronically infected cells with target macrophages yielded low level infection which was detectable by very sensitive methods such as enzyme immunoassay and indirect immunofluorescence detection of viral antigen, as well as polymerase chain reaction amplification of viral DNA. (Abstract shortened by UMI.)

The human immunodeficiency virus (HIV) currently infects over 33 million individuals worldwide. The development of a protective HIV vaccine would provide the ideal tool to fight this pandemic. Recent clinical trials testing candidate T- and B-cell based vaccine strategies have failed to demonstrate that these were protective against infection. For many, these failures underline how little is known about what constitutes an efficient immune response against HIV and that increased knowledge about the role of innate immune cells may be required in order to design an efficient vaccine against HIV. / Natural Killer (NK) cells are part of the innate arm of the immune system and are involved in the control of several viral infections, including HIV. Epidemiological evidence has linked specific NK cell receptors, termed KIR3DS1 and KIR3DL1, to favourable clinical outcomes in HIV infected individuals. Whether these receptors would also be involved in protection from infection, and therefore could provide the basis for new vaccine strategies, is unknown. / To address this question, we have evaluated the genetic distribution of both KIR3DS1 and KIR3DL1 in a population of exposed uninfected individuals (EUs). EUs remain HIV seronegative despite repeated exposure to the virus through high-risk behavior. Understanding the immunological causes of their decreased susceptibility to infection may provide insights into vaccine design. In chapter II we demonstrate that KIR3DS1 homozygous individuals are overrepresented in the EU population. Additionnally, in chapter III, we provide evidence that the combined genotype of HLA-B*57 with a specific set of KIR3DL1 alleles is also overrepresented in the EU population. Finally, in chapter IV, we demonstrate that NK cells from individuals carrying certain KIR3DL1/HLA genotypes linked to slower HIV disease progression and/or protection from infection have increased functional potential following stimulation. / The evidence presented in this thesis supports a role for NK cells, and particularly of KIR3DS1 and KIR3DL1, in the decreased susceptibility to HIV infection observed in EUs. Given that these cells are directly involved in viral suppression and are capable of modulating both the adaptive and innate arm of the immune response, understanding how NK cell mediate these activities may reveal new therapeutic strategies against HIV. / Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) infecte présentement plus de 33 millions d'individus. Contre cette pandémie, la solution idéale serait le développement d'un vaccin. Toutefois, de récents essais cliniques évaluant l'efficacité des stratégies de vaccination visant à la stimulation des cellules T ou B contre le VIH n'ont pas réussi à démontrer que ces stratégies protégeaient contre l'infection. Pour plusieurs membres de la communauté scientifique, ces échecs démontrent que les caractéristiques d'une réponse immunitaire efficace contre le VIH sont encore méconnues et que le rôle des cellules du système immun inné devra sans doute être éclairci afin d'élaborer un vaccin efficace contre le VIH. / Les cellules NK (Natural Killer) font parties du système immunitaire inné et aident au contrôle de plusieurs infections virales, incluant les infections au VIH. Des études épidémiologiques ont lié certains récepteurs des cellules NK, appelés KIR3DS1 et KIR3DL1, à des indices cliniques favorables chez des individus infectés par le VIH. Que ces récepteurs puissent aussi pourvoir une forme de protection contre l'infection, et donc inspirer de nouvelles stratégies de vaccination, demeure encore incertain. / Afin de répondre à cette question, nous avons évalué la distribution génétique de KIR3DS1 et KIR3DL1 dans une population d'individus exposés séronégatifs (ESN). Les ESN demeurent séronégatifs aux anticorps du VIH malgré des comportements à risques. Comprendre les facteurs immunitaires permettant à cette population d'être moins susceptible à l'infection au VIH pourrait aider à l'élaboration d'un vaccin. Lors du chapitre II, nous démontrons que les individus KIR3DS1 homozygotes sont surreprésentés dans la population d'ESN. De plus, dans le troisième chapitre, nos données soutiennent qu'une combinaison génétique du HLA-B*57 avec un sous-type particulier de KIR3DL1 et aussi surreprésentée dans la population d'ESN. Finalement, dans le chapitre IV, nous démontrons que les cellules NK provenant d'individus ayant des génotypes HLA/KIR3DL1 liés à une progression plus lente de la maladie VIH et/ou à une protection contre l'infection ont un potentiel de fonctionnalité accru suivant une stimulation. / Les données présentées dans cette thèse suggèrent que les cellules NK, plus particulièrement leurs récepteurs KIR3DS1 et KIR3DL1, sont impliquées dans une forme de résistance à l'infection observée chez les ESN. Puisque ces cellules sont directement impliquées dans le contrôle viral et peuvent moduler à la fois le système immun inné et adapté, éclaircir les mécanismes permettant aux cellules NK de diminuer la susceptibilité à l'infection pourrait révéler de nouvelle stratégie thérapeutique afin de contrer le VIH.

We sought to develop an inactivated nasal mumps virus (MuV) vaccine combined with the Protollin (Prl) adjuvant/delivery system. Antigen based on split Jones MuV was produced and characterized. / Eight-week old BALB/c female mice were vaccinated with two or three doses of MuV antigen (4 or 8 micrograms) with or without 4 micrograms of Prl. Weight and behaviours were monitored to assess safety, and serum, respiratory secretions and splenocytes were obtained at study termination to assess MuV-specific immunity. / All vaccines were well-tolerated. Administration of 8 micrograms of MuV-Prl induced greater serum and mucosal antibodies than MuV antigen alone. MuV-Prl vaccines seemed to favour a Th1-type immune environment. Serum antibodies induced were capable of neutralizing MuV in vitro. / The intranasal MuV-Prl vaccine was safe and immunogenic. Future work will focus on the development of a trivalent MMR-Prl vaccine. Such a vaccine will be of great interest to the global health community. / Nous avons voulu explorer la faisabilité d'un vaccin contre le virus des oreillons (VdO) inactivé et administré par voie intra-nasale, et combiné avec l'adjuvant Protollin (Prl). Notre laboratoire a généré et a caractérisé des antigènes de virion entier désintégré utilisant un détergent. Des souris femelles de souche BALB/c âgées de huit semaines ont été vaccinées avec deux ou trois doses de VdO désintégré en antigène (4 ou 8 µg), avec ou sans 4 µg Prl. Les souris ont été suivies afin d'évaluer l'innocuité; des sérums et des sécrétions des muqueuses ont été obtenus à des intervalles afin d'évaluer l'immunité spécifique de VdO. / Tous les vaccins ont été bien tolérés chez les souris. Les vaccins VdO-Prl ont produit un plus grand taux d'IgG sériques et IgA au niveau de la muqueuse comparés aux vaccins VdO utilisés seuls. Les vaccins VdO-Prl ont tendance à générer une réponse immunitaire déviée sur Th1. Les anticorps sériques étaient capables de neutraliser le VdO. / Nous avons démontré que l'ensemble des vaccins de virus inactivés VdO-Prl administrés par voie intra-nasale est sans danger est immunogénique. Nous voulons générer un vaccin inactivé trivalent rougeole-oreillons-rubéole combiné avec le Prl. Un tel vaccin serait utile.

Type I IFNs modulate the onset of immune responses against viruses through the activation of numerous rapid signaling pathways. Although beneficial on specific infected cells, administered IFNs were shown to decrease thymic cellularity. Herein, we developed a murine model treated with polyinosinic:polycytidylic acid (Poly IC) to dissect the mechanisms and the role of in vivo produced IFNs on the thymus. Treatment induced thymic atrophy, while having no effect on the lymph nodes. However, under chronic conditions, we observed a complete thymic replenishment. These findings should be the result of a LPS contamination, since the use of a new certified LPS-free Poly IC induced a maintained thymic atrophy in time. DP (CD4+CD8+) cells were mostly affected, where part of this decrease was contributed by apoptosis. T cell receptor excision circle (TREC) levels, produced during T cell receptor (TCR) rearrangements, were unaffected, suggesting no alteration of this diversity factor. Additionally, measured up-regulation of MHC class I expression could result in aberrant thymic selections with a modification of selection ranges. Finally, using Caspase 3 KO mice, we showed that DP apoptosis was Caspase-3 independent.

Treg cells counter-balance autoreactive immune cells in healthy individuals. In the absence of Treg cells, multi-organ immune diseases manifest. Thus, Treg cell defects are suspected to contribute to T1D. Currently, it remains unclear whether Treg cell defects are responsible for the manifestation of T1D. Thus, we hypothesized that Treg cell defects results in T1D. We observed that T reg cells are present in normal frequencies in the thymus and peripheral immune system of diabetes-prone mice. Furthermore, thymic and peripheral T reg cells are operative and mediate regulation by suppressing effector T (Teff) cells in the pancreatic lymph nodes and pancreas. Specifically, regulation corresponded with increased frequencies of Treg cells and reduced in diabetogenic T cells in both sites, and controlled insulitis. However, as the immune response against beta cells of the pancreatic islets progresses in prediabetic mice, peripheral Treg cells wane in function and cannot sustain sufficient Teff cell regulation in the pancreatic lymph nodes and pancreas. In summary, this study characterizes areas of T reg cell immunoregulation of T1D; and highlights a Treg cell dysfunction, not a quantitative Treg cell defect, manifesting in the peripheral immune system prior to diabetes onset but following T cell activation, which contributes to the escape of autoreactive T cells.

A favorable outcome of blood-stage malaria infection requires immune responses that effectively eliminate the infection with minimum pathology to the host. There is strong evidence that the innate immune system is critical for initiating and shaping the subsequent adaptive immune response to blood-stage Plasmodium parasites. As sentinels of infection and potent activators of immunity, dendritic cells (DCs) are pivotally positioned to control the immune response to malaria and thereby influence the outcome of infection. Experiments performed in this thesis work aimed to determine the role of DCs in host-parasite interactions and subsequent induction of protective immunity to blood-stage malaria. Moreover, the studies described herein emphasize the critical contributions of key cytokines to DC responses and interactions with other cells of the innate and adaptive immune system during blood-stage malaria. Based on previous linkage analyses that identified interleukin (IL)-15 as a candidate in genetic regulation of host resistance to blood-stage malaria, we demonstrated that IL-15 is important for timely resolution of a primary infection with Plasmodium chabaudi AS and maximal production of Th1-type cytokines and antibodies. Notably, IL-15 was revealed to be a key early cytokine for optimal DC and natural killer (NK) cell function as well as IL-12-dependent IFN-gamma production following P. chabaudi infection. Next, we demonstrated the ability of DCs to recognize and phagocytose parasitized red blood cells (pRBCs) in a highly selective and actin-dependent manner. Following interaction with pRBCs in vitro or in vivo, DCs from malaria-resistant mouse strains were shown to express upregulated costimulatory molecules and secrete abundant Th1-polarizing cytokines, particularly IL-12 and IFN-gamma. These signals enable DCs to prime other immune cells such as NK cells and CD4+ T cells for maximal IFN-gamma production. Reciprocally, malaria-activated NK cells were shown to induce DC maturation and production of Th1-polarizing cytokines, thus propagating an innate feedback loop leading to induction of Th1 immunity. DCs from malaria-susceptible A/J mice, however, showed impaired Th1 priming in favor of selective induction of IL-10-secreting CD4+ T cells, suggesting DC-mediated activation of tolerance, not immunity, in hosts unable to control and survive blood-stage malaria. These findings provide novel and important insights into the DC-mediated immune mechanisms that initiate and regulate host resistance to blood-stage malaria infection.

The murine fusion protein between Granulocyte macrophage Colony Stimulating Factor (GM-CSF) and Interleukin-2 (IL2, aka GIFT2) display novel immunological properties compared to both cytokines in combination such as greater melanoma site recruitment of macrophages and functional NK cells. Consequently, GIFT2 prevent tumor formation in mice implanted with genetically modified B16 melanoma cells. In the Chapter 2 of my thesis, I evaluated the bystander effect of the murine GIFT2 in vivo to induce an effective antitumor response against non-genetically modified B16 cells present in the tumor site. GIFT2 bystander effect on non modified B16 cells was mediated by recruited NK cells in the tumor site. However, the immune bystander effect was completely lost as tumor burden increase, which correlated with a sharp reduction in the number of tumor-infiltrating NK cells. I identified that active TGF is the main tumor-derived factor that downregulated IL-2R expression and IFNg secretion by NK cells, and therefore attenuated GIFT2-dependent bystander effect. We demonstrated that in vivo blockade of B16-derived TGF significantly improved the immune bystander effect arising from GIFT2. Based on the potent immunostimulatory properties of the murine GIFT2 on NK cells, in the chapter 3 I developed, characterized and evaluated the human ortholog of GIFT2, which may serve as a mean to generate oncolytic NK cells for cell-based therapy of cancer. The human GIFT2 induces robust NK cell activation ex vivo with significant secretion of pro-inflammatory cytokines, chemokines and upregulate the expression of activation markers and receptors on NK cells. This phenotype correlates with significantly greater cytotoxicity against tumor cells. At the molecular level, the human GIFT2 leads to a potent activation of Jak/STAT signaling pathway downstream of IL-2 receptor. In conclusion, hGIFT2 fusokine possesses unique biochemical properties and constitutes a novel and potent tool for ex vivo NK cell activation and maturation. Based on our results, cancer gene immunotherapy of pre-established tumors will be enhanced by blockade of active TGF. To antagonize TGF dependent effects in tandem with a pro-inflammatory immune stimulus, I generate of a new chimeric protein borne of the fusion of IL-2 and the soluble extracellular domain of TGF-receptor II (aka FIST). FIST acts as a decoy receptor trapping active TGF-in solution and directly interacts with IL-2-responsive cells, inducing a distinctive hyperactivation of STAT1 downstream of IL-2 receptor, which in turn promotes SMAD7 overexpression. STAT1 hyperactivation further induces significant secretion of CXCL10, upregulates T-Bet and T-Bet target gene expression in NK cells. The synergism of TGFblockade coupled to IL-2(R)-dependent STAT1 hyperagonism leads to potent immune activation contemporaneous to a dominant NK cell-dependent antiangiogenic effect in the B16 murine model of melanoma. Consequently, FIST prevent tumor formation not only in immunocompetent mice but also in several immunodeficient mice, whereas mice with NK defective functions such as nonobese diabetic–severe combined immunodeficient (NOD-SCID) mice and Rag2/c KO mice developed tumors. In the chapter 5, I generate and characterize FIST-stimulated B cells. FIST-stimulated B cells upregulate co-stimulatory molecules, activation markers and MHC class II molecule expression, which is also supported by robust hyperactivation of Jak/STAT signaling pathway. FIST-stimulated B cells act as effective APC that induce the activation and cell proliferation of antigen-specific CD4+ and CD8+ T cells. Interestingly, FIST-stimulated B cells confer complete protective immunity to EG.7 tumor challenge in vivo. Therefore, FIST can also be used as stimulator to generate B cells with APC features useful for the cell-based therapy of cancer. In conclusion, these bi-functional chimeric proteins are potential biopharmaceuticals for the therapy of cancer. / La protéine de fusion comprenant le facteur stimulant les colonies des granulocytes-macrophages murins (GM-CSF) et l'interleukine-2 (IL2), GIFT2. GIFT2 possède de nouvelles propriétés immunologiques par rapport à l'utilisation des deux cytokines, telles que le recrutement d'un plus grand nombre de macrophages et de cellules NK dans un mélanome. Par conséquent, GIFT2 empêche la formation de tumeurs chez la souris implantée avec des cellules de mélanome B16. Dans le chapitre 2, j'ai évalué la capacité de GIFT2 à induire une réponse anti-tumorale in vivo contre des cellules B16 non-modifiées. J'ai remarqué que GIFT2 induit un effet spectateur sur les cellules B16 non-modifiées, et que cet effet est médié par les cellules NK. Toutefois, cet effet spectateur immunitaire se perd lorsque le nombre total de cellules B16 passe de 104 à 106. Avec ce plus grand nombre de cellules B16, j'ai observé une réduction substantielle du nombre de cellules NK infiltrants. J'ai déterminé que le facteur principal produit par la tumeur qui supprimait l'effet spectateur de GIFT2 est le TGF actif. J'ai observé que le TGF actif a diminué l'expression du récepteur  de l'IL-2 (IL-2R) ainsi que la sécrétion de l'IFNg par les cellules NK. J'ai démontré que lorsque la sécrétion de TGF par les cellules B16 est inhibée, l'effet spectateur de GIFT2 est considérablement amélioré. Due aux propriétés immunostimulantes de la protéine de fusion GIFT2 murine, j'ai développé et évalué l'orthologue humain de GIFT2. Ceci est décris dans le chapitre 3. La GIFT2 humaine peut servir comme un moyen de générer des cellules NK oncolytiques pour la thérapie cellulaire du cancer. J'ai remarqué que la GIFT2 humaine induit une activation robuste de cellules NK ex vivo avec une sécrétion significative de cytokines/chemokines pro-inflammatoires et une expression augmentée de marqueurs d'activation de cellules NK. Ce phénotype est corrélé à une plus grande cytotoxicité contre les cellules tumorales. Au niveau moléculaire, la GIFT2 humaine mène à une activation puissante de la voie de signalisation Jak/STAT. Suivant ces résultats, j'ai proposé que l'inhibition du TGF actif pourrait améliorer l'immunothérapie génique d'un cancer existant. Dans le chapitre 4, je décris la production d'une nouvelle protéine de fusion entre l'IL-2 et le domaine extracellulaire du récepteur II de TGF (TGFRII soluble). Cette protéine chimérique appelé FIST a été générée pour contrarier les effets du TGF et aussi pour agir comme stimulus immunitaire pro-inflammatoire. J'ai observé que FIST agit comme récepteur du TGF actif qui se trouve en solution, et aussi interagit directement avec les cellules IL-2-sensibles. Ceci induit une hyperactivation de STAT1 en aval du récepteur de l'IL-2, ce qui donne lieu à une surexpression de SMAD7. De plus, l'hyperactivation de STAT1 induit une sécrétion significative de CXCL10, et augmente l'expression de T-bet et des gènes cibles de T-bet dans les cellules NK. Par conséquent, FIST empêche la formation de tumeurs non seulement chez la souris immunocompétente, mais aussi chez différentes souris immunodéficientes. Par contre, les souris avec fonction NK défectueuse, telles que les souris diabétiques non obèses présentant une immunodéficience combinée sévère (NOD-SCID) et les souris Rag2/c-/- ont développé des tumeurs. Tel que décrit dans le chapitre 5, j'ai générer et caractériser les cellules B stimulées par FIST. Les cellules B stimulées par la protéine FIST agissent comme des cellules présentatrices d'antigènes (APC) efficaces qui induisent l'activation et la prolifération de cellules T CD4+ et CD8+ antigène-spécifiques. Ce qui est aussi très intéressant est que les cellules B stimulées par FIST confèrent une immunité protectrice complète contre le "challenge" de la tumeur EG7. En conclusion, ces nouvelles protéines chimères bi-fonctionnelles sont des produits biopharmaceutiques potentiels pour le traitement du cancer.

Sjögren's syndrome is a chronic autoimmune disease that involves primarily the exocrine glands, resulting in their functional loss. Sjögren's syndrome typically manifests as dry mouth (xerostomia) and dry eyes (xerophthalmia). In many patients, all the salivary secretory tissue is lost, and no pharmaco-therapy is effective, as they depend on the stimulation of residual acinar cells. Given the long gap between the initiation of disorder and its clinical manifestation, SS is usually diagnosed in its late stage, making it challenging to study and to treat. The NOD mouse is a commonly used animal model to study Sjögren's syndrome and type I diabetes. NOD mice suffer from a proteasome defect that results in improper T lymphocytes negative selection. As a result, autoreactive T-cells are released into the blood. The proteasome defect also impairs NF-κB and increases the autoreactive T-cells susceptibility to induced TNF-α apoptosis. The aim of this thesis was to apply an intervention that relies on a two-pronged therapy on NOD mice. An injection of CFA, to increase TNF-α levels to eradicate autoreactive T-cells through apoptosis, is the first prong. Transplantation of matched MHC-I spleen or bone marrow cells that re-select autoreactive T-cells, is the second prong. The result demonstrates that the saliva flow of NOD mice treated with CFA and spleen or bone marrow cells increased up to one year post-therapy, whereas saliva flow deteriorated in non-treated NOD. Saliva composition (e.g. total proteins, amylase, EGF, and electrolytes) was comparable to those prior to disease. Furthermore, treated NOD mice were protected from type I diabetes. To identify the cell fraction that restores salivary gland function, CD45-/TER119- cells was isolated and transplanted. In addition to salivary flow improvement, the numbers of lymphocytic infiltrates in salivary glands of cell-treated NOD were lower than that of non-treated NOD. Gene expression of TNFα and TGFβ1 were downregulated, while EGF, FGF-2, IGF-IR and AQP5 were upregulated in cell-treated NOD. Finally, the timing for administration of this novel cell therapy was compared (i.e. early stage versus advanced stage of Sjögren's syndrome). The therapy was more effective when applied in the early stage of Sjögren's syndrome. This research presents evidence that salivary gland function can be preserved prior to disease and/or the gland dysfunction can be halted in advanced stages. An endogenous regeneration may have occurred in the salivary glands. / Le syndrome de Sjögren (SS) est une maladie auto-immune inflammatoire chronique qui affecte principalement les glandes exocrines, résultant en une perte de fonction. SS se manifeste typiquement par le symptôme de sécheresse de la bouche (xérostomie) et des yeux (xérophtalmie). Du fait de la longue durée qui s'écoule entre le début de la maladie et sa manifestation clinique, SS est habituellement diagnostiqué à un stade avancé, ce qui rend son étude et son traitement difficiles. Dans de nombreux cas, le tissu de sécrétion salivaire est détruit et aucun traitement pharmaceutique n'est efficace, car ce type de traitement nécessite une stimulation des cellules acineuses restantes, et peu de ces cellules sont encore présentes. La souris NOD contracte la maladie lorsqu'elle est âgée d'environ 8 semaines et manifeste une production insuffisante de salive. Les patients atteints du SS souffrent d'un défaut du protéasome un complexe enzymatique multiprotéique, qui donne lieu à une sélection négative des lymphocytes irréguliers et l'échappement des cellules T auto-réactives. Ce défaut du protéasome atteint également le facteur de transcription NF-κB, qui permet la maturation des lymphocytes et la production des cytokines. Le défaut de NF-κB augmente la susceptibilité des cellules T auto-réactives à l'apoptose induite par les molécules TNF-α. L'objectif de cette thèse est d'appliquer une intervention qui repose sur une thérapie à deux volets sur les souris NOD. Le premier volet consiste en une injection de CFA, dans le but d'augmenter les niveaux de TNF-α afin d'éradiquer les cellules T autoréactives par l'apoptose. La transplantation des cellules MHC-1 de la rate ou de la moelle osseuse qui re-sélectionnent les cellules T autoréactives, représente la deuxième étape du traitement. Nos résultats démontrent que la sécrétion salivaire, des souris NOD traités avec le CFA et des cellules de la rate ou de la moelle osseuse, augmente jusqu'à un an après la thérapie, alors que la quantité de salive conitnue de se détériorer dans les souris non traitées. La composition de la salive (par exemple, protéines totales, l'amylase, l'EGF, et électrolytes) était comparable à celle d'avant la maladie. Par ailleurs, les souris NOD traitées ont été protégées contre le diabète de type I. Pour identifier la fraction de cellules qui restaure la fonction des glandes salivaires, les cellules CD45-/TER119- ont été isolées et transplantées. En plus de l'amélioration de la quantité de salive, le nombre d'infiltrats lymphocytaires dans les glandes salivaires des souris NOD traitées ont été inférieurs à ceuxl des NOD non-traités. L'expression des gènes du TNFa et TGFβ1 ont diminués, tandis que l'EGF, le FGF-2, l'IGF-IR et AQP5 étaient surexprimés dans les souris NOD traitées. Le temps propice pour l'administration de cette nouvelle thérapie cellulaire a été comparé (ie stade précoce par rapport au stade avancé du SS). La thérapie est plus efficace lorsqu'elle est appliquée à un stade précoce du SS. Cette recherche présente des preuves que la fonction des glandes salivaires peuvent être conservés avant la maladie et / ou le dysfonctionnement de la glande peut être arrêtée à un stade avancé. Une régénération tissulaire endogène peut avoir eu lieu dans les glandes salivaires.

The neglected tropical disease leishmaniasis affects over 12 million individuals worldwide and causes high morbidity and significant mortality. Treatments against the parasitic disease are limited by cost, severe side-effects and emerging resistance against treatment. While vaccination provides the most cost-effective means to combat infectious diseases, there is currently no human vaccine available against Leishmania infections. Lactococcus lactis is a non-pathogenic, non-colonizing Gram-positive lactic acid bacteria commonly used in the dairy industry. Recently, L. lactis was used for the expression and delivery of biologically active molecules and was shown to be safe and well tolerated in humans after oral administration. We report the successful engineering of L. lactis strains expressing the protective Leishmania antigen, LACK, at three different subcellular locations: cytoplasmically, secreted, and cell-wall-anchored, and a strain of L. lactis secreting biologically active mouse IL-12. We further generated strains of L. lactis co-expressing LACK and IL-12. These live vaccine strains were then tested for their efficacy in the mouse model of cutaneous leishmaniasis. We found that subcutaneous immunization with L. lactis expressing LACK anchored to the cell wall and L. lactis secreting IL-12 protected BALB/c mice against Leishmania major infection. Further, oral immunization with L. lactis, secreting both LACK and IL-12 protected to a similar level as the subcutaneous immunization against parasite challenge. Both subcutaneous and oral immunization induced LACK-specific humoral responses, systemically or at the mucosa, respectively. Further, a systemic antigen-specific Th1 immune response was detectable in oral and subcutaneous immunized animals pre-challenge. Protection in these animals correlated in both cases with a local and systemic anti-Leishmania Th1 immune response post-challenge. Taken together, these findings demonstrate the use of L. lactis as a live vaccine against L. major infection in BALB/c mice. The L. lactis strains generated provide the basis for the development of a safe live vaccine against the human parasite Leishmania. / La leishmaniose est une maladie tropicale orpheline qui affecte plus de 12 millions de personnes dans le monde et est associée à une forte morbidité ainsi qu'une importante mortalité. Les traitements disponibles contre cette maladie d'origine parasitaire sont limités part leurs coûts, leurs effets secondaires sévères et l'émergence de résistance envers ceux-ci. De plus, bien que la vaccination soit de nos jours la méthode la moins dispendieuse afin de combattre les maladies infectieuses, aucun vaccin contre les infections causées par Leishmania n'est présentement disponible. Lactococcus lactis est une bactérie lactique Gram positive non pathogène et non colonisante couramment utilisée par l'industrie laitière. L. lactis a récemment été utilisée pour transporter et exprimer des molécules biologiquement actives et il a été démontré que son utilisation par voie orale était sécuritaire et bien tolérée par les humains. Nous sommes parvenus à développer une souche de L. lactis exprimant l'antigène protecteur contre Leishmania LACK dans deux compartiments différents, soit dans le cytoplasme ou ancrée dans la paroi cellulaire et sécrétée, ainsi qu'une souche de L. lactis secrétant une forme active d'IL-12 murin. De plus, nous avons généré des souches de L. lactis co-exprimant LACK et IL-12. Nous avons ensuite testé l'efficacité de ces souches comme vaccins vivants en utilisant le model murin de leishmaniose cutanée. Nous avons trouvé que les souris BALB/c pouvaient être protégées contre les infections à Leishmania major suite à une immunisation sous-cutanée avec les souches de L. lactis exprimant LACK sur la paroi cellulaire ou sécrétant l'IL-12. Par ailleurs, nous avons démontré qu'une immunisation orale avec une souche de L. lactis sécrétant LACK et IL-12 protégeait contre le parasite avec une efficacité similaire à celle observée lors de l'immunisation sous-cutanée. Tant les immunisations sous-cutanées qu'orales ont permis d'induire une réponse humorale spécifique à LACK, respectivement systémique et mucosale. De plus, une réponse Th1 systémique et antigène-spécifique est détectée, pour les deux types d'immunisation, chez les animaux immunisés avant une exposition au parasite. Dans les deux cas, cette protection corrèle à une réponse Th1 anti-Leishmania locale et systémique suite à une nouvelle exposition. Ces nouvelles observations démontrent l'efficacité de l'emploi de L. lactis comme vaccin vivant contre les infections à Leishmania major dans des souris BALB/c. Ainsi, ces nouvelles souches générées pourraient fournir la base au développement d'un vaccin sécuritaire contre Leishmania chez l'humain.