Influenza A virus (IAV) infection is a highly contagious respiratory disease, which can cause substantial morbidity and occasionally death. Invariant natural killer T (iNKT) cells, a subset of CD1d-restricted T lymphocytes, have been identified as important modulators of immunity, mediating both pro- and anti-inflammatory responses. We show that iNKTs play an important role for the generation of protective innate and adaptive immune responses to IAV, and enhance heterotypic immunity to influenza virus following vaccination with a novel pseudotyped virus, S-FLU, which lacks HA expression. iNKT-deficient mice (Jα18^-/-) showed increased susceptibility and lung pathology following IAV infection, which correlated with an exaggerated accumulation of inflammatory monocytes and neutrophils in the lung. Consistent with these findings, we demonstrated in IAV-infected CD1d^-/-:CD1d^{+/+} mixed bone marrow chimeric mice, that the lack of CD1d expression on myeloid cells purified from the lungs of IAV-infected mice significantly increased expression of genes linked to cell activation, survival and polarisation between pro- and antiinflammatory responses. We extended these results by examining the role of chemokine signalling during IAV infection, and identified a novel role for fractalkine (CX3CL1) and its receptor (CX3CR1) in innate immune cell recruitment. The use of CX3CR1-iNKT cell double knockout mice revealed that, although upregulated in Jα18^-/- mice, CX3CR1-CX3CL1 signalling is not required for cell migration during exacerbated IAV-responses. Finally, we showed that iNKT-deficient mice displayed reduced longevity of peripheral IAVspecific CD8^+ T cells following S-FLU vaccination, compared with wild-type mice. S-FLU vaccination protected mice following 5 day heterotypic challenge, however vaccinated mice exhibited reduced viral clearance, and importantly a significant reduction in IAV specific memory T cell response, suggesting a possible role of iNKT cells during T cell priming in modulating the lifespan of antigen-specific T cell responses. Although additional experiments are warranted, these results suggest that harnessing iNKT cells should be considered to modulate the innate and adaptive immune response to optimise heterotypic vaccine design and for therapeutic intervention against acute influenza infection.

Durant l’infection par le virus Influenza A (IAV), les changements physiques et immunologiques du poumon prédisposent l’hôte aux surinfections bactériennes. Les cellules T Natural Killer invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T innés pouvant avoir des rôles bénéfiques ou délétères durant l’infection. Nos objectifs ont visé à (i) étudier le rôle naturel des cellules iNKT et (ii) à rechercher l’effet d’une activation exogène des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne post-influenza.Lors de mon arrivée, le laboratoire venait de décrire, pour la première fois en contexte infectieux, que les cellules iNKT étaient capables de produire de l’IL-22 au cours de l’infection grippale. Cette cytokine joue un rôle majeur dans les processus de maintien et de réparation des épithéliums. L’une des causes des surinfections bactériennes post-grippales étant l’altération et/ou la perte de l’intégrité de l’épithélium pulmonaire, nous nous sommes proposés d’étudier le rôle potentiel de cette cytokine dans un modèle expérimental de surinfection bactérienne à S. pneumoniae. Nous avons ainsi pu montrer que si cette cytokine ne joue pas un rôle majeur dans la réponse anti-virale de l’hôte, l’IL-22 participe au contrôle de l’inflammation au cours de l’infection grippale et joue un rôle protecteur dans la surinfection bactérienne.Par ailleurs, l’utilisation de souris dépourvues en cellules iNKT (Jα18-/-) a permis de montrer que les cellules iNKT limitent la susceptibilité aux surinfections et réduisent le synergisme létal de la coinfection virus/bactérie. Au moment de l’infection bactérienne, les cellules iNKT des souris grippées sont incapables de produire de l’IFN-γ, cytokine dont nous avons montré le rôle essentiel dans les mécanismes de défense antibactérienne. Le défaut d’activation des cellules iNKT chez les souris surinfectées est lié à l’interleukine-10 (IL-10), cytokine immunosuppressive induite par l’infection virale, plutôt qu’à un défaut intrinsèque des cellules iNKT. L’IL-10 inhibe l’activation des cellules iNKT en réponse au pneumocoque en inhibant la production d’IL-12 par les cellules dendritiques dérivées de monocytes (MoDCs). La neutralisation de l’IL-10 restaure l’activation des cellules iNKT et augmente la résistance à la surinfection. Ainsi, les cellules iNKT ont un rôle bénéfique (en amont de la colonisation bactérienne) dans le contrôle de la surinfection bactérienne de la grippe et représentent une cible de l’immunosuppression.Nous avons par la suite étudié la possibilité que le superagoniste des cellules iNKT, l’ α-galactosylceramide (α-GalCer) puisse limiter la surinfection bactérienne. Pour cela, les souris ont été traitées par voie intranasale avec de l’α-GalCer à différents temps post-influenza, juste avant l’infection par le pneumocoque. Le traitement à jour 3, au pic de la réplication virale, limite fortement la surinfection. Cependant, l’inoculation d’α-GalCer pendant la phase aiguë du virus (jour 7) ne permet pas d’activer les cellules iNKT pulmonaires et n’a pas d’effet sur la surinfection. L’absence d’activation des cellules iNKT n’est pas intrinsèque et est associée à une disparition complète des cellules dendritiques CD103+ respiratoires (cDCs), lesquelles sont cruciales dans l’activation des cellules iNKTs. À des temps plus tardifs (jour 14), les cDCs repeuplent le poumon et l’α-GalCer promeut l’activité antibactérienne des cellules iNKT.Pris dans son ensemble, cette étude souligne le rôle des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne de la grippe et ouvre de nouvelles voies thérapeutiques afin de limiter les surinfections bactériennes post-influenza. / XDurant l’infection par le virus Influenza A (IAV), les changements physiques et immunologiques du poumon prédisposent l’hôte aux surinfections bactériennes. Les cellules T Natural Killer invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T innés pouvant avoir des rôles bénéfiques ou délétères durant l’infection. Nos objectifs ont visé à (i) étudier le rôle naturel des cellules iNKT et (ii) à rechercher l’effet d’une activation exogène des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne post-influenza.Lors de mon arrivée, le laboratoire venait de décrire, pour la première fois en contexte infectieux, que les cellules iNKT étaient capables de produire de l’IL-22 au cours de l’infection grippale. Cette cytokine joue un rôle majeur dans les processus de maintien et de réparation des épithéliums. L’une desDuring the infection by the virus Influenza A ( IAV), the physical and immunological changes of the lung predispose the host to the bacterial secondary infections. The invariant cells(units) T Natural Killer iNKT ) are lymphocytes T innate being able to have beneficial or noxious roles during the infection. Our objectives aimed at i) to study the natural role of cells(units) iNKT and ii) to look for the effect of an exogenous activation of cells(units) iNKT in the bacterial secondary infection post-influenza. During my arrival, the laboratory had just described, for the first time in infectious context, that cells(units) iNKT were capable of producing of IL-22 during the flu-like infection. This cytokine plays a major role in the processes of preservation and repair of epitheliums [...]

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第12957号 / 論医博第2099号 / 新制||医||1011(附属図書館) / 32356 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 生田 宏一, 教授 岩井 一宏, 教授 椛島 健治 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

The Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi is the only known human pathogen that directly activates invariant natural killer T (iNKT) cells. The number and activation kinetics of iNKT cells vary greatly among different strains of mice. Here, we report the role of the iNKT cell response in the pathogenesis of Lyme disease using C57BL/6 (B6) mice, a strain with optimal iNKT cell activation that is resistant to the development of spirochetal-induced inflammation. During experimental infection of B6 mice with B. burgdorferi , iNKT cells localize to the inflamed heart where they are activated by CD1d-expressing macrophages. Activation of iNKT cells in vivo results in the production of IFNγ, which we demonstrate controls the severity of murine Lyme carditis by at least two mechanisms. First, IFNγ greatly enhances the recognition of B. burgdorferi by macrophages, leading to increased phagocytosis of the spirochete. Secondly, IFNγ activation of macrophages increases the surface expression of CD1d, thereby facilitating further iNKT activation. Collectively, our data demonstrate that in the resistant background, B6, iNKT cells modulate acute murine Lyme carditis through the action of IFNγ, which appears to self-renew through a positive feedback loop during infection. Inflammation during infection with B. burgdorferi is dependent on the ability of the spirochete to evade local mechanisms of clearance. Even though macrophages are the main infiltrating cell during Lyme carditis, the identification of a receptor capable of mediating phagocytosis of B. burgdorferi has been elusive. Here, we demonstrate that the integrin CR3 is able to mediate binding to the spirochete and facilitate phagocytosis in a complement-dependent and independent manner. Expression of CR3, but not CR4, in CHO cells markedly enhanced their capacity to interact with B. burgdorferi , in the absence and presence of complement opsonization. Furthermore, the interaction between CR3 and B. burgdorferi is dependent on the metal-ion-dependent adhesion site (MIDAS) and could be blocked with EDTA. Inhibition of CR3 with blocking antibody was able to completely abrogate phagocytosis of B. burgdorferi by the macrophage-like RAW264.7 cells and partially block uptake by bone marrow-derived macrophages (BMMs), a finding that was recapitulated with CD11b-deficient BMMs. We further show that activation with recombinant IFNγ increases the transcription of CD11b and CD18, which correlates with increased surface expression of CR3, and that the effect of IFNγ on the phagocytosis of B. burgdorferi is circumscribed to CR3 activity, because inhibition of CR3 is able to completely diminish the effect of IFNγ on the phagocytosis of the B. burgdorferi . Lastly, our results demonstrate that CR3 is a negative regulator of proinflammatory cytokine induction in macrophages responding to B. burgdorferi . Overall, our data demonstrate roles for CR3 in the binding, phagocytosis and proinflammatory cytokine elicited by B. burgdorferi and shed light on the role of IFNγ in mediating the clearance of the spirochete during Lyme disease.