Regulation of the immune response is mediated, in part, by the action of suppressor T cells (Ts). One intriguing aspect of these cells is the description of T cell suppressor factor (TsF): a soluble analog of the cell that shares many of its properties, such as the ability to bind free antigen (Ag) and suppress an Ag-specific immune response. The exact molecular nature of TsF and the relationship of TsF to Ts are unknown. The immune response to the small, bacterial protein, ferredoxin (Fd), was used as a model system to study TsF. A Fd-specific suppressor cell network has been described in mice that are genetically nonresponsive to this Ag. Previously, a soluble mediator, known as Fd11F, was found in the culture supernatant (SN) of the Ts hybridoma, Fd11. Fd11F possessed both Ag-binding activity and the ability to suppress the anti-Fd Ab response in mice. The TsF-specific monoclonal antibody, B16G, was used for both the recovery of Fd11F-enriched material from SN and its detection by the enzyme-linked immunosorbent assay. ' Further immunochemical, biological, and biochemical characterization of Fd11F was done with emphasis on describing the Ag-binding properties of Fd11F. It was found that Fd11F bound to solid- and liquid-phase Fd, and demonstrated preferential binding to the carrier determinant of the Ag. A spleen cell culture assay was devised which showed that Fd11F suppressed Ab production in a concentration-dependent manner. Additional experiments suggested that the suppressive effect was Ag-specific. The identification of the Ag-binding molecule was attempted by the fractionation of Fd11F-enriched material using high performance gel filtration or preparative SDS-PAGE (run under non-reducing conditions). Using SDS-PAGE, a unique, single polypeptide of about 30k relative molecular mass (Mr) was identified as the Ag-binding moiety of Fd11F. The possible relationship of this moiety to other identified materials is discussed. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

Les Lymphocytes T CD8 (LT CD8) sont des cellules du système immunitaire capables de reconnaître et de détruire des cellules infectées ou tumorales. De plus, les LT CD8 mémoires générés suite à une première rencontre avec un agent pathogène confèrent à l’organisme une protection efficace contre une réinfection. Cela a pour origine une modification des capacités effectrices et migratoires des LT CD8 mémoires par rapport aux LT CD8 naïfs. Ces fonctions améliorées des LT CD8 mémoires peuvent être régulées : des travaux préalables réalisés au sein de l’équipe ont montré que l’Interleukine-4 (IL-4), une cytokine sécrétée lors des réponses allergiques ou contre des pathogènes extracellulaires, inhibe certaines propriétés des cellules mémoires comme la sécrétion rapide de CCL5. Les effets de l’IL-4 sur les fonctions des LT CD8 mémoires sont cependant mal caractérisés : l’objectif de cette thèse a été de les identifier plus précisément. En utilisant une approche par micro-array, nous avons identifié une signature de gènes régulés par l’IL-4 dans les LT CD8 mémoires et montré que cette cytokine modifie l’expression de gènes impliqués dans la prolifération, la migration, et les fonctions effectrices des LT CD8 mémoires. Nous avons montré que l’IL-4 inhibe l’expression du récepteur de costimulation NKG2D à la surface des LT CD8 mémoires in vivo, s’accompagnant d’une diminution du signal costimulateur délivré par l’engagement de NKG2D. Nous avons également montré que la présence de certaines cytokines γc telles que l’IL-4 ou l’IL-21 lors de l’activation cellulaire affecte fortement les fonctions des LT CD8 effecteurs générés ainsi que leur différenciation en cellules mémoires. / Immunological memory is characterized by a secondary response that is faster and stronger than the primary response. For CD8 T cells this results from an increase frequency of antigen specific cells that display an improved response as compared to naïve cells. Memory CD8 T cells also display a new pattern of surface molecules that is associated with modified homing or activation properties. γc cytokines are known to affect both CD8 T cells functions and survival. Indeed, IL-4, a γc cytokine involved in Th2 responses induced in response to parasitic infections or allergies has been shown to reduce both IFNγ secretion and cytotoxicity of CD8 T lymphocytes. In the lab, we have demonstrated that IL-4 down-regulates ccl5 mRNA stores by inhibiting ccl5 transcription via a STAT6-dependent pathway. However, effects of IL-4 on CD8 T cells’ biology remain largely unknown. To identify such effects, we realised a microarray study that allowed us to identify the signature of genes affected by IL-4 in memory CD8 T cells. Among this signature, we identified genes involved in several functions of CD8 T cells, such as proliferation, migration, and effector functions. We then confirmed both in vitro and in vivo that NKG2D, a member of the NK receptors family involved in the modulation of the activation threshold of memory CD8 T cells, is down-regulated by IL-4, inhibiting NKG2D-dependant costimulation of memory CD8 T cells. Finally, we found that γc cytokines such as IL-4 and IL-21 affect the effector capacities of in vitro activated CD8 T Cells, as well as the differentiation of activated cells into memory cells.

T cell surface antigens are thought to play significant roles in immunological functions. They are involved in cellular interactions and T cell activation and proliferation. Characterization of T cell antigens is important in understanding the molecular machanisms underlying immune responses. The subject of this thesis is to characterize a novel murine T cell surface antigen called YE1/48. YE1/48, defined by two rat monoclonal antibodies YE1/48.10.6 and YE1/32.8.5, is a dimeric glycoprotein with molecular size and charge resembling the murine T cell antigen receptor α/β. It was initially detected at high levels on two T cell lymphomas, EL-4 and MBL-2. In my thesis studies, the YE1/48 antigen was characterized biochemically, a cDNA clone was isolated, and its expression in lymphoid cell populations was determined. The YE1/48 antigen was found to be distinct from the T cell receptor based on direct comparisons of their primary sequences as well as immunological analyses. It is likely a homodimer with similar or identical subunits. No homology with any known proteins could be detected, including the human T cell activation antigen CD28 (T44) which also has a similar dimeric structure as YE1/48. No function of the YE1/48 antigen could be derived from its primary sequence or with the use of the two monoclonal antibodies because the antibodies do not appear to bind to the surface of intact normal T lymphocytes. Some intriguing characteristics of the YE1/48 antigen were observed in the current studies. The YE1/48 antigen belongs to a rare group of type II membrane proteins with orientation of the amino-terminus inside the cell and the carboxy-terminus outside. The YE1/48 gene may have two alleles among different mouse strains and may belong to a multigene family. YE1/48 is expressed at low levels on a wide range of T cells with no restriction to their differentiation stages, and on spleen B cells as well as bone marrow cells. Its expression on lymphocytes is not related to activation or proliferation. However, YE1/48 expression appears to be induced at high levels by Abelson Murine Leukemia Virus-transformation of pre-B cells. Moreover, the epitopes defined by the YE1/48.10.6 and YE1.32.8.5 antibodies seem to be exposed only on three T lymphomas but not on normal T cells. It is thus tantalizing to speculate a correlation of the high level expression of YE1/48 antigen and its epitope exposure on transformed lymphocytes with cellular transformation. In summary, YE1/48 was found to be a novel T cell surface antigen which has similar dimeric structure as the murine T cell receptor α/β and human CD28 (T44). It has now been characterized biochemically, molecularly cloned, and its expression on lymphoid cells has been determined. Although the function of YE1/48 antigen remains unknown, a number of intriguing characteristics observed in the current studies have certainly called for further studies on the antigen and the determination of its function. / Science, Faculty of / Microbiology and Immunology, Department of / Graduate

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Please read the abstract in the section 00front of this document / Thesis (PhD (Geneeskundige Immunologie))--University of Pretoria, 2005. / Pharmacology / unrestricted

La réponse alloimmune de type humorale et en particulier l'apparition de novo d’anticorps anti HLA dirigés contre le donneur (dnDSA) après une transplantation rénale sont maintenant reconnues comme la principale cause de perte de greffon d’origine immunologique. Définir les meilleures stratégies immunosuppressives pour prévenir ou limiter leur apparition est donc devenu un objectif majeur en pratique clinique. Des études cliniques récentes utilisant le nouvel agent immunosuppresseur bloquant le signal de co-stimulation, le CTLA4-Ig (Belatacept), ont montré que les patients transplantés rénaux traités par Belatacept présentaient de meilleures survies et fonctions des greffons associées à une incidence réduite de dnDSA par rapport aux receveurs contrôles traités par anticalcineurines. Les mécanismes impliqués dans le contrôle des réponses humorales par le CTLA4-Ig n’ont pas encore été élucidés. Notre travail de thèse a pour objectif d’analyser l'effet du CTLA4-Ig sur différentes étapes de la réponse B in vitro et in vivo chez l'homme. Nous montrons d'abord que le CTLA4-Ig diminue la différenciation des plasmablastes et la production d'immunoglobulines, sans intervention des lymphocytes T in vitro. L'expression du principal facteur de transcription impliqué dans différenciation et la fonction des plasmablastes, Blimp-1, est également significativement diminuée en présence du CTLA4-Ig. De plus, l'expression de CD86 sur les plasmablastes après activation est également significativement diminuée en présence de CTLA4-Ig. Dans un second temps, nous nous sommes attachés à étudier l’effet du CTLA4-Ig sur la collaboration entre les TFH et les lymphocytes B. Nous montrons que le CTLA4-Ig bloque l'activation des TFH dépendante de la molécule CD28 en présence de lymphocytes B mémoires. Enfin, nous confirmons in vivo que les patients traités par CTLA4-Ig présentent une expression significativement plus faible de CD80 à la surface des LB comparativement au groupe de patients traités par CNI. De plus, la fréquence et le nombre de TFH circulants totaux et activés (TFH PD1+ICOS+) sont significativement diminués dans le groupe de patients traités par CTLA4-Ig par rapport aux patients traités par anticalcineurines. Au total, nos résultats suggèrent deux modes d’action originaux permettant au CTLA4-Ig de contrôler efficacement les réponses humorales allogéniques (i) d’une part par leur action sur la capacité de sécrétion d’Ig des LB effecteurs exprimant le CD86, et donc en particulier des plasmablastes mais également (ii) par leur action sur la synapse TFH-LB permettant de diminuer l’activation des TFH et d’inhiber la différenciation terminale des LB. Ces résultats ouvrent des perspectives thérapeutiques en transplantation mais également dans le domaine de l’autoimmunité. / Generation of de novo DSAs (dnDSAs) after renal transplantation is recognized as the leading cause of late transplant failure. Hence there is a need to define the best immunosuppressive strategies to limit their development. Recent clinical trials using the novel co-stimulatory blockade agent CTLA4-Ig (Belatacept) have shown that kidney transplanted recipients (KTR) treated with Belatacept exhibit better graft survival and function, and lower proportion of dnDSAs compared with control recipients. Mechanisms involved in the control of humoral responses by CTLA4-Ig remain to be investigated. Here, we analyzed the effect of CTLA4-Ig on different steps of the B cell mediated response in human. In vitro, we showed that CTLA4-Ig reduced plasmablast differentiation and immunoglobulin production in a T cell-independent manner. The expression of the transcription factor Blimp-1, mainly involved in plasma cell differentiation and function, was significantly decreased in the presence of CTLA4-Ig. Moreover the reduced expression of CD86 after CTLA4-Ig treatment suggested a direct intracellular signaling in B cells. Additionally, we showed that CTLA4-Ig blocked CD28-mediated activation of T follicular helper cells (Tfh) in an autologous Tfh-memory B cells model. We validated these observations in KTR treated with Belatacept by showing reduced proportion of blood effector B-cells and activated Tfh (PD1+ICOS+) compared with control recipients. Our in-vitro and in-vivo results suggest that CTLA4-Ig modulates B-cells function at two levels, directly on B cells and at the B cell-Tfh crosstalk level. These mechanisms likely account for the optimal control of humoral responses observed in KTR treated with Belatacept.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22359号 / 医博第4600号 / 新制||医||1042(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 長尾 美紀, 教授 滝田 順子, 教授 河本 宏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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De récents progrès dans la compréhension de la régulation de l'interaction moléculaire entre les lymphocytes T CD8 (LT CD8) et les cellules tumorales ont donné lieu à de nouvelles immunothérapies contre le cancer. En effet, les anticorps monoclonaux anti-CTLA-4 et anti-PD-1 (mAb), ciblant des récepteurs inhibiteurs à la surface des LT CD8, ont démontré des bénéfices de survie dans de nombreux cancers. Malheureusement, seule une partie des patients répond à ces traitements. Il est donc crucial de caractériser l'influence d'autres facteurs moléculaires régulant la migration et les activités fonctionnelles des LT CD8 afin d'améliorer les traitements actuels du cancer. Un candidat potentiel impliqué dans cette immunosuppression est le récepteur Neuropiline-1 (Nrp-1), qui a été initialement identifié dans le système nerveux. Nous avons identifié une large population de LT CD8 infiltrant le mélanome murin (lignée tumorale B16 greffée à des souris C57BL/6), qui exprime des niveaux élevés de Nrp-1. La présence de cette population augmente pendant la croissance tumorale, mais reste indétectable dans les organes lymphoïdes (rate et ganglion lymphatique drainant la tumeur). De plus, les LT CD8 infiltrant la tumeur exprimant Nrp-1 montre des caractéristiques d’épuisement. En parallèle, l’inhibition de la Nrp-1 avec un anticorps neutralisant augmente la capacité des LT CD8 à migrer, et à tuer les cellules tumorales autologues ex vivo. D’autre part, l’inhibition de la Nrp-1 in vivo agit en synergie avec la neutralisation du récepteur PD-1 pour le contrôle de la croissance tumorale et l’amélioration des fonctions effectrices des LT CD8. Nos résultats montrent donc comment le microenvironnement tumoral induit l'expression de la Nrp-1 sur les LT CD8 et comment ce récepteur neuronal peut participer à la régulation des fonctions effectrices des LT CD8 antitumoraux, avec de potentielles implications comme biomarqueur/cible pour une immunothérapie. / Recent advances in understanding the regulation of molecular interaction between CD8 T cell and tumor cells gave rise to novel cancer immunotherapies. Indeed, monoclonal antibodies against CTLA-4 and PD-1 (mAb), targeting inhibitory receptors on the surface of CD8 T cells, have demonstrated survival benefits in many cancers. Unfortunately, only a fraction of patients responds to these treatments. Therefore, it is crucial to characterize the influence of additional molecular factors regulating the migration and the functional activities of CD8 T cells, in order to improve current cancer treatments. A potential candidate involved in this immunosuppression function is the Neuropilin-1 (Nrp-1), which was originally identified in the nervous system. We identified a large subset of CD8 T cells infiltrating B16 melanoma (mouse model), which expresses high levels of Nrp-1. The frequency of Nrp-1+ CD8 T cells increased during tumor growth, but was undetectable in lymphoid organs (spleen and tumor-draining lymph node). Moreover, Nrp-1+ CD8 tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) displayed features of T cell exhaustion. Importantly, blocking of Nrp-1 with a neutralizing mAb, increases the capacity of CD8 T cells to migrate and to kill autologous tumor cells. In addition, the blockade of Nrp-1 in vivo acts synergistically with the neutralization of the inhibitory receptor PD-1 to control tumor growth and restore TIL function. Our findings show how the tumor microenvironment induces Nrp-1 expression on CD8 T cells and how this neuronal receptor may participate in regulating antitumor CD8 T cell response, with potential implications as a biomarker/target for immunotherapeutic intervention.

La galectine-9 (gal-9) est une lectine multifonctionnelle se liant à des glycoprotéines ou des glycolipides possédant des liaisons β-galactosides. Elle est impliquée dans plusieurs pathologies telles que le carcinome nasopharyngé associé au virus d’Epstein-Barr ou les infections chroniques par les virus des hépatites B et C.La gal-9 possède une activité immunosuppressive prédominante liée notamment à une stimulation de l’expansion et de l’activation des lymphocytes T (LTs) régulateurs. Ses effets sur les LTs conventionnels sont plus complexes : elle induit un phénomène d’apoptose précoce dans une fraction des LTs conventionnels mais aussi une activation et une prolifération dans une autre fraction incluant des LTs CD4+ Th1. D’où la nécessité d’explorer les événements de signalisation déclenchés par la gal-9 exogène dans les LTs humains.Notre recherche a été centrée sur des LTs CD4+ humains provenant de lignées leucémiques ou de PBMCs. Nos résultats montrent que le complexe TCR-CD3 et la kinase Lck sont requis pour la mobilisation de Ca2+ et la production de cytokines dont l’expression est induite en aval par la gal-9 (IL-2 et IFN-γ). A l’inverse, l’apoptose déclenchée par la gal-9 n’est pas réduite lorsque les cellules sont invalidées pour l’un de ces composants. Ces données indiquent que la gal-9 agit sur les LTs par deux voies de signalisation distinctes: l’une mimant l’activation classique du TCR avec une contribution majeure des éléments proximaux du complexe TCR, notamment Lck, et l’autre qui aboutit à l’apoptose des cellules et qui est indépendante de ce complexe.Parallèlement à ce volet fondamental de notre recherche, nous avons caractérisé de nouveaux anticorps monoclonaux (AcM) dirigés contre la gal-9. Ceux-ci neutralisent certains effets de la gal-9 sur les LTs humains tels que l’apoptose. Nous avons défini certaines propriétés immunochimiques de nos AcM en vue de leur utilisation potentielle en thérapeutique. Nous pensons que ces travaux pourraient ouvrir la voie à de nouvelles approches dans le champ actuellement en pleine expansion des thérapeutiques qui visent à une restauration de la réponse immunitaire anti-tumorale. / Galectin-9 (gal-9) is a multifunctional lectin binding some glycoproteins and glycolipids containing β-galactoside-bounds. It is involved in several pathologies such as Epstein-Barr virus-associated nasopharyngeal carcinoma or chronic infections by the hepatitis B and C viruses.Gal-9 has predominant immunosuppressive functions notably supported by its capacity to stimulate the expansion and activation of regulatory T cells. Its effects on conventional T cells are more complex: it induces apoptosis in a fraction of them, but it also activates and stimulates proliferation of another fraction including CD4+ Th1 cells. Hence the need to explore the signaling events triggered by exogenous gal-9 in human T cells.Our study was mainly focused on human CD4+ T cells from leukemic cell lines and PBMCs. We found that the TCR-CD3 complex and the Lck kinase were required for Ca2+ mobilization and subsequent cytokines production (IL-2 and IFN-γ) induced by gal-9 in T cells. By contrast, gal-9-triggered apoptosis was not reduced by the knocking-out of these TCR components. These data demonstrate that gal-9 acts on T cells by at least two distinct pathways: one mimicking the classical activation of the TCR with a mandatory contribution of proximal elements of the TCR complex, especially Lck, and another resulting in apoptosis which is independent of this complex.In parallel to this basic research, we characterized new monoclonal antibodies (mAb) targeting gal-9. We demonstrated that our mAb can neutralize the apoptosis and other gal-9 effects in human T cells and we defined some of their immunochemical properties in view of their potential therapeutic use. We believe that this work could pave the way for new approaches in the rapidly expanding field of therapeutics aiming at a restoration of the anti-tumor immune response.