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Intracellular signalling molecules create the signalling cascades which enable the transfer of the signal to the cell. In this work we have studied the influence of tick saliva on the cytokine production and the activation of signalling pathways in ionomycin stimulated murine mast cells. We found out that tick saliva inhibits production of several cytokines and affects two important signalling pathways in mast cells possibly involved in the regulation of cytokine induction.

This study was focused on the influence of hard tick from Ixodes ricinus on the replication of tick-borne encephalitis virus in vivo and the on the accompained changes in the levels of inflammatory cytokines which were determined in serum of infected mice. Futher the effect of tick cystatins, the inhibitors of cysteine proteases, on gene expression of interferon regulated factors was investigated in dendritic cells upon stimulation with Toll-like receptor ligands.

Saliva of Ixodid ticks contains a whole array of pharmacologically active molecules with vasodilatory, antihemostatic, and immunomodulatory activities. This thesis focuses on two types of salivary proteins, serpins and cystatins, and their role in immunomodulation. These protease inhibitors are known to affect many biological functions. To better understand their role in tick saliva we examined their effect on dendritic cells and their ability to modulate the immune response after pathogen infection. As model pathogens, Borrelia spirochetes and tick-borne encephalitis virus were used.

The aim of this study was to characterize the replication of tick borne encephalitis virus in mouse macrophages and investigate the influence of tick saliva derived from Ixodes ricinus on the viral replication. Moreover, the effect of interferon (the member of type I interferons) and nitric oxide on virus replication was studied.

The thesis focuses on the investigation of the role of tick salivary components in the course of Lyme disease in mice. It includes studies on the saliva-facilitated transmission of Borrelia burgdorferi in vivo and the effect of tick cysteine protease inhibitors (cystatins) both on murine immune cells and the transmission of B. burgdorferi spirochetes in mice. The thesis also reveals practical applications of salivary cystatins for the development of anti-tick vaccine and the application of the pharmacological action of a tick salivary cystatin for the therapy of the disease symptoms in a mouse model of experimental asthma.

La peste porcine africaine (PPA) est une maladie hémorragique contagieuse dévastatrice pour l’élevage porcin pour laquelle aucun traitement ni vaccin ne sont disponibles. Cette infection est due à un virus à ADN, unique membre de la famille des Asfarviridae, qui se transmet directement entre suidés ou via un vecteur, la tique du genre Ornithodoros. Le rôle de ces tiques dans le cycle épidémiologique de la PPA consiste principalement à maintenir le virus dans les populations de suidés sauvages en Afrique. Elles ont aussi été identifiées à l’origine de certains cas de résurgence de la maladie dans des bâtiments d’élevage porcin, notamment dans la péninsule ibérique, lors des années 1970-80. La PPA, éradiquée fin des années 1980 en Europe (à l’exception de la Sardaigne), a été de nouveau introduite en 2007 d’abord en Géorgie pour progresser jusqu’à atteindre l’Est de l’Union Européenne. La question de la compétence vectorielle des tiques Ornithodores pour le virus de la PPA et des déterminants qui influencent cette compétence est posée dans l’évaluation des risques d’endémisation et/ou de dispersion de la maladie en Europe et ailleurs. Le premier chapitre de cette thèse vise à caractériser la compétence vectorielle des tiques Ornithodores pour le virus de la PPA et faire ressortir les patrons généraux qui la qualifient. Pour cela, a été réalisée une revue systématique des études ayant testé la compétence vectorielle d’une ou plusieurs espèces de tiques pour une ou plusieurs souches virales de PPA durant ces 50 dernières années. Au final, il en ressort une forte variabilité de résultats selon les couples tique-virus. En outre, il semble difficile de comparer ces résultats et d’établir des « profils types » du fait de l’évaluation partielle de la compétence vectorielle pour de nombreux couples tique-virus et de la diversité des méthodologies utilisées pour tester et mesurer la compétence. Pour autant chaque modalité d’étude révèle une partie des mécanismes et des adaptations auxquels sont soumis les couples tique–virus et suggère l’effet de certains déterminants dont deux sont traités dans les deux autres chapitres de la thèse. Le second chapitre de la thèse traite de l’adaptation tique-virus, par l’étude expérimentale de l’infection des tiques O. erraticus, O. porcinus et O. moubata à l’aide de deux souches de génotype II du virus de la PPA, et par un essai de transmission du virus des tiques aux porcs. Des souches du génotype II ont été choisies car ce génotype circule actuellement en Europe et risque d’infecter les tiques européennes O. erraticus s’il se propage jusqu’en péninsule ibérique. Alors qu’O. erraticus est capable de s’infecter et de transmettre différentes souches virales du génotype I, sa compétence à transmettre la souche Georgia2007/1 (génotype II) n’a pour l’instant pas été démontrée. Toutefois, nos études suggèrent que les résultats de compétence dépendent aussi des conditions d’expérimentation telles que la nature des colonies de tiques utilisées ou encore le titre viral utilisé pour infecter les tiques. Le dernier chapitre de la thèse porte sur l’effet de la salive de tique sur l’étape de transmission du virus de la PPA par la tique au porc. Durant le repas de sang, la salive est un élément essentiel qui va permettre l’accroche et le gorgement durable de la tique sur son hôte, avec des propriétés immuno-modulatrices importantes agissant directement sur l’hôte. Ainsi a été réalisée une étude expérimentale in vivo faisant intervenir la tique O. porcinus et le virus Ambat02 (génotype II) et testant l’effet local et systémique chez le porc d’un extrait de glandes salivaires de tique co-inoculé ou non avec le virus de la PPA, versus la piqûre naturelle de tiques non infectées. Les résultats de cette expérience nous montrent que la salive de tique est capable de moduler au niveau local le recrutement de cellules immunitaires dans la peau du porc et potentiellement influencer l’infection locale chez le porc. / African swine fever (ASF) is a contagious hemorrhagic disease with disastrous financial consequences for pig industry, as no vaccine or treatment exists. This infection is caused by a DNA virus, only member of the Asfarviridae family that can be directly transmitted between swine or by a non-compulsory vector, the Ornithodoros tick. Ornithodoros ticks play a role in the persistence of the disease within wild and domestic suids in Africa. They were also involved in resurgences of outbreaks in some pig farms in the Iberian Peninsula in 1970-1980. ASF, eradicated in Europe at the end of the 1980’s except in Sardinia, was reintroduced in Georgia in 2007 then spread towards the Eastern European Union. The question of the tick vector competence for ASF virus (ASFV) and its related determinants is of importance in the risk assessment of endemisation/spread of the disease in Europe or elsewhere.The first chapter of this thesis aims to characterize Ornithodoros tick vector competence for ASFV and to highlight a common pattern to qualify it. For this purpose, a systematic review of the studies carried out on the vector competence of one or more tick species for one or more ASFV, was performed on the last 50 years publications. A high variability of the results obtained for different couples “tick-virus” was highlighted. As most of the papers describe partial evaluation of the vector competence and because of the high number of methods used to perform these assessments, it was definitively very difficult to compare these results, and to propose common patterns. However, each of these studies revealed a part of the mechanisms that participated to the adaptation in the couple “tick-virus”, and suggested the importance of different determinants, out of them, two were experimentally assessed as described in the two other chapters.The second chapter of this thesis describes the adaptation “tick-virus” through the experimental infection of three different ticks, O. erraticus, O. porcinus and O. moubata by two ASFV strains belonging to the genotype II. O erraticus’s competence is known for ASFV strains belonging to the genotype I but has never demonstrated the ASFV Georgia 2007/1 strain (genotype II) and currently circulating in Europe. However, the experiments we performed, suggest that many experimental conditions could influence the results obtained on vector competence as the tick colony or the virus dose used for the tick infection.The third chapter describes the effect of the tick saliva on the ASFV transmission from the tick to the pig. Tick saliva contains important immunomodulatory molecules that interfere with the pig immune system permitting complete engorgement of the tick on its host. The host-vector and pathogen interactions were studied through an in vivo experimentation involving pig, O porcinus tick and ASFV Ambat02 strain (genotype II). The local and systemic effects on the pig immune responses were assessed with the ASFV alone or combined with tick gland extract, versus a healthy tick bite. Data analysis highlighted the tick saliva role on skin immune cell recruitment and its potential effect on local infection.

Nous avons étudié le rôle de l'immunité innée de la peau lors de la transmission des Borrelia (agent infectieux de la borréliose de Lyme) par son vecteur, une tique dure du genre Ixodes. Nous avons montré que la salive de tique et la protéine salivaire Salp15 inhibent la réaction inflammatoire (production de chimiokines et de peptides antimicrobiens) des kératinocytes induite par Borrelia. Cet effet anti- « alarmine » de la salive de tique contribue probablement à créer un environnement cutané local favorable à la transmission de Borrelia. Nous avons montré que Borrelia induit également au niveau des fibroblastes cutanés la transcription de nombreux gènes proinflammatoires. Nous avons observé un effet toxique direct de la salive de tique sur les fibroblastes cutanés : cet effet dose-dépendant est de nature protéique mais non lié à la protéine Salp15. Ces résultats indiquent que les fibroblastes jouent un rôle important dans l’inflammation cutanée induite par Borrelia. / We studied the role of the skin innate immunity during the transmission of Borrelia (the infectious agent of Lyme borreliosis) by its vector, a hard tick belonging to the genus Ixodes. We showed that tick saliva and its protein Salp15 both inhibate Borrelia-induced inflammatory reaction of keratinocytes. The antialarmin effect of tick saliva ensure a favorable environment for Borrelia. We also showed that Borrelia induce a strong inflammatory response in dermal fibroblasts. We also demonstrate a dose-dependent lytic effect of tick salivary gland extracts on dermal fibroblasts and that this cytotoxic effect was of proteinaceous nature and not related to Salp15. These results indicate that dermal fibroblasts could be considered as central mediators in immune cell recruitment to the skin site of Borrelia invasion.

Tick-borne encephalitis is a serious disease of the central nervous system. It is caused by tick-borne encephalitis virus, which is transmitted by ticks. The Czech Republic is one of the countries with the highest prevalence of this disease. Tick-borne encephalitis virus is able to replicate in several cell types. In this work we focused on macrophage line IC-21 and dendritic cells, because these cells are the first, which encounter the virus and support its spreading in the host at early stage of infection. So far there is not known any specific receptor for virus entry into cells or which signaling pathways activates. Therefore, we decided to investigate the activation of selected signaling pathways after infection with tick-borne encephalitis virus and influence of tick saliva on this activation. We employed methods of dual luciferase reporter assay, immunosandwich assay and western blot. The obtained results showed that in virus infected IC-21 cells are activated phosphatidyl-inositol pathway, NF-κB pathway, signaling molecule Erk1/2 and others. Testing of tick saliva effect revealed significantly decreased activity of NF-κB, AP-1 and CREB.