Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2005. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

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Interleukin-7 (IL-7) increases lymphocyte numbers, a critical feature of immune reconstitution, through mechanisms that are still poorly understood. Part of the problem is that IL-7 is produced in limited amounts by non-lymphoid cells, making in vivo studies of the cytokine's activity a challenge. To overcome this, we developed an in vitro system by which lymphocytes from secondary immune organs could be cultured to produce IL-7 responsive cells. Using this method, we showed that CD8hiCD44hi T cells accumulate in culture with IL-7 from a population of lymph node or splenic cells. These results were validated when a similar lymphocyte subset was found in mice expressing a constitutively active form of STAT5b, a key transducer of IL-7 signals. Interestingly, IL-7-expanded cells also up regulated the activation marker, CD69. The IL-7-derived CD44hiCD69hi cells were not generated from naïve cells, but expanded from an existing population, since culture in IL-7 of naïve lymphocytes from OT-1/Rag1-/- mice did not produce CD44hiCD69hi cells. Using the in vitro culture system to study lymphocytes from mice deficient in the apoptotic protein, BIM, we were able to attribute the expansion of CD8hiCD44hiCD69hi T cells to the proliferative and not survival activity of IL-7. The in vitro culture system provides an important new methodology to examine the activities of this essential as well as immunotherapeutic cytokine.

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Interleukin-7 (IL-7) is an essential lymphocyte growth factor required for the survival and proliferation of mature T-cells. As a therapeutic agent, IL-7 has the potential to restore T-cell numbers following immune depletion and to promote immunity against cancers. While the survival function of IL-7 is well established, less is known about how it supports T-cell expansion, a critical feature of the immune response. To study the biological effects of IL-7 on T-cell growth, we developed an in vitro culture technique to expand T-cells ex vivo. A significant finding from our studies is that IL-7 did not induce the expansion of all T-cells, indicating that there are inherent differences in the response of individual T-cell subsets to IL-7. Culture with high doses of IL-7 ( > 150 ng/ml) preferentially expanded CD8 T-cells, but lead to the dramatic loss of CD4 T-cells which favored growth in lower dosages of IL-7 ( > 10 ng/ml). This effect was due to the regulation of LCK, a kinase predominantly associated with the CD4 co-receptor. We found that transgenic expression of the CD4 co-receptor onto CD8 T-cells promoted their growth in lower concentrations of IL-7. Conversely, inhibition of LCK activity in CD4 T-cells restored their responsiveness to high doses of IL-7 as indicated by the activation of the transcription factor STAT5, in a manner similar to CD8 T-cells. Interestingly, not all CD8 T-cells expanded in high doses of IL-7 and this effect was specific to CD8 T-cells that expressed an activated memory phenotype. We found that IL-7 promoted the proliferation of CD8 T-cells through Cdc25A, a phosphatase required for cell cycle progression. Expression of a constitutively active Cdc25A could maintain T-cell survival and proliferation in the absence of IL-7, demonstrating that Cdc25A is a crucial transducer of IL-7 growth signals. Inhibition of Cdc25A was sufficient to decrease proliferation and down-regulate the expression of activation/ memory markers on CD8 T-cells in the presence of IL-7. Upon further study, we identified a novel role for IL-7 through Cdc25A in the regulation of CD62L, an adhesion molecule required for lymph node entry. Culture with high doses of IL-7 down-regulated the expression of CD62L, suggesting that high doses of IL-7 could affect the ability of T-cells to enter or re-enter the lymph nodes. Collectively, our findings demonstrate that IL-7 administration at the supraphysiological doses currently used in the clinical trials could have a negative impact on the growth of CD4 T-cells and the homing of CD8 T-cells to the lymph nodes, effects which can impede the generation of an effective immune response.

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Le rôle primordial des cellules de la peau dans la réponse immunitaire est désormais bien établi. Cependant, pourraient-elles également être responsables de l'activation du système immunitaire observée dans le psoriasis, une maladie inflammatoire chronique de la peau? Cette étude vise à comprendre la capacité des kératinocytes psoriasiques à activer in vitro les leucocytes. Le profil de sécrétion de lymphocytes sains co-cultivés avec des kératinocytes (sains ou psoriasiques) a été évalué pour 22 analytes. Les taux élevés de diverses cytokines dans les cultures avec kératinocytes psoriasiques démontrent leur capacité à induire une sécrétion de médiateurs pro-inflammatoires. Les cytokines surexprimées suggèrent également un potentiel d'activation des neutrophiles. L'altération in vitro de plusieurs fonctions des neutrophiles (survie, adhérence cellulaire et production d'anion superoxyde) par les kératinocytes a permis de confirmer ce potentiel. En conclusion, cette étude présente le kératinocyte psoriasique comme étant un instigateur probable de l'inflammation dans la pathogenèse de cette maladie.

Protocole d'entente entre l'Université Laval et l'Université du Québec à Chicoutimi / L’asthme est une maladie respiratoire chronique impliquant de l’inflammation, de l’hyperréactivité bronchique et un remodelage des voies respiratoires. Il s’agit d’un trait complexe résultant d’interactions entre des facteurs génétiques et environnementaux. La portion génétique de l’asthme a été bien décrite, avec une héritabilité estimée jusqu’à 60% selon les études. Une portion de l’héritabilité manquante dans l’asthme pourrait être expliquée par des facteurs épigénétiques, comme la méthylation de l’ADN. Comme la méthylation est spécifique à chaque tissu, il est logique d’étudier des cellules ayant un rôle important dans l’asthme. C’est le cas des lymphocytes T CD4+ qui contribuent activement à la pathophysiologie de l’asthme. L’objectif du présent projet était donc d’étudier les lymphocytes T CD4+ dans un contexte d’asthme, plus particulièrement leur patron de méthylation ainsi que leur patron d’expression. Ces lymphocytes ont été isolés du sang de plus de 200 individus faisant partie de la Cohorte familiale d’asthme du Saguenay–Lac-Saint-Jean. La méthylation et l’expression a ensuite été mesurée par séquençage. Après des contrôles de qualité, des données étaient disponibles pour 173 individus (107 asthmatiques, 66 témoins). Il a ainsi été possible d’identifier 2 146 sites CpG différemment méthylés chez les asthmatiques et 3 756 chez les asthmatiques allergiques (FDR≤0,05, -meth ≥ 5%). Pour l’expression, 57 et 33 gènes sont différemment exprimés chez les asthmatiques et les asthmatiques allergiques, respectivement (FDR≤0,05). L’intégration des données génétique et d’expression ont permis d’identifier 2 253 eQTL significatifs (FDR≤0,049). Ces résultats ont permis d’identifier l’implication de la voie de NF-B ainsi que celle de l’IL-17 et -25 dans ces cellules, mais aussi l’implication de la famille de chemokine CXC et de EGF. En somme, cette étude a permis de caractériser plus précisément un type cellulaire dans l’asthme, toujours dans le but de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents impliqués dans cette condition.

Les préparations thérapeutiques d'immunoglobulines humaines (IglV) sont utilisées depuis plusieurs années dans le traitement des maladies auto-immunes. Selon certaines études, l'effet immuno-régulateur des IglV pourrait être attribuable à leur capacité d'induire la modulation de cytokines impliquées dans la régulation des leucocytes et la réponse immunitaire. Or, les mécanismes attribuables à ces modulations demeurent mal compris et controversés. Afin de faire la lumière sur ce sujet, nous avons d'abord analysé l'effet des IglV sur l'expression de plusieurs cytokines cibles dans un modèle murin de thrombocytopenic immune (PTI), une maladie auto-immune caractérisée par le développement d'auto-anticorps et la destruction des plaquettes opsonisées par phagocytose. Selon nos résultats, l'injection d'IglV permet, tel qu'il est observé chez l'humain, de réduire la destruction des plaquettes induite dans le modèle de PTI murin. Cependant, aucune modulation significative des cytokines mesurées n'a été observée dans ce modèle. D'autre part, en bloquant la phagocytose des plaquettes dans la PTI, les IglV pourraient avoir une incidence sur la présentation antigénique CMH-II dépendante et affecter à long terme la réponse auto-immune et celle de cytokines associées à l'activation des lymphocytes T CD4+. Nous avons donc évalué l'effet des IglV sur la réponse immune adaptative humorale à l'aide de souris immunisées à l'ovalbumine (OVA) et caractérisé leur effet sur l'activation des lymphocytes T à partir d'un modèle de présentation antigénique. Selon nos résultats chez la souris, l'injection d'IglV réduit la production d'anticorps spécifiques de 50% et la sécrétion de cytokines reliées à l'activation des lymphocytes T CD4+ OVA spécifiques dont 1TL-2, 1TL-4, l'IFN-y et 1TL-10. De plus, nous avons démontré que les IglV bloquaient la présentation antigénique chez les cellules présentatrice d'antigènes (CPAs) : d'une part, les IglV, par le blocage des récepteurs Fc, empêchent l'internalisation d'antigènes sous forme de complexes immuns chez la CPA et d'autre part, les IglV réduisent la présentation d'antigènes natifs par un mécanisme de compétition intracellulaire. Donc, en réduisant la présentation antigénique chez les CPAs, les IglV pourraient alors inhiber l'activation de lymphocytes T CD4 + auto-réactifs et la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires impliquées dans le développement de maladies auto-immunes comme la PTI.