Bordetella pertussis produces a number of virulence determinants believed to contribute to its survival in the host as well as to the pathogenesis of disease. One of these factors, adenylate cyclase toxin (ACT), has been implicated to penetrate human neutrophils and macrophages and abrogate their function by virtue of unregulated production of intracellular cAMP. In order to adequately study the nature of ACT and its role in pathogenesis, it is necessary to isolate the toxin from other virulence factors produced by the organism. Attempts by other investigators to purify ACT and maintain both its invasive and catalytic properties have not been successful. B. pertussis produces a cell associated ACT during mid-log phase of growth in Stainer-Scholte medium. Purification of ACT with both activities from urea extracted whole cells has been achieved by hydroxylapatite and calmodulin-sepharose chromatography. ACT is a single protein of 220 kd molecular weight with an isoelectric point of 7.0. The protein probably contains regions which are strongly hydrophobic. ACT has a specific activity of nearly 17,000 μM cAMP formed/min. An 850 ng sample of ACT induced over 1,400 pmoles cAMP/10⁶ S49 mouse lymphoma cells while 660 ng of ACT inhibited human neutrophil chemiluminescence by 65%.

La toxine de pertussis (PTX) est une A-B protéine considérée comme l’un des principaux facteurs de virulence de Bordetella pertussis, l’agent bactérien responsable de la coqueluche. Aujourd’hui, cette maladie représente encore un réel danger pour les nouveaux-nés et les nourrissons non ou partiellement immunisés. Actuellement, la coqueluche provoque encore la mort d’environ 350.000 individus par an. La toxicité de la PTX est liée à l’activité enzymatique de sa sous-unité A capable d’inhiber les voies de signalisation associées aux protéines Gi. La partie B, quant à elle, permet l’entrée de cette sous-unité A dans le cytoplasme des cellules cibles en se liant spécifiquement à son ou ses récepteurs membranaires toujours inconnus de nos jours. Des études réalisées chez la souris et chez l’homme ont montré que les vaccins anticoquelucheux combinés à différents antigènes vaccinaux étaient capables de moduler leurs réponses humorales spécifiques. Par ailleurs, la PTX est couramment qualifiée d’agent immunostimulant. En effet, des modèles murins de vaccination permirent d’identifier des propriétés adjuvantes de la PTX coadministrée avec des antigènes non relevants. Le travail développé dans ce manuscrit étudie les effets de la PTX sur 2 types cellulaires primordiaux sollicités lors d’une vaccination : la cellule dendritique (DC) et le lymphocyte T CD4+ naïf. Les DC sont les seules cellules présentatrices d’antigènes aptes à initier une réponse immune primaire. Dans un premier temps, nous avons montré que la PTX était capable d’activer des DC générées in vitro à partir de monocytes. En effet, elles acquièrent un phénotype mature caractérisé par une augmentation de l’expression membranaire des molécules costimulatrices et du CMH de classe II, démontrant un effet direct et spécifique de la PTX sur les DC myéloïdes. Parallèlement, ces DC produisent du TNF-a, de l’IL-12p40 et de l’IL-12p70 et activent NF-kappaB, un facteur de transcription essentiel au processus de maturation. Nous avons obtenu des résultats similaires avec une toxine génétiquement modifiée qui est enzymatiquement inactive. A partir de sang total incubé avec la PTX, nous avons par ailleurs observé que les DC circulantes du nouveau-né étaient déficientes dans leur maturation et leur sécrétion d’IL-12p70 comparées aux DC de l’adulte. D’autre part, il a été décrit précédemment que la PTX exerçait des effets mitogènes sur les lymphocytes T humains et murins. Cependant, le rôle qu’elle joue sur la population des lymphocytes T CD4 naïfs reste peu connu. A l’issue de notre second travail, nous pouvons dès lors affirmer que la PTX est également capable d’activer des lymphocytes T CD4+CD45RA+ naïfs isolés à partir des cellules mononuclées du sang périphérique, et ce indépendamment de son activité enzymatique. En effet, ces lymphocytes T CD4+ naïfs stimulés par la PTX prolifèrent, synthétisent des quantités non négligeables d'ARN messagers codant pour l’IL-2 et le TNF-a, augmentent l’expression membranaire des molécules CD40L, CD69 et CD25 et expriment la protéine Foxp3. Cette activation s’accompagne de la translocation nucléaire de NF-kappaB et NFAT. Parallèlement à l’adulte, la PTX active les lymphocytes T CD4 néonataux. Néanmoins, ceux-ci prolifèrent moins bien et expriment plus faiblement le CD40L à leur surface. Enfin, la PTX induit la sécrétion de taux importants d’IFN-g par des T CD4+CD45RA+ naïfs adultes mis en présence de DC autologues. Nous terminerons en proposant l’hypothèse suivante : La PTX pourrait exercer ses propriétés adjuvantes par l’intermédiaire de différents mécanismes comprenant notamment la maturation des DC d’origine myéloïde et l’activation des lymphocytes T CD4+CD45RA+ naïfs. Ces 2 populations cellulaires sont en effet les principaux protagonistes impliqués dans la réponse immune primaire.

Disease caused by Bordetella pertussis persists with rates increasing over the past decade in industrialized countries. A hindrance to vaccine development has been the lack of a clear serological correlate of protective immunity. Pertussis toxin (PTx), an AB-type toxin, is one of the bacteria’s major virulence factors and among the lead candidates for potential correlates. Of the numerous monoclonal antibodies (mAbs) binding PTx, the murine IgG2a mAb 1B7 is potently neutralizing in all in vitro assays and in vivo murine models of infection. 1B7 binds an epitope on the enzymatic S1-subunit of PTx with some linear elements but previous work was unable to more precisely define the epitope or determine its exact mechanism of protection. We characterize the epitope bound by 1B7 on PTx-S1 in molecular detail and define energetically important interactions between residues at the interface including six residues on PTx-S1 and six residues on 1B7. Using this information, a model of the 1B7-S1 interaction was developed, indicating a predominantly conformational epitope located on the base of S1 near S4. The location of this epitope is consistent with previous data and is shown to be conserved across several naturally occurring strain variants including PTx-S1A, B, D, and E in addition to the catalytically inactive 9K/129G variant. Using immunofluorescent microscopy, it was determined that 1B7’s unique mode of action lies in its ability to bind to the toxin and co-traffic into target cells. Upon endocytosis, 1B7 protects from PTx intoxication by redirecting its intracellular retrograde trafficking. In order to determine whether antibody responses are differently induced by infection or acellular vaccination, we analyzed sera from 30 adults with confirmed exposure to pertussis and 30 recent vaccinees. Natural infection resulted in significantly higher titers of anti-PTx-S1, 1B7-like, and 11E6-like antibodies, while overall anti-PTx titers were similar to vaccinated samples. We also observed a direct correlation between in vitro protection and the presence of 1B7-like and 11E6-like antibodies. Thus, natural infection elicits higher titers of protective antibodies indicating that the use of detoxified PTx in current acellular vaccines although highly immunogenic results in the elicitation of predominantly non-neutralizing antibodies. / text

The Renin Angiotensin System (RAS) plays a vital role in the regulation of blood pressure and fluid homeostasis. RAS is regulated via the hormone Angiotensin II through an association with the Na+/H+ exchanger NHE6. Here, NHE6 was found to be activated by Angiotensin II through the Angiotensin II AT1 receptor. Furthermore, it was shown that NHE6 requires phosphorylation for activation and this phosphorylation signaling mechanism does not involve phospholipase C. The elucidation of the signaling pathway associated with NHE6 and AT1 allows for the greater understanding of function and regulation of the NHE6 protein. The Angiotensin receptor AT2 is a G-coupled protein receptor (GPCR) that is highly expressed in infant neural tissue. The S1 subunit of the pertussis toxin can inhibit GPCR signaling via ADP-ribosylation of the cognate Gi protein, suggesting that the S1 subunit may interfere with AT2 signaling. In order to observe whether S1 associates with AT2, Chinese hamster ovary cells were transfected with plasmids expressing AT2 or mutants of AT2. The lysates of these cells were incubated with His-tagged S1 subunit and it was observed that only the wild-type AT2 co-immunoprecipitated with S1. These results imply that there is a direct interaction between the S1 subunit and AT2. Municipal wastewater can be considered as an effective growth medium for the cultivation of microorganisms due to organic material found in the water. Oleaginous microorganisms produce large amounts of triacylglycerols (TAGs) when cultivated on medium containing high sugar content and low nitrogen. These TAGs can then be converted into biodiesel. To determine if the oleaginous yeast Rhodotorula glutinis could survive and synthesize lipids using wastewater as a cultivation medium, R. glutinis was inoculated into primary effluent wastewater supplemented with glucose. Results indicated that R. glutinis was able to survive and synthesize lipids in the wastewater which is suggestive that R. glutinis can successfully compete with indigenous microorganisms in the wastewater.

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Bordetella pertussis is a strictly human pathogen colonizing the upper respiratory tract, causing a respiratory disease known as whooping cough or pertussis. The introduction of whole-cell vaccines and acellular vaccines, resulted in a significant reduction in the incidence of disease and reduce the fatalities associated with infection. However, epidemiological data show a significant increase in the incidence of the disease in recent decades. The increasing incidence is mainly attributed to the transition from the whole- cell vaccine to an acellular vaccine. Based on research from recent years has shown that acellular vaccines have many drawbacks, and it is therefore necessary to change the vaccination strategy. One possible solution to the situation is the development of a new generation of whole-cell vaccines with reduced reactogenicity. The new whole-cell vaccine was prepared by a genetically modified B. pertussis strain. B. pertussis was modified using allelic exchange to develop strain encoding enzymatically inactive pertussis toxin, modified lipid A and lacking dermonecrotic toxin. This combination of genetic modifications in mice led to a decrease in reactogenicity test vaccine in vivo. In case of intranasal infection whole-cell vaccine containing genetically modified strain is providing...

La toxine pertussique (PTX) est une exotoxine produite uniquement par Bordetella pertussis, un pathogène de la coqueluche. Les effets de la toxine au cours d'une infection bactérienne sont bien connus, et sont pour la plupart liés à son activité ADP-ribosyltransférase qui cible les GPCRs. Or, la PTX est un antigène majeur permettant d’établir une réponse immunitaire contre B. pertussis ce qui en fait donc un composant principal de tous les vaccins anti-coqueluche actuels. De nombreux travaux sur la PTX concernent ses mécanismes moléculaires et son rôle durant la phase d'infection. Mais, il y a un manque d'information sur le rôle immunogène de la PTX.En utilisant un modèle d'infection intranasale par B. pertussis, nous avons constaté que la génération de lymphocytes T CD4 mémoires résidant (Trm) dans les poumons dépendait de l'exposition à la PTX. La toxine pertussique est couramment utilisée pour inhiber la réponse aux chimiokines, dans l'étude de la migration des cellules T. Etant donné que la plupart des récepteurs aux chimiokines sont des GPCRs, la mobilité de nombreuses cellules immunitaires, y compris les cellules T, est facilement affectée par la PTX. La migration des cellules T est un phénomène sophistiqué régulé spatio-temporellement. Nos résultats démontrent que la PTX n’affecte pas les étapes de la migration dépendantes des intégrines lorsque les cellules T sont activées.Ce travail s’intéresse à l'impact de la PTX sur la biologie des cellules T en étudiant son rôle dans la réponse immunitaire adaptative in vivo, dans un modèle animal d'infection et son impact sur la migration des lymphocytes T in vitro. / Pertussis toxin (PTX) is an exotoxin uniquely produced from Bordetella pertussis, a human respiratory tract pathogen causing pertussis disease, also known as whooping cough. The toxin is well described its virulence effects during bacterial infection. Most of these effects are due to ADP-ribosyltransferase activity of the molecule that targets G-protein coupled receptors (GPCR). On the other hand, PTX is an important antigen that provides protection against pertussis disease and a major component of all current pertussis vaccines. There are numerous literatures on PTX about its molecular mechanisms and its role during infection phase. Instead, lack of information on how PTX contributes host’s adaptive immunity has incurred confusion in understanding the immunogenic role of PTX. With intranasal infection model of B. pertussis, we detected the generation of CD4 lung-resident memory T cells (Trm) were depending on PTX exposure. For T cell migration study, PTX is being used to inhibit chemokine response. Because most of chemokine receptors are GPCR, the motility of many immune cells including T cells is easily affected by PTX. T cell migration is a sophisticate phenomenon regulated space-temporally. The results demonstrated, once T cells become activated and effector, are less influenced than inactivated T cells.This thesis reports the impact of PTX on T cells in two parts; 1) Role of PTX in adaptive immune response by in vivo infection system and 2) Influence of PTX on T cell motility by in vitro assays.

La toxine de pertussis (PTX) est une A-B protéine considérée comme l’un des principaux facteurs de virulence de Bordetella pertussis, l’agent bactérien responsable de la coqueluche. Aujourd’hui, cette maladie représente encore un réel danger pour les nouveaux-nés et les<p>nourrissons non ou partiellement immunisés. Actuellement, la coqueluche provoque encore la<p>mort d’environ 350.000 individus par an. La toxicité de la PTX est liée à l’activité<p>enzymatique de sa sous-unité A capable d’inhiber les voies de signalisation associées aux<p>protéines Gi. La partie B, quant à elle, permet l’entrée de cette sous-unité A dans le<p>cytoplasme des cellules cibles en se liant spécifiquement à son ou ses récepteurs<p>membranaires toujours inconnus de nos jours.<p><p>Des études réalisées chez la souris et chez l’homme ont montré que les vaccins anticoquelucheux combinés à différents antigènes vaccinaux étaient capables de moduler<p>leurs réponses humorales spécifiques. Par ailleurs, la PTX est couramment qualifiée d’agent<p>immunostimulant. En effet, des modèles murins de vaccination permirent d’identifier des<p>propriétés adjuvantes de la PTX coadministrée avec des antigènes non relevants.<p><p>Le travail développé dans ce manuscrit étudie les effets de la PTX sur 2 types cellulaires<p>primordiaux sollicités lors d’une vaccination :la cellule dendritique (DC) et le lymphocyte T<p>CD4+ naïf.<p><p>Les DC sont les seules cellules présentatrices d’antigènes aptes à initier une réponse immune<p>primaire. Dans un premier temps, nous avons montré que la PTX était capable d’activer des<p>DC générées in vitro à partir de monocytes. En effet, elles acquièrent un phénotype mature<p>caractérisé par une augmentation de l’expression membranaire des molécules costimulatrices<p>et du CMH de classe II, démontrant un effet direct et spécifique de la PTX sur les DC<p>myéloïdes. Parallèlement, ces DC produisent du TNF-a, de l’IL-12p40 et de l’IL-12p70 et<p>activent NF-kappaB, un facteur de transcription essentiel au processus de maturation. Nous<p>avons obtenu des résultats similaires avec une toxine génétiquement modifiée qui est<p>enzymatiquement inactive. A partir de sang total incubé avec la PTX, nous avons par ailleurs<p>observé que les DC circulantes du nouveau-né étaient déficientes dans leur maturation et leur<p>sécrétion d’IL-12p70 comparées aux DC de l’adulte.<p><p>D’autre part, il a été décrit précédemment que la PTX exerçait des effets mitogènes sur les<p>lymphocytes T humains et murins. Cependant, le rôle qu’elle joue sur la population des<p>lymphocytes T CD4 naïfs reste peu connu. A l’issue de notre second travail, nous pouvons<p>dès lors affirmer que la PTX est également capable d’activer des lymphocytes T<p>CD4+CD45RA+ naïfs isolés à partir des cellules mononuclées du sang périphérique, et ce<p>indépendamment de son activité enzymatique. En effet, ces lymphocytes T CD4+ naïfs stimulés par la PTX prolifèrent, synthétisent des quantités non négligeables d'ARN messagers<p>codant pour l’IL-2 et le TNF-a, augmentent l’expression membranaire des molécules CD40L,<p>CD69 et CD25 et expriment la protéine Foxp3. Cette activation s’accompagne de la translocation nucléaire de NF-kappaB et NFAT. Parallèlement à l’adulte, la PTX active les lymphocytes T CD4 néonataux. Néanmoins, ceux-ci prolifèrent moins bien et expriment plus faiblement le CD40L à leur surface.<p><p>Enfin, la PTX induit la sécrétion de taux importants d’IFN-g par des T CD4+CD45RA+ naïfs<p>adultes mis en présence de DC autologues.<p><p>Nous terminerons en proposant l’hypothèse suivante :La PTX pourrait exercer ses propriétés<p>adjuvantes par l’intermédiaire de différents mécanismes comprenant notamment la maturation<p>des DC d’origine myéloïde et l’activation des lymphocytes T CD4+CD45RA+ naïfs. Ces 2 populations cellulaires sont en effet les principaux protagonistes impliqués dans la réponse<p>immune primaire. / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished