Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The swine whipworm, Trichuris suis, is a parasite present throughout the United States and is of concern to the swine industry worldwide because it is very pathogenic to growing pigs. The economic threat posed by T. suis and other intestinal parasite infections has created a strong interest in the development of parasite vaccines for the swine industry. Use of a vaccine either alone or with anthelmintics should reduce the economic losses. However, before effective parasite vaccines can be created, the swine gastrointestinal immune response to parasite antigens must be understood. In this study, an enzyme-linked immunospot (ELISPOT) assay was developed to measure total and antigen-specific IgG and IgA antibody secreting cells (ASC) from gut-associated lymphoid tissues (GALT) [mesenteric lymph node explants from jejunal region of small intestine (SI-MLN) and cecum in large intestine (C-MLN); and ileocecal Peyer's patches (IC-PP)] and lamina propria from the proximal colon removed from T. suis infected pigs. Tbe local antibody responses were compared to peripheral antibody responses found in the spleen and submandibular lymph nodes. The hypotheses to be tested was that parasite antigen-specific antibody secreting cells would be greatest in lymphoid tissue draining the site of infection compared to peripheral lymphoid tissues and that 19A ASC would predominate over IgG ASC in the lamina propria of T. suis infected pigs. The total IgG and IgA ASC frequencies for the spleen, SI-MLN, and ICPP did not significantly change (P> 0.05) over time. For C-MLN, there was a significant increase (p< 0.05) of total IgG ASC during a primary infection with T. suis. Antigen-specific IgG ASC were greatest at the GALT site closest to the infection, CMLN, whereas, antigen-specific IgA ASC predominated in the proximal colonic: lamina propria. Host protection to T. suis develops after anthelmintic: treatment of a primary exposure to parasite. The ELISPOT assay provided valuable information on the localization and compartmentalization of the swine gastrointestinal immune response to T. suis which resides in the cecum and proximal colon. In the future, this technique may be useful for monitoring gastrointestinal immune parameters of pigs exposed to a T. sllis vaccine. / Ph. D.

Actinobacillus pleuropneumoniae et Streptococcus suis sont des bactéries pathogènes entraînant des maladies porcines mortelles et des pertes économiques importantes dans l’industrie porcine mondiale. Ces bactéries sont notamment reconnues pour leur implication dans certaines maladies pulmonaires porcines, dont la pneumonie, et leurs mécanismes de pathogénicité ne sont pas parfaitement élucidés. De ce fait, nous nous sommes intéressés à l’activité de ces deux bactéries sur la barrière épithéliale de la trachée du porc, soit un modèle représentatif de la première ligne de défense des voies respiratoires supérieures du porc. Plus précisément, nous avons étudié la capacité d’A. pleuropneumoniae et de S. suis à induire une perte d’intégrité de la barrière épithéliale, à la traverser, et à induire une réponse inflammatoire. En considérant les cytokines pro-inflammatoires sécrétées par les cellules épithéliales en présence de ces bactéries pathogènes, les effets du TNF-α sur la barrière épithéliale ont également été analysés. Nous avons démontré qu’A. pleuropneumoniae, S. suis et le TNF-α sont aptes à induire des dommages importants à la barrière épithéliale et à permettre la translocation de ces bactéries pathogènes à travers cette barrière. Ces résultats suggèrent que la barrière épithéliale puisse représenter une cible thérapeutique contre les infections engendrées par les bactéries pathogènes environnantes afin de limiter leur capacité d’invasion. Pour ce faire, il serait nécessaire d’investiguer davantage les facteurs de virulence de ces bactéries contribuant à la perte d’intégrité de la barrière épithéliale des voies respiratoires supérieures du porc afin d’élaborer de potentiels thérapies ciblées inhibant leur pathogénicité

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:47:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 198280 bytes, checksum: 2e22264df93097f0e349bfa39abd6bcd (MD5) Previous issue date: 2003-09-05 / The present work was developed with the objective to determine the efficiency of an autogenous bacterin against Streptococcus suis serotype 2 and to test route and inoculation doses. Two experiments were accomplished with 64 animals in each experiment. In the Experiment I, 32 animals were vaccinated and 32 animals received placebo, being both groups challenged at the 60 days of age. In the Experiment II, the animals were divided in four groups: NVIP - 16 animals not vaccinated and challenged by the intraperitoneal route; VIP - 16 vaccinated animals and challenged by the intraperitoneal route; NVIV - 16 animals not vaccinated and challenged by the intravenous route; and VIV - 16 vaccinated animals and challenged by the intravenous route. All the groups were challenged at the 88 days of age. In the Experiment I, it was not possible to detect significant difference in the protection, clinical signs and lesions (P>0.05) among the groups not vaccinated and vaccinated. However, the isolation of S. suis and the average of the bacterial count was higher (P <0.01) in the group not vaccinated. The results observed in Experiment II in the groups NVIV and VIV presented protection, clinical signs and lesions similar (P>0.05), and the number of animals with positive isolation of S. suis and the average of the bacterial count was higher in the group NVIV (P<0.05). The groups NVIP and VIP presented significant difference for protection, clinical signs, lesions, number of positive isolations and average of the bacterial agent count (P <0.01). The intravenous challenge route was not appropriate for that experiment type and the intraperitoneal route presented favorable aspects. The vaccine was efficient for prevention of the infection with high virulent S. suis serotype 2, protecting the animals with an efficiency of 87.5 percent. / O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar a eficácia de uma bacterina autógena na proteção de suínos desafiados com Streptococcus suis sorotipo 2 de alta virulência e testar vias e doses de inoculação do agente. Foram realizados dois experimentos com 64 animais em cada experimento. No Experimento I, 32 animais foram vacinados aos 21 e 45 dias de idade, através de injeção intramuscular de 2 e 3 mL da bacterina, respectivamente. Os 32 animais restantes constituíram o grupo controle não vacinado. Aos 60 dias de idade os 64 animais foram desafiados via intravenosa, na dosagem de 8,6 x 109 UFC. No experimento II, 64 animais foram divididos em dois grupos de 32 animais. Um grupo foi vacinado aos 25 (2 mL) e 50 (3 mL) dias de idade, por via intramuscular, e o outro constituiu o grupo controle não vacinado. Os animais foram desafiados aos 88 dias de idade na dosagem de 7,2 x 109 UFC. Para efeito de desafio, os animais foram divididos em quatro grupos: NVIP - 16 animais não vacinados e desafiados pela via intraperitoneal; NVIV - 16 animais não vacinados e desafiados pela via intravenosa; VIP 16 animais vacinados e desafiados pela via intraperitoneal; e VIV - 16 animais vacinados e desafiados pela via intravenosa. No Experimento I, não foi possível detectar diferença significativa na proteção, sinais clínicos e lesões (p>0.05) entre os grupos não vacinado e vacinado. Só foi possível detectar diferença significativa no número de animais com isolamento positivo do S. suis e na média da contagem de Unidades Formadoras de Colônias (UFC) de S. suis (P<0.01). Os resultados observados no Experimento II, foram: 1) os grupos NVIV e VIV apresentaram proteção, sinais clínicos e lesões similares (P>0.05), e o número de animais com isolamento positivo do S. suis e a média da contagem de colônias de S. suis foi mais elevada no grupo NVIV (P<0.01), confirmando os resultados apresentados no Experimento I; e 2) os grupos NVIP e VIP apresentaram diferenças significativas para proteção, sinais clínicos, lesões, número de isolamentos positivos e média da contagem bacteriana do agente (P<0.01). O grupo NVIP apresentou 5/16 mortes e 11/16 sobreviventes doentes, enquanto que o grupo VIP teve 14/16 sobreviventes sadios e 2/16 de sobreviventes doentes, não apresentando nenhuma morte. A temperatura retal no grupo NVIP foi, em média, 0,5o C superior à do grupo VIP (P<0.01). O escore médio dos sinais clínicos nos grupos NVIP e VIP foi de 1,10±0,10 e 0,34±0,05, respectivamente, sendo mais elevado no grupo não vacinado (P<0.05). O escore médio das lesões também foi mais elevado no grupo NVIP (0,89±0,19) em relação ao grupo VIP (0,20±0,08) (P<0.05). O isolamento do S. suis foi positivo em 9/16 animais do grupo NVIP, com média da contagem bacteriana de 295,25±91,62 UFC/mL, sendo que no grupo VIP não foi possível isolar o agente em qualquer dos animais. A proteção da vacina para os animais desafiados pela via intraperitoneal foi calculada em 87,5%. Portanto, a via de desafio utilizada influenciou nos sinais clínicos, lesões e isolamento bacteriano dos animais vacinados e não vacinados. A via intravenosa não se mostrou adequada para esse tipo de experimento e a via intraperitoneal apresentou aspectos favoráveis. Finalmente, a vacina mostrou ser eficaz na prevenção da infecção pelo S. suis sorotipo 2 de alta virulência, protegendo os animais com uma eficiência estimada de 87,5%.

Streptococcus (S.) suis is one of the most important pathogens in pigs causing meningitis, arthritis, endocarditis and serositis. Furthermore, it is also an emerging zoonotic agent. In our previous work we identified a highly specific IgM protease in S. suis, designated IdeSsuis. The objective of this study was to characterize the function of IdeSsuis in the host-pathogen interaction. Edman-sequencing revealed that IdeSsuis cleaves the heavy chain of the IgM molecule between constant domain 2 and 3. As the C1q binding motif is located in the C3 domain, we hypothesized that IdeSsuis is involved in complement evasion. Complement-mediated hemolysis induced by porcine hyperimmune sera containing erythrocyte-specific IgM was abrogated by treatment of these sera with recombinant IdeSsuis. Furthermore, expression of IdeSsuis reduced IgM-triggered complement deposition on the bacterial surface. An infection experiment of prime-vaccinated growing piglets suggested attenuation in the virulence of the mutant 10ΔideSsuis. Bactericidal assays confirmed a positive effect of IdeSsuis expression on bacterial survival in porcine blood in the presence of high titers of specific IgM. In conclusion, this study demonstrates that IdeSsuis is a novel complement evasion factor, which is important for bacterial survival in porcine blood during the early adaptive (IgM-dominated) immune response.

Einleitung Streptococcus (S.) suis ist weltweit in Schweinepopulationen verbreitet. S. suis verursacht hohe wirtschaftliche Verluste durch das Auftreten von Meningitis, Arthritis, Serositis und Endokarditis und stellt als Zoonoseerreger gleichzeitig ein Risiko für den Menschen dar. Im Zusammenhang mit Infektionen in europäischen Schweinebetrieben werden Serotyp 2, 7 und 9 am häufigsten nachgewiesen. Die Bakteriämie spielt eine Schlüsselrolle in der invasiven S. suis Erkrankung und die Interaktion der Streptokokken mit den Immunzellen des Wirts im Blut ist entscheidend für den Ausgang der Infektion. Ziele der Untersuchung Das Ziel der vorliegenden Arbeit, war die Untersuchung der Fähigkeit von porzinen Immunzellen S. suis durch Phagozytose und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu töten. Dabei wurden vor allem die Bedeutung von IgM und des Komplementsystems beleuchtet. In diesem Sinne, wurde auch die Arbeitshypothese untersucht, dass eine Modifizierung der bakteriellen Zellwand durch D-Alanylierung von Lipoteichonsäuren (LTAs) S. suis hilft, angeborene Immunfunktionen zu umgehen, wie z. B. die Opsonisierung mit Komplementfaktoren, sowie dass diese Zellwandveränderung die Interaktion von S. suis mit Leukozyten beeinflusst. Material und Methoden Die Bestimmung von ROS und dem Überleben der Streptokokken wurde in vivo im Blut zweier mit S. suis-infizierter Ferkel und in vitro in einem rekonstituierten Blutmodel durchgeführt. Die ROS-Messung erfolgte unter Zugabe von Dihydrorhodamine 123 mittels Durchflusszytometrie in Granulozyten. Verschiedene Inhibitoren wurden dabei eingesetzt: Apocynin um die NADPH Oxidase und damit die ROS-Bildung zu hemmen, Vaccinia Virus Complement Control Protein (VCP) für die Inaktivierung der Komplementkaskade und IdeSsuis um porzines IgM zu spalten. Mithilfe eines thermosensitiven Vektors wurde eine isogene Deletionsmutante des dltA Gens erstellt, um den Einfluss der D-Alanylierung von LTAs zu untersuchen. Die Sequenzierung des entsprechenden Genabschnitts und ein Southern Blot dienten der genetischen Verifizierung der Mutante. Weiterhin wurden Wachstumsverhalten, Hydrophobie und Ladung der Oberfläche sowie minimale Hemmkonzentrationen einer Reihe antimikrobieller Peptide für die dltA Mutante untersucht. Die Assoziation von Blutleukozyten mit S. suis wurde mithilfe von Far Red markierten Bakterien in der Durchflusszytometrie bestimmt. Die Zytokin-Messung erfolgte mit kommerziell erhältlichen Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA)-Kits. Ergebnisse S. suis Stämme der Serotypen 2, 7 und 9 zeigten sich hochsensibel gegenüber Wasserstoffperoxid. Eine Hemmung der Bildung von ROS in rekonstituierten Blutproben führte selbst in Anwesenheit einer hohen Konzentration von S. suis-spezifischen Antikörpern zu einem signifikanten Anstieg des bakteriellen Überlebens. Die Induktion von ROS durch S. suis in Granulozyten wurde durch spezifische Antikörper verstärkt und hing partiell von der Anwesenheit funktionellen Komplements ab. In der Abwesenheit von IgG reduzierte die Spaltung von IgM oder die Inaktivierung von Komplement die ROS Produktion um mehr als das Dreifache, was in einem Anstieg des bakteriellen Überlebens resultierte. Der Mechanismus von S. suis D-Alanin in seine LTAs einzulagern, erhöhte die Hydrophobie der bakteriellen Oberfläche und reduzierte die Opsonisierung mit Komplementfaktor C3b, sowie die Phagozytose durch Granulozyten in Vollblut und die Assoziation von S. suis mit Monozyten and Lymphozyten. Trotzdem wurde das Überleben der Streptokokken in Blut, welches S. suis-spezifische Antikörper enthielt, nicht signifikant durch diese Zellwandmodifikation gesteigert. Allerdings war der durch die dltA Mutante induzierte Gehalt an IL-1β im Blut signifikant geringer als der durch den Wildtyp induzierte. Hohe Antikörperspiegel verursachten einen hochsignifikanten Anstieg der Interaktion von S. suis mit Monozyten, was bei diesen zum inflammatorischen Zelltod mit einer starken Sekretion von IL-1β und TNF-α führte. Schlussfolgerung Trotz einer Vielzahl an Abwehrmechanismen von S. suis gegen oxidativen Stress, stellen Phagozytose und ROS einen sehr effektiven Mechanismus des Immunsystems dar, um die eingedrungenen Streptokokken zu töten. Die Induktion von ROS durch S. suis hängt dabei stark von der Anwesenheit spezifischer Antikörper und teilweise von aktivem Komplement ab. Die Fähigkeit von S. suis D-Alanin in seine LTAs einzulagern, verändert Eigenschaften der bakteriellen Zellwand und vermittelt dabei Schutz vor angeborenen Immunmechanismen, wie antimikrobiellen Peptiden und dem Komplementsystem, aber sie sorgt nicht für ein besseres Überleben der Streptokokken, in der Anwesenheit von spezifischen Immunglobulinen. Sie reduziert die Assoziation von S. suis mit Monozyten, was etwas in Diskrepanz zu einer 2000 postulierten modifizierten „Trojanisches Pferd“-Theorie steht. Die durch LTA D-Alanylierung gesteigerte IL 1β Sekretion im Vollblut, führt zu der Schlussfolgerung, dass S. suis durch diese Zellwandmodifikation Entzündungsprozesse im Wirt beeinflusst.:Contents 1 Introduction 2 Literature 2.1 Streptococcus suis 2.1.1 Characteristics and classification 2.1.2 Epidemiology and Pathology 2.1.3 Pathogenesis of S. suis infection 2.1.4 Cell wall modifications of S. suis 2.2 Selected aspects of the porcine blood immune system 2.2.1 Characteristics and components of porcine blood 2.2.2 Innate immunity 2.2.2.1 Cellular innate immunity in blood 2.2.2.2 Humoral innate immunity in blood 2.2.3 Adaptive immunity 2.2.3.1 Cellular adaptive immunity in blood 2.2.3.2 Humoral adaptive immunity in blood 2.3 Interaction of S. suis with the blood immune system 2.3.1 Immune evasion strategies against blood leukocytes 2.3.2 Complement evasion and S. suis cell wall modifications 3 Publications 3.1 Survival of Streptococcus suis in Porcine Blood Is Limited by the Antibody- and Complement-Dependent Oxidative Burst Response of Granulocytes 3.2 D-Alanylation of Lipoteichoic Acids in Streptococcus suis Reduces Association with Leukocytes in Porcine Blood 4 Discussion 4.1 Phagocytosis and oxidative burst in porcine blood 4.2 Interaction of S. suis with blood monocytes and lymphocytes 4.3 Conclusion 5 Zusammenfassung 6 Summary 7 References 8 Appendix 8.1 Presentations given during the development of this thesis / Introduction Streptococcus (S.) suis is a widespread pathobiont in the porcine population. It is reason for high economic losses in the swine industry by causing meningitis, arthritis, serositis, and endocarditis, but also poses a threat to human health as a zoonotic pathogen. Serotype 2, 7 and 9 play an important role in European disease cases on pig farms. Bacteremia is a hallmark of invasive S. suis infections and the interaction of the streptococci with blood immune cells is crucial for the outcome of infection. Aim of the study The objective of this thesis was to investigate the ability of porcine blood immune cells to kill S. suis by phagocytosis and oxidative burst and the importance of IgM and the complement system in the killing process. In this context, I investigated the working hypothesis that modifying its cell wall by D-alanylation of lipoteichoic acids (LTAs) aids S. suis to evade certain functions of innate immunity, like opsonization with complement components, and influences the interaction of S. suis with blood leukocytes. Materials and Methods The investigation of reactive oxygen species (ROS) and colony forming units (CFU) was performed in vivo in the blood of two S. suis-infected piglets and in vitro in a reconstituted blood model. ROS were measured by addition of dihydrorhodamine 123 and flow cytometry analysis of granulocytes. To analyze the influence of immunological components, different inhibitors were used: apocynin inhibits the NADPH oxidase and therefore the ROS production, vaccinia virus complement control protein (VCP) inhibits the complement cascade and IdeSsuis cleaves porcine IgM. To investigate the role of D-alanylation of S. suis-LTA an isogenic in-frame deletion mutant of the dltA gene, ΔdltA, was generated by using a thermosensitive shuttle vector. It was genetically verified by sequencing of the respective gene sequence and southern blotting. Phenotypical characterization included growth behavior, evaluation of surface hydrophobicity and electric charge and minimal inhibitory concentrations of a number of antimicrobial peptides. The association of blood leukocytes with S. suis was investigated by flow cytometry, using Far Red-labeled S. suis stocks. Cytokines were detected by commercially available Enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Results S. suis strains of serotype 2, 7 and 9 were shown to be highly susceptible to oxidative burst intermediate hydrogen peroxide and inhibition of oxidative burst in reconstituted blood samples led to a significant increase of bacterial survival, even in the presence of high S. suis-specific antibody levels. The induction of ROS in granulocytes in response to S. suis was enhanced by specific antibodies and partially depended on the presence of functional complement. In the absence of IgG, IgM cleavage or complement inactivation both reduced the ROS production more than 3-fold and resulted in increased bacterial survival in accordance with an IgM-complement-oxidative burst axis. The mechanism of S. suis to introduce D-alanine into its LTAs increased the hydrophobicity of its surface, reduced opsonization with complement factor C3b, reduced phagocytosis by granulocytes in whole blood and association with monocytes and lymphocytes in isolated peripheral blood mononuclear cells. Nevertheless, in whole blood containing S. suis-specific antibodies, survival of the streptococci was not significantly increased by this cell wall modification, but levels of IL-1β induced by ΔdltA were significantly lower than those induced by the wt. High antibody levels caused a highly significant increase in the interaction of S. suis with monocytes in isolated PBMCs leading to an inflammatory cell death associated with the secretion of high levels of IL-1β and TNF-α. Conclusion Despite numerous described defense mechanisms of S. suis against oxidative stress, phagocytosis and ROS represent a very effective way of the porcine immune system to kill the invading streptococci. The induction of ROS by S. suis is highly dependent on the presence of specific antibodies and partially depends on active complement. The ability of S. suis to D-alanylate its LTAs changes surface properties of S. suis and provides protection from innate host defenses like antimicrobial peptides and the complement system, but does not help the bacteria to survive in the presence of specific immunoglobulins. It reduces the association with monocytes, in contradiction to a proposed “modified trojan horse theory”. The increased IL-1β production in response to S. suis, due to LTA D-alanylation, leads to the suggestion that this surface modification influences inflammatory processes is the host.:Contents 1 Introduction 2 Literature 2.1 Streptococcus suis 2.1.1 Characteristics and classification 2.1.2 Epidemiology and Pathology 2.1.3 Pathogenesis of S. suis infection 2.1.4 Cell wall modifications of S. suis 2.2 Selected aspects of the porcine blood immune system 2.2.1 Characteristics and components of porcine blood 2.2.2 Innate immunity 2.2.2.1 Cellular innate immunity in blood 2.2.2.2 Humoral innate immunity in blood 2.2.3 Adaptive immunity 2.2.3.1 Cellular adaptive immunity in blood 2.2.3.2 Humoral adaptive immunity in blood 2.3 Interaction of S. suis with the blood immune system 2.3.1 Immune evasion strategies against blood leukocytes 2.3.2 Complement evasion and S. suis cell wall modifications 3 Publications 3.1 Survival of Streptococcus suis in Porcine Blood Is Limited by the Antibody- and Complement-Dependent Oxidative Burst Response of Granulocytes 3.2 D-Alanylation of Lipoteichoic Acids in Streptococcus suis Reduces Association with Leukocytes in Porcine Blood 4 Discussion 4.1 Phagocytosis and oxidative burst in porcine blood 4.2 Interaction of S. suis with blood monocytes and lymphocytes 4.3 Conclusion 5 Zusammenfassung 6 Summary 7 References 8 Appendix 8.1 Presentations given during the development of this thesis

Streptococcus suis est un agent pathogène bactérien important qui affecte les porcelets post-sevrés et qui cause des septicémies, des méningites et des arthrites. L’infection se transmet principalement par voie respiratoire, cependant il existe une hypothèse que la voie intestinale pourrait aussi représenter une porte d’entrée pour le pathogène. Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine soupçonnée depuis longtemps d’être un facteur prédisposant dans le développement de la maladie causée par S. suis, mais cela n’a encore jamais été étudié. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer l’effet du DON sur les interactions de S. suis avec les cellules dendritiques (DCs) porcines, les macrophages alvéolaires porcins (PAMs) et les cellules épithéliales intestinales du porc (IPEC-J2). L’induction de médiateurs inflammatoires mesurée par RT-PCR ont révélé que le DON cause une diminution significative de l’expression des cytokines pro-inflammatoires (IL-6, IL-8, TNF-α) des DCs porcines et des PAMs favorisant ainsi un environnement immunosuppresseur. L’étude de l’expression du CMH-II par FACS a révélé que de faibles concentrations (≤ 1 μM) de DON augmentent significativement l’expression du CMH-II alors que de fortes concentrations (≥ 2 μM) causent plutôt une diminution significative de son expression influençant ainsi la mise en place de l’immunité adaptative. De plus, les tests de phagocytose ont révélé que de fortes concentrations (≥ 1 μM) de DON diminuent la capacité de phagocytose de S. suis par les PAMs favorisant ainsi la dissémination de la bactérie. Des tests d’adhésion et d’invasion ont révélé que le DON n’a pas d’impact sur l’adhésion de S. suis aux IPEC- J2 et que de fortes concentrations (≥ 4 μM) de DON favorisent l’invasion de S. suis dans ces cellules. Finalement, des tests ELISA ont montré que le DON (0,5, 1 et 4 μM) diminue significativement la production de cytokines pro-inflammatoires (IL-8) des IPEC-J2. / Streptococcus suis is an important bacterial pathogen that affects post-weaner piglets and causes septicemia, meningitis and arthritis. The infection is mainly transmitted by the respiratory route; however, there is a hypothesis that the intestinal tract could also represent an entry point for the pathogen. Deoxynivalenol (DON) is a mycotoxin that has long been suspected of being a predisposing factor in the development of disease caused by S. suis, but has never been studied. The objective of this study is therefore to evaluate the effect of DON on the interactions of S. suis with porcine dendritic cells (DCs), porcine alveolar macrophages (PAMs) and porcine intestinal epithelial cells (IPEC-J2). The induction of inflammatory mediators measured by RT-PCR revealed that DON causes a significant decrease in the expression of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL- 8, TNF-α) in porcine DCs and PAMs, thus promoting an immunosuppressive environment. The study of MHC-II expression by FACS revealed that low concentrations (≤ 1 μM) of DON significantly increase the expression of MHC-II while high concentrations (≥ 2 μM) rather cause a significant decrease in its expression, thus influencing the establishment of adaptive immunity. In addition, phagocytosis assays revealed that high concentrations (≥ 1 μM) of DON decrease the phagocytosis capacity of S. suis by PAMs, thus promoting the dissemination of the bacteria. Adhesion and invasion assays revealed that DON does not impact S. suis adhesion to IPEC-J2 and that high concentrations (≥ 4 μM) of DON promote S. suis invasion into IPEC-J2. Finally, ELISA have shown that DON (0,5, 1 et 4 μM) significantly reduce IPEC-J2’s production of pro-inflammatory cytokines (IL-8).

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

In den vorliegenden Studien wurden verschiedene diagnostische Verfahren zum Nachweis von Protozoen und Nematoden im Hinblick auf Sensitivität, Arbeitsaufwand und Kosten miteinander verglichen. Zudem wurde die Eignung der PCR zur molekularen Charakterisierung der Cryptosporidium spp. exemplarisch an Igelkotproben getestet. Bei der Untersuchung von 90 Ferkelkotproben auf I. suis war die Sensitivität eines Kotausstriches mit nachfolgender Autofluoreszenzmikroskopie (AM) signifikant höher als bei einem Flotationsverfahren (FV) mit NaCl-Zucker-Lösung und bei dem kombinierten Sedimentations-Flotations-Verfahren (KSFV) mit verschiedenen Flotationslösungen (NaCl, ZnSO4, NaCl-Zucker-Lösung) mit nachfolgender Lichtmikroskopie. Zudem ist der Arbeitsaufwand für die AM deutlich geringer als bei dem FV und KSFV. Die höheren apparativen Kosten für die AM sind bei hohem Probendurchsatz durch den geringeren Zeitaufwand und der höheren Sensitivität gerechtfertigt. Die Anzahl Kryptosporidien-positiver Proben war bei der Untersuchung von 103 Kälberkotproben auf Cryptosporidium sp. mittels Enzymimmunoassays (EIA; ProSpecT® Cryptosporidium Microplate Assay) im Vergleich zur Karbolfuchsin-Färbung (CF) nach HEINE (1981) und der modifizierten-Ziehl-Neelsen-Färbung (MZN) nach HENRIKSEN u. POHLENZ (1982) am höchsten und signifikant höher als bei der Anwendung der MZN, wenn 10 Blickfelder durchmustert wurden. Bei der Untersuchung von 74 Igelkotproben auf Cryptosporidium sp. mittels EIA (ProSpecT®), einem immunochromatographischen Verfahren (FASTest® CRYPTO Strip), der MZN nach HENRIKSEN u. POHLENZ (1981) und einem direkten Immunfluoreszenz-Test (IFA; MERIFLUOR Cryptosporidium/Giardia) wurden in 9 (EIA), 10 (FASTest®), 11 (MZN) und 12 (IFA) Proben Cryptosporidium sp. nachgewiesen. Der Arbeitsaufwand des FASTest® und der CF ist mit dem EIA vergleichbar, während der IFA und die MZN mehr Zeit benötigen. Die Anwendung des FASTest®, des IFA und des EIA ist mit höheren Kosten verbunden als bei den Färbemethoden, können aber gut in den Arbeitsablauf eines diagnostischen Labors eingefügt werden und sind einfach auszuwerten. Darüber hinaus wurden 45 Kotproben, welche bis zu 27 Tage bei verschiedenen Temperaturen (+6 °C, +16 °C, +30 °C, +40 °C) gelagert wurden, untersucht, um einen Einfluss der Temperatur auf das Untersuchungsergebnis von EIA, CF und MZN zu ermitteln. Während sich die Anzahl positiver Proben bei der Untersuchung mit den Färbemethoden temperatur- und zeitabhängig reduzierte, wurde das Untersuchungsergebnis mittels EIA von der Lagerungstemperatur nicht beeinflusst, so dass ungekühlt transportierte Proben vorzugsweise mit dem EIA untersucht werden sollten. Dagegen ist die CF aufgrund ihrer einfachen und preiswerten Durchführung zur Untersuchung einer hohen Anzahl an Proben geeignet, sofern eine ununterbrochene Kühlung der Proben gewährleistet ist und diese innerhalb von drei Tagen untersucht werden. Der FASTest® ist zur Anwendung in Tierarztpraxen und Ställen geeignet, da zur Untersuchung kein Mikroskop benötigt wird und die Resultate schnell vorliegen. Die Verwendung des IFA, der Kryptosporidien-Oozysten und Giardien-Zysten nachweist, bietet sich vor allem bei Proben an, die auf beide Protozoen untersucht werden sollen. Das Vorkommen der Kryptosporidiose bei unterentwickelten und geschwächten Igeln, welche zum Überwintern in Igelstationen aufgenommen werden, ist hoch. Von 188 untersuchten Igelkotproben konnten in 29,8 % der Proben Cryptosporidium spp. nachgewiesen werden. Durch die Genotypisierung der Kryptosporidien aus 15 positiven Igelkotproben mittels RFLP-PCR basierend auf dem 18S rRNA-Gen konnte in allen untersuchten Proben die Präsenz von C. parvum gezeigt werden. Mit Hilfe der Multilocus-Sequenz-Typisierung der Fragmente des 60kDa Glycoprotein-Gens, des 18S rRNA-Gens, des Actin-Gens und des 70 kDa Hitzeschockprotein-Gens konnten drei verschiedene Subtypen-Familien (IIa, IIc und eine neue als VIIa vorgeschlagene Subtypen-Familie) erkannt werden. Die von den Igeln ausgeschiedenen Kryptosporidien-Oozysten mit zum Teil nachgewiesenem zoonotischen Potential (IIa Subtypen-Familie) könnten eine Infektionsquelle für den Menschen sein, aber auch ein antropozoonotisches Potential (IIc Subtypen-Familie) sollte in Betracht gezogen werden, so dass die Hygiene in den Igelstationen einen hohen Stellenwert einnehmen sollte. Die Untersuchungsergebnisse zum Nachweis von Eimeria-Arten beim Kalb von 70 Sammelkotproben, hergestellt aus 10 Einzelkotproben (SKP10), bzw. von 30 Sammelkotproben, zusammengesetzt aus 5 Einzelkotproben (SKP5), wurden mit denen der zugehörigen Einzelkotproben (EKP) verglichen. Die Resultate der EKP (arithmetischer Mittelwert) und der zugehörigen SKP weisen mit den signifikant häufigeren Abweichungen im Bereich von bis zu 100 Oozysten pro Gramm Kot (OpG) eine geringe Differenz zwischen den beiden Verfahren auf. Durch den sicheren Nachweis von Eimeria-Oozysten bei einem erwarteten Oozystengehalt von nur 202 OpG (SKP10) und 122 OpG (SKP5) ist die Untersuchung von Kälbersammelkotproben, eine Methode mit geringem Arbeitsaufwand und geringen Untersuchungskosten, zum Nachweis einer klinischen oder subklinischen Kokzidiose geeignet. Bei 51 Pferdekotproben wurde jeweils dreimal das kombinierte Sedimentations-Flotations-Verfahren (KSFV), wobei die Entnahme von verschiedenen Lokalisationen der Kotprobe (aus der Randregion, dem Inneren oder aus beiden Lokalisationen) erfolgte, und jeweils dreimal das KSFV mit vorheriger Homogenisierung einer größeren Kotmenge zum Nachweis von Nematodeneier durchgeführt. Eine Anhäufung der Strongyliden- und Ascarideneier in einem bestimmten Bereich der Proben konnte durch die Untersuchungen der verschiedenen Lokalisationen (á 10 g Kot) nicht nachgewiesen werden, so dass eine weitgehend homogene Verteilung dieser Nematodeneier in einer Pferdekotprobe wahrscheinlich ist. Zudem konnten die Untersuchungsergebnisse des KSFV, bei welchem 10 g Kot untersucht werden, durch die vorherige Homogenisierung einer größeren Probenmenge nicht verbessert werden. Zum Nachweis von Nematoden beim Pferd sollte dem Labor eine ausreichende Probenmenge (ca. 50 g) zugesandt werden. Die Homogenisierung einer größeren Probenmenge vor der Durchführung einer diagnostischen Methode, bei der Aliquote von mindestens 10 g Kot Verwendung finden, ist unnötig. / The studies presented were carried out to compare different diagnostic methods for detection of protozoa and nematodes regarding sensitivity, expenditure of human labour and costs. Besides, the ability of the PCR for the molecular characterization of the Cryptosporidium spp. was tested exemplarily in faecal samples of hegdehogs. The examination of ninety faecal samples of suckling piglets showed a significantly higher sensitivity of faecal smears examined by autofluorescence microscopy (AM) compared to the flotation method (FV) using NaCl-sucrose solution and the combined sedimentation-flotation method (KSFV) using different flotation solutions (NaCl, ZnSO4, NaCl-sucrose) scanned by bright field microscopy. Moreover the expenditure of human labour by AM is considerably lower than FV and KSFV. The costs related to equipment for AM is justified in case of high sample throughput and by superior sensitivity. The enzyme immunoassay (EIA; ProSpecT® Cryptosporidium Microplate Assay) was the most sensitive method for diagnosis of cryptosporidiosis in calves (n = 103) compared to the carbol fuchsin (CF; HEINE 1981) and modified Ziehl-Neelsen (MZN; HENRIKSEN a. POHLENZ 1982) staining techniques. The sensitivity of the EIA was significantly higher than the MZN, if ten fields of view were scanned. 74 faecal samples of hedgehogs were examined with the EIA (ProSpecT®), an immunochromatographic method (FASTest® CRYPTO Strip), the MZN (HENRIKSEN u. POHLENZ (1981)) and a direct immunofluorescent assay (IFA; MERIFLUOR Cryptosporidium/Giardia). Cryptosporidium sp. were detected in 9 (EIA), 10 (FASTest®), 11 (MZN) und 12 (IFA) faecal samples. The hands on time of the FASTest® and CF is comparable to EIA while the IFA and MZN are more time-consuming. The examination of the FASTest®, IFA and EIA is combined with higher costs than the staining techniques, but they can be integrated in the work flow of a routine diagnostic laboratory easily and evaluation is simple. Moreover 45 faecal samples stored up to 27 days at different temperature (+6 °C, +16 °C, +30 °C, +40 °C) were examined to evaluate the influence of temperature on the results of EIA, CF and MZN. While the number of the positive samples of stained smears decreased in a temperature and time-dependent manner, the results of the EIA were not influenced by sample storage at any temperature, so that samples transported without cooling should be examined preferably by EIA. Nevertheless the CF due to its simplicity and low costs is suited for scanning of a high number of samples, if they were cooled continuously and examined within three days. The FASTest® is qualified for use in veterinary practice and stables, because the examination requires no microscope and the results are obtained immediately. The IFA, which can detect Crypotsporidium oocysts as well as Giardia cysts, is suited especially for faecal samples suspected to contain both protozoa. Cryptosporidial infections are very frequent in hedgehogs which are admitted for hibernation to hedgehog rehabilitation centres because of their insufficient body weight and weakness. Cryptosporidium spp. were detected in 29.8 % of 188 faecal samples of hedgehogs. The genotyping of Cryptosporidium spp. by PCR and RFLP-PCR based on the 18S ribosomal RNA gene were performed on 15 faecal samples of hedgehogs positive for Cryptosporidium spp. and suggested the presence of C. parvum in all samples. Multilocus sequence typing on partial 60 kDa glycoprotein gene, 18S rRNA gene, actine gene, 70 kDa heat shock protein gene sequences revealed 3 different subtype families: IIa, IIc and a new proposed as VIIa subtype family. Some of the Cryptosporidium oocysts excreted from hedgehogs are zoonotical (IIa subtype family) or anthropozoonotic(IIc subtype family). Thus hygienic measurements to avoid transmission are essential in hedgehog rehabilitation centres. The results of examination of 70 pooled faecal samples originating from 10 calves (SKP10) and 30 pooled faecal samples originating from 5 calves (SKP5) for detection of Eimeria spp. were compared with the arithmetic means of opg (oocysts per gram of faeces) counts of the respective single 10 or 5 samples. A low difference between both methods of less than 100 opg was significantly more frequently observed than higher differences. Low values of 202 opg and 122 opg were reliably detected in SKP10 und SKP5, respectively, and thus examination of pooled faecal samples appears to be suitably sensitive and cost effective to detect clinical and subclinical coccidiosis in calves. 51 faecal samples of horses were examined three times by KSFV for nematode eggs by taking aliquots from different locations of the same faecal samples (from the margin, from inside and from both locations). Thereafter the KSFV with the homogenisation of a larger amount of faeces was also carried out three times. The examination of samples from the different locations (each 10 g of faeces) delivered no evidence for accumulation of nematode eggs (strongyles and Parascaris equorum) in the faeces and thus the distribution of the nematode eggs appears sufficiently homogeneous in faecal samples of horses. Homogenisation of a larger amount of faeces did not improve the results of coproscopy. For diagnostic purposes 50 g faeces per sample should be shipped to the laboratory. The homogenisation of a larger amount of faeces before using a diagnostic method is dispensable, if aliquots of 10 g faeces are examined.