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11.8F : Immunité adaptative et la superfamille des immunoglobulines - Biologie


Objectifs d'apprentissage

  • Décrire le rôle des immunoglobulines dans la réponse immunitaire adaptative, en particulier dans l'immunité humorale

L'immunité adaptative est stimulée par l'exposition à des agents infectieux et augmente en amplitude et en capacités défensives à chaque exposition successive à un microbe particulier. Les caractéristiques déterminantes de l'immunité adaptative sont la spécificité pour des molécules distinctes et la capacité de « se souvenir » et de répondre plus vigoureusement aux expositions répétées au même microbe.

Les composants de l'immunité adaptative sont les lymphocytes et leurs produits. Il existe deux types de réponses immunitaires adaptatives : humoristique immunité et immunité à médiation cellulaire. Ceux-ci sont entraînés par différents éléments du système immunitaire et fonctionnent pour éliminer différents types de microbes. L'immunité protectrice contre un microbe peut être induite par la réponse de l'hôte au microbe ou par le transfert d'anticorps ou de lymphocytes spécifiques du microbe. Les anticorps ou immunoglobulines se lient aux antigènes dans la phase de reconnaissance et la phase effectrice de l'immunité humorale.

La superfamille des immunoglobulines

Les immunoglobulines sont produites sous une forme liée à la membrane par les lymphocytes B. Ces molécules membranaires fonctionnent comme des récepteurs de cellules B pour les antigènes. L'interaction des antigènes avec les anticorps membranaires sur les cellules B naïves initie l'activation des cellules B. Ces cellules B activées produisent une forme soluble d'immunoglobuline qui déclenche des mécanismes effecteurs pour éliminer les antigènes.

Ces anticorps font partie d'une grande famille appelée l'isuperfamille des mmunoglobulines. La superfamille des immunoglobulines (IgSF) est un grand groupe de protéines de surface cellulaire et de protéines solubles impliquées dans les processus de reconnaissance, de liaison ou d'adhésion des cellules. Les molécules sont classées en tant que membres de cette superfamille en fonction des caractéristiques structurelles partagées avec les immunoglobulines, également appelées anticorps. Ils possèdent tous un domaine appelé domaine d'immunoglobuline ou plier. Les membres de l'IgSF comprennent les récepteurs d'antigènes de surface cellulaire, les co-récepteurs et les molécules co-stimulantes du système immunitaire, les molécules impliquées dans la présentation de l'antigène aux lymphocytes, les molécules d'adhésion cellulaire, certains récepteurs de cytokines et les protéines musculaires intracellulaires. Ils sont généralement associés à des rôles dans le système immunitaire.

Points clés

  • Le concept d'immunité adaptative suggère la génération de novo chez chaque individu de répertoires extrêmement larges de récepteurs diversifiés et une expansion sélective de récepteurs qui correspondent à l'antigène/agent pathogène.
  • Les récepteurs immunitaires adaptatifs des cellules lymphoïdes T et B appartiennent à la superfamille des immunoglobulines et sont créés par réarrangement de segments de gènes.
  • Les immunoglobulines sont des glycoprotéines de la superfamille des immunoglobulines qui fonctionnent comme des anticorps.

Mots clés

  • cytokine : N'importe laquelle des diverses petites protéines régulatrices qui régulent les cellules du système immunitaire.

Police du microbiote intestinal par le système immunitaire adaptatif

Le microbiote intestinal est une communauté microbienne vaste et diversifiée qui habite l'intestin, contenant environ 100 000 milliards de bactéries de 500 à 1 000 espèces distinctes qui, collectivement, procurent des avantages à l'hôte. La composition du microbiote intestinal humain est déterminée par une myriade de facteurs, parmi lesquels génétiques et environnementaux, notamment l'alimentation et les médicaments. Le microbiote contribue à l'absorption des nutriments et à la maturation du système immunitaire. En tant que réciprocité, le système immunitaire de l'hôte joue un rôle central dans la formation de la composition et de la localisation du microbiote intestinal. Les immunoglobulines A sécrétoires (sIgAs), composant du système immunitaire adaptatif, jouent un rôle important dans la protection de l'épithélium, et sont connues pour avoir un impact important sur la régulation de la composition du microbiote. Une étude récente publiée dans Immunité par Fransen et ses collègues visaient à déchiffrer mécaniquement l'interrelation entre les sIgA et la diversité/composition du microbiote. Ce commentaire discutera de ces nouvelles découvertes importantes, ainsi que de la façon dont les futures thérapies peuvent en fin de compte bénéficier d'une telle découverte.


Fond

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est caractérisée par une réponse inflammatoire pulmonaire et systémique accrue aux particules et aux gaz inhalés, en particulier ceux trouvés dans la fumée de tabac. Les patients atteints de BPCO ont un risque accru de développer un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) qui est indépendant des antécédents de tabagisme par an [1, 2]. Cependant, les facteurs qui favorisent le développement du CBNPC chez les patients atteints de BPCO ne sont pas clairs. Les espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (ROS et RNS) dérivées de sources exogènes et endogènes sont à l'origine de nombreuses voies de la BPCO et du cancer du poumon [3]. Les ROS et RNS peuvent réagir directement avec l'ADN, provoquant des dommages à l'ADN ou altérant les processus de réparation de l'ADN [4]. L'augmentation des niveaux de stress oxydatif pulmonaire peut également augmenter la susceptibilité des patients atteints de MPOC aux infections récurrentes des voies respiratoires et entraîner une inflammation chronique des poumons, entraînant d'autres dommages à l'ADN et des lésions cellulaires en induisant la production de cytokines et de protéinases dans les poumons [5]. Les lésions pulmonaires induites par l'inflammation chronique déclenchent des processus de réparation, notamment la prolifération cellulaire qui, avec les dommages à l'ADN induits par les ROS et les RNS, peuvent favoriser la tumorigenèse.

Les cellules immunitaires innées (telles que les PMN et les macrophages alvéolaires [AM]) et les cellules immunitaires adaptatives (lymphocytes T et B) participent aux réponses inflammatoires chroniques se produisant dans les poumons de la MPOC [6�]. Ce processus ne se résout pas après l'arrêt du tabagisme, ce qui suggère que des mécanismes d'auto-entretien (similaires à ceux qui surviennent dans les maladies auto-immunes [8, 11]) sont impliqués. Cette réponse auto-immune implique probablement l'activation des cellules B (auto-réactives) [12] car le nombre de cellules B dans les petites voies respiratoires est augmenté dans la BPCO sévère et très sévère [13]. Contrairement à la BPCO, il existe une corrélation négative entre la sévérité de l'infiltration des lymphocytes T dans les poumons et la progression de la maladie NSCLC [14�]. De même que chez les patients atteints de BPCO, les patients atteints de NSCLC ont des structures lymphoïdes tertiaires (TLS) caractérisées par des amas de cellules dendritiques matures et de cellules T entourées de cellules B, et tous les stades de différenciation des cellules B sont détectables dans la plupart des tumeurs NSCLC [17]. Une densité élevée de cellules B folliculaires est en corrélation avec la survie à long terme, à la fois chez les patients atteints de CBNPC à un stade précoce et chez les patients atteints de CBNPC à un stade avancé traités par chimiothérapie [17]. Cependant, les cellules B régulatrices immunosuppressives productrices d'IL-10 sont également augmentées dans le NSCLC et leur nombre est directement corrélé à la progression de la maladie [18]. Ainsi, le rôle des cellules B (et de leurs sous-ensembles) dans la régulation du développement du NSCLC reste incertain.

La régulation de l'homéostasie des cellules B implique deux membres de la famille du TNF-alpha : le facteur d'activation des cellules B (BAFF) et un ligand induisant la prolifération (APRIL, TNFSF13, TRDL-1, TNF-rravi manger jeigand-1), qui partagent deux récepteurs (l'antigène de maturation des cellules B (BCMA) et l'activateur transmembranaire et le calcium-modulateur et l'interacteur de ligand de la cyclophiline (TACI). Un troisième récepteur, le récepteur BAFF, ne se lie qu'à BAFF [19]. BAFF et APRIL sont régulateurs clés de la réponse immunitaire et sont produits par les leucocytes myéloïdes, les lymphocytes et les cellules épithéliales [20�]. BAFF et APRIL favorisent tous deux la survie, la maturation et la différenciation des cellules B périphériques et jouent un rôle important dans la production d'anticorps. Taux sériques de BAFF et d'APRIL sont augmentés dans plusieurs maladies auto-immunes [26, 27].

APRIL est une protéine membranaire de type II et une forme soluble est produite par plusieurs cellules [28]. L'expression d'APRIL est régulée positivement au niveau des transcrits et des protéines dans les cellules tumorales NSCLC et les fibroblastes du stroma [29, 30]. L'expression de haut niveau d'ARRIL dans les cellules stromales était associée à une différenciation altérée des cellules stromales, et les niveaux d'expression d'APRIL dans les cellules tumorales sont un facteur pronostique indépendant pour la survie à 5 ans chez les patients atteints de NSCLC [30]. Alors que certaines études rapportent qu'APRIL favorise la croissance de certaines cellules tumorales [31], d'autres études rapportent qu'APRIL favorise l'apoptose d'autres types de cellules tumorales [32, 33]. Cependant, on ne sait rien de l'expression d'APRIL dans les cellules immunitaires ou les cellules épithéliales pulmonaires chez les patients atteints de NSCLC. De plus, il n'est pas clair si l'expression d'APRIL est altérée dans les poumons des patients atteints de BPCO ou de patients atteints à la fois de BPCO et de NSCLC. Ici, nous avons cherché à combler ces lacunes dans les connaissances en mesurant l'expression d'APRIL dans les sections pulmonaires de patients présentant un diagnostic primaire de BPCO ou de NSCLC, de patients atteints de BPCO et de NSCLC, de fumeurs sans maladie pulmonaire et de non-fumeurs. Nous avons également identifié les sous-ensembles de leucocytes et les types de cellules épithéliales pulmonaires qui expriment cette molécule dans ces maladies.


Chapitre 1 - Introduction aux mécanismes des maladies allergiques

Les maladies allergiques sont causées par des réponses immunitaires défavorables induites par des allergènes, déclenchant divers symptômes dans différents organes, qui souvent ne peuvent pas être complètement contrôlés par la médecine moderne. La base immunologique des maladies allergiques est observée en deux phases : la sensibilisation et le développement des réponses des cellules mémoire T et B, et la production d'IgE et les fonctions effectrices, qui sont liées aux éosinophiles, aux cellules lymphoïdes innées, aux sous-ensembles de cellules dendritiques, aux cellules épithéliales et à l'inflammation des tissus. blessure, barrière épithéliale, remodelage tissulaire et chronicité dans l'asthme, la dermatite atopique (DA) et la rhinite allergique (RA). Différents phénotypes et endotypes de maladies peuvent devenir apparents avec différents mécanismes moléculaires dominants, des biomarqueurs associés et des réponses à la thérapie biologique. De multiples facteurs mécanistes sont impliqués de manière complexe dans la pathogenèse des inflammations allergiques, par conséquent, une compréhension globale de leurs mécanismes est nécessaire pour développer des moyens efficaces de prévention et faire progresser les modalités de traitement. Dans ce chapitre, nous discutons des mécanismes cellulaires et moléculaires des maladies allergiques.


Immunité

la condition d'être immun la protection contre les maladies infectieuses conférée soit par la réponse immunitaire générée par l'immunisation ou une infection antérieure, soit par d'autres facteurs non immunologiques. Il englobe la capacité de distinguer les matières étrangères du soi et de neutraliser, éliminer ou métaboliser ce qui est étranger (non soi) par les mécanismes physiologiques de la réponse immunitaire.

Les mécanismes de l'immunité concernent essentiellement la capacité du corps à reconnaître et à éliminer les substances qu'il interprète comme étrangères et nuisibles à son bien-être. Lorsqu'une telle substance pénètre dans le corps, des activités chimiques et mécaniques complexes sont mises en œuvre pour défendre et protéger les cellules et les tissus du corps. La substance étrangère, généralement une protéine, est appelée antigène, c'est-à-dire qui génère la production d'un antagoniste. La réponse la plus courante à l'antigène est la production d'anticorps. La réaction antigène-anticorps est une composante essentielle de la réponse immunitaire globale. Un deuxième type d'activité, la réponse cellulaire, est également une composante essentielle.

Les mécanismes divers et complexes de l'immunité sont essentiels à la capacité de l'organisme à se protéger contre des agents infectieux et des parasites spécifiques, à accepter ou à rejeter des cellules et des tissus d'autres individus, comme lors des transfusions sanguines et des greffes d'organes, et à se protéger contre le cancer, comme lorsque le système immunitaire reconnaît les cellules malignes comme non-soi et les détruit.

Des recherches approfondies ont été menées sur la capacité du corps à différencier les cellules, les organismes et les autres substances qui sont soi (non étrangères au corps) et celles qui ne sont pas soi et doivent donc être éliminées. Une force motivante majeure derrière ces efforts de recherche a été le besoin de plus d'informations sur la croissance et la prolifération des cellules malignes, l'incapacité de certains individus à développer des réponses immunologiques normales (comme dans les conditions d'immunodéficience) et les mécanismes de l'incapacité du corps à reconnaître son propres tissus (comme dans les maladies auto-immunes).

Réponses immunologiques. Les réponses immunologiques chez l'homme peuvent être divisées en deux grandes catégories : immunité humorale, qui a lieu dans les fluides corporels (humeurs) et concerne les activités des anticorps et du complément et à médiation cellulaire ou immunité cellulaire, qui implique une variété d'activités conçues pour détruire ou au moins contenir des cellules qui sont reconnues par le corps comme étrangères et nuisibles. Les deux types de réponses sont déclenchés par des lymphocytes qui proviennent de la moelle osseuse sous forme de cellules souches et sont ensuite convertis en cellules matures ayant des propriétés et des fonctions spécifiques.

Les deux types de lymphocytes qui sont importants pour l'établissement de l'immunité sont les lymphocytes T (cellules T) et les lymphocytes B (cellules B). (Voir sous lymphocyte.) Les lymphocytes T se différencient dans le thymus et sont donc appelés thymus dépendants. Il existe plusieurs types impliqués dans l'immunité à médiation cellulaire, l'hypersensibilité retardée, la production de lymphokines et la régulation de la réponse immunitaire d'autres cellules T et B.

Les lymphocytes B sont ainsi nommés car ils ont été identifiés pour la première fois lors d'études de recherche portant sur l'activité immunologique de la bourse de Fabricius, un organe lymphoïde du poulet. (Les humains n'ont pas d'organe analogue.) Ils mûrissent en plasmocytes qui sont principalement responsables de la formation d'anticorps, fournissant ainsi une immunité humorale.

Immunité humorale. Au moment où une substance pénètre dans le corps et est interprétée comme étrangère, les anticorps sont libérés des plasmocytes et pénètrent dans les fluides corporels où ils peuvent réagir avec les antigènes spécifiques pour lesquels ils ont été formés. Cette libération d'anticorps est stimulée par des groupes spécifiques d'antigènes (clones) de lymphocytes B. Chaque lymphocyte B possède des récepteurs d'immunoglobulines IgM qui jouent un rôle majeur dans la capture de son antigène spécifique et dans le lancement de la production d'immunoglobulines (qui sont des anticorps) capables de neutraliser et de détruire ce type particulier d'antigène.

La plupart des lymphocytes B activés par la présence de leur antigène spécifique deviennent des plasmocytes, qui synthétisent et exportent alors des anticorps. Les lymphocytes B activés qui ne deviennent pas des plasmocytes continuent de résider en tant que cellules « de mémoire » dans le tissu lymphoïde, où ils se tiennent prêts pour de futures rencontres avec des antigènes susceptibles de pénétrer dans le corps. Ce sont ces cellules mémoire qui assurent une immunité continue après l'exposition initiale aux antigènes.

Il existe deux types de réponse immunitaire humorale : primaire et secondaire. La réponse primaire commence immédiatement après le contact initial avec un antigène, l'anticorps résultant apparaît 48 à 72 heures plus tard. Les anticorps produits au cours de cette réponse primaire sont majoritairement de la classe IgM des immunoglobulines.

Une réponse secondaire se produit dans les 24 à 48 heures. Cette réaction produit de grandes quantités d'immunoglobulines qui sont majoritairement de la classe IgG. La réponse secondaire persiste beaucoup plus longtemps que la réponse primaire et est le résultat de contacts répétés avec les antigènes. Ce phénomène est le principe de base des vaccinations consécutives.

La capacité de l'anticorps à se lier à l'antigène ou à s'y coller le rend capable de détruire l'antigène de plusieurs manières, par exemple, l'agglutination et l'opsonisation. L'anticorps "fixe" également ou active le complément, qui est le deuxième composant du système immunitaire humoral. Le complément est le nom donné à une série complexe de protéines enzymatiques présentes mais inactives dans le sérum normal. Lorsque la fixation du complément a lieu, l'antigène, l'anticorps et le complément se lient ensemble. La membrane cellulaire de l'antigène (qui est généralement une cellule bactérienne) se rompt alors, entraînant la dissolution de la cellule antigénique et une fuite de sa substance dans les fluides corporels. Ce processus destructeur est appelé lyse.

Immunité cellulaire. Ce type de réponse immunitaire dépend des lymphocytes T, qui sont principalement concernés par un type retardé de réponse immunitaire. Les exemples incluent le rejet d'organes transplantés, la défense contre les maladies bactériennes à développement lent résultant d'infections intracellulaires, les réactions d'hypersensibilité retardées, certaines maladies auto-immunes, certaines réactions allergiques et la reconnaissance et le rejet des cellules du soi subissant une altération, par exemple celles infectées par des virus. , et les cellules cancéreuses qui ont des antigènes spécifiques à la tumeur à leur surface. Ces réponses sont appelées réponses immunitaires à médiation cellulaire.

Le lymphocyte T devient sensibilisé par son premier contact avec un antigène spécifique. L'exposition subséquente à l'antigène stimule une foule d'activités chimiques et mécaniques, toutes conçues pour détruire ou inactiver l'antigène incriminé. Certains des lymphocytes T sensibilisés se combinent avec l'antigène pour le désactiver, tandis que d'autres s'efforcent de détruire l'organisme envahisseur par invasion directe ou libération de facteurs chimiques. Ces facteurs chimiques, par leur influence sur les macrophages et les lymphocytes non sensibilisés, renforcent l'efficacité de la réponse immunitaire.

Parmi les facteurs chimiques les plus actifs se trouvent les lymphokines, qui sont des protéines puissantes et biologiquement actives. Leurs noms sont souvent descriptifs de leurs fonctions : ceux qui affectent directement les macrophages sont le facteur chimiotactique des macrophages, qui attire les macrophages vers le facteur d'inhibition de la migration du site d'invasion, qui provoque les macrophages restent sur le site d'invasion et le facteur d'activation des macrophages, qui stimule les activités métaboliques de ces grandes cellules et améliore ainsi leur capacité à ingérer les envahisseurs étrangers.

Un autre facteur, une protéine appelée interféron, est produit par les cellules de l'organisme, en particulier les lymphocytes T, à la suite d'une infection virale ou en réponse à une grande variété d'inducteurs, tels que certains agents infectieux non viraux et des polymères synthétiques.

Une partie de la population de lymphocytes T est transformée en cellules tueuses par le facteur de transformation des lymphocytes (facteur blastogénique). Ces lymphocytes activés produisent une lymphotoxine ou une cytotoxine qui endommage les membranes cellulaires des antigènes, provoquant leur rupture.

Afin d'assurer un approvisionnement suffisant en lymphocytes T, deux facteurs sont à l'œuvre : le facteur de transformation des lymphocytes stimule les lymphocytes qui ont déjà subi une conversion en lymphocytes T sensibilisés, de sorte qu'ils augmentent leur nombre par division cellulaire répétée et formation de clones en l'absence de antigènes, le facteur de transfert se charge de sensibiliser les lymphocytes qui n'ont pas été exposés à l'antigène.

Il est évident que la réponse immunitaire provoque une activité intensive sur le site d'invasion, ce n'est pas seulement l'agent pathogène qui est détruit, mais invariablement, il y a la mort ou des dommages à certains tissus normaux.

Interactions entre les deux systèmes. Il existe plusieurs domaines dans lesquels les systèmes cellulaire et humoral interagissent et améliorent ainsi l'efficacité de la réponse immunitaire globale. Par exemple, un sous-produit de l'activité enzymatique du système du complément agit comme un facteur chimiotactique, attirant les lymphocytes T et les macrophages vers le site d'invasion. Dans un autre exemple, bien que les lymphocytes T ne soient pas requis pour la production d'anticorps, il existe une production optimale d'anticorps après interaction entre les lymphocytes T et B.

Pour une discussion sur les anomalies du système de réponse immunitaire, voir réponse immunitaire .

Immunité naturelle est une caractéristique génétique d'un individu et est due à l'espèce et à la race particulières auxquelles on appartient, à son sexe et à sa capacité individuelle à produire des corps immunitaires. Tous les humains sont immunisés contre certaines maladies qui affectent les animaux des espèces inférieures, les mâles sont plus résistants à certains troubles que les femelles, et vice versa. Les personnes d'une race sont plus sensibles à certaines maladies que celles d'une autre race qui ont été exposées aux agents infectieux au cours des générations successives. La capacité individuelle d'une personne à produire des corps immunitaires, et ainsi à éloigner les agents pathogènes, est influencée par son état de santé physique, son état nutritionnel et sa réponse émotionnelle au stress.

Pour qu'un individu acquière une immunité, son corps doit être stimulé pour produire ses propres composants de réponse immunitaire (immunité active) ou ces substances doivent être produites par d'autres personnes ou animaux puis transmises à la personne (immunité passive). Immunité active peut être établi de deux manières : en ayant la maladie ou en recevant des agents pathogènes et des toxines modifiés. Lorsqu'un individu est exposé à une maladie et que les organismes pathogènes pénètrent dans le corps, la production d'anticorps est initiée. Après la guérison de la maladie, les cellules mémoire restent dans le corps et se tiennent prêtes à se défendre contre une invasion future. Il est possible, grâce à l'utilisation de vaccins, de bactérines et de toxines modifiées (toxoïdes), de stimuler la production d'anticorps spécifiques sans avoir une attaque de la maladie. Ce sont des moyens artificiels par lesquels un individu peut acquérir une immunité active.

Parfois, il est souhaitable de fournir des corps immunitaires "prêts à l'emploi", comme dans les cas où le patient a déjà été exposé à l'antigène, présente les symptômes de la maladie et a besoin de renforts pour aider à atténuer ses effets nocifs. Exemples de conditions pour lesquelles un individu peut recevoir de telles Immunité passive comprennent le tétanos, la diphtérie et une morsure de serpent venimeux. Le patient reçoit un sérum immun, qui contient de la gammaglobuline, des anticorps (y compris une antitoxine) produits par l'animal sur lequel le sérum a été prélevé.

Il n'est pas toujours nécessaire que le patient souffre réellement de la maladie et présente ses symptômes avant que l'immunité passive ne soit fournie. Dans certains cas où une exposition à un agent infectieux est suspectée, des corps immunitaires peuvent être administrés pour éviter une attaque à part entière ou au moins pour en réduire la gravité.

Une autre façon d'acquérir passivement l'immunité est de traverser la barrière placentaire du fœtus à la mère. L'anticorps maternel ainsi acquis sert de protection au nouveau-né jusqu'à ce qu'il puisse établir activement son immunité par lui-même. Bien que l'immunité humorale puisse être acquise de cette manière, l'immunité cellulaire ne le peut pas.


Résultats

Fréquences cellulaires et polarisation des cellules T après traitement avec L. plantarum Souches

Dans les échantillons de sang périphérique, nous n'avons pas observé de différences dans les fréquences des cellules CD3 + totales, des cellules CD3 + CD4 + (naïve ou mémoire), ou de la mémoire activée CD3 + CD4 + cellules après traitement avec l'un des L. plantarum souches. Cependant, le pourcentage de cellules CD4 + Foxp3 + a été significativement diminué après le traitement par placebo et CIP48, mais pas après le traitement par TIFN101 (Figure 1). De plus, bien que nous n'ayons observé aucun effet avec le traitement à l'indométacine sur les cellules CD3 + CD8 + (naïve et mémoire), les cellules mémoire activées présentaient une diminution statistiquement significative après le traitement CIP48 (p < 0,05) (Figure 2).

Figure 1. Effets de trois Lactobacillus plantarum sur la fréquence des populations de lymphocytes T CD4 + dans la circulation systémique. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. Des différences statistiquement significatives ont été déterminées en utilisant des Student’s recto-verso t-tests. UNE p- la valeur π.05 a été considérée comme statistiquement significative. UNE p-value π.1 a été considérée comme une tendance statistique.

Figure 2. Effets de trois Lactobacillus plantarum sur la fréquence des populations de lymphocytes T CD8 + dans la circulation systémique. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. Des différences statistiquement significatives ont été déterminées en utilisant des Student’s recto-verso t-tests. UNE p- la valeur π,05 a été considérée comme statistiquement significative. UNE p-value π.1 a été considérée comme une tendance statistique.

Le traitement n'a pas influencé les pourcentages de cellules NK ou de cellules NKT. Il n'y a pas eu non plus de changement dans les pourcentages des sous-types de cellules NK (c. L. plantarum traitements (résultats non présentés).

La polarisation des lymphocytes T a été étudiée après trois types de stimulation des lymphocytes T : (i) stimulation polyclonale non spécifique avec PMA/Ca 2+ ou superantigène Staphylococcus aureus-entérotoxine B (SEB) pour étudier si la réactivité totale a été influencée par L. plantarum traitement, (ii) la stimulation avec un vaccin-antigène (TT) précédemment administré pour étudier la stimulation de réponses mnésiques spécifiques, et (iii) la stimulation avec des extraits cellulaires du L. plantarum souches afin de déterminer si des réponses immunitaires spécifiques contre les L. plantarum ont été stimulés.

Après stimulation non spécifique avec PMA/Ca-ionophore ou SEB, nous avons quantifié le pourcentage de cellules Th positives IFN & x003B3, IL-4, IL-17 ou IL-21 et de cellules Th mémoire. Traitement avec un placebo ou l'administration L. plantarum souches n'ont pas influencé la production de cytokines de la population totale de cellules Th ou de cellules mémoire Th après stimulation non spécifique avec PMA/Ca-ionophore. Bien qu'aucune différence n'ait été trouvée après la stimulation SEB dans la production de cytokines par la population totale de cellules Th après les trois L. plantarum traitements (résultats non montrés), nous avons observé des différences dans la production de cytokines des cellules mémoire Th après L. plantarum traitement. Après stimulation avec SEB, nous avons observé une diminution du pourcentage de cellules Th mémoire activées productrices d'IL-17 après traitement avec CIP48 et un pourcentage accru de cellules Th mémoire activées productrices d'IL-17 après traitement avec TIFN101 (Figure 3). De plus, le pourcentage de cellules Th mémoire activées productrices d'IFN a également augmenté après le traitement par TIFN101 (Figure 3).

figure 3. Effets de trois Lactobacillus plantarum souches sur la fréquence de production d'IL-21, IL-17, IL-4 et IFN-γ Staphylococcus aureus Superantigène de l'entérotoxine B (SEB) stimulé par les cellules mémoire CD45RO + Th. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. Des différences statistiquement significatives ont été déterminées en utilisant des Student’s recto-verso t-tests. UNE p- la valeur π.05 a été considérée comme statistiquement significative. UNE p-value π.1 a été considérée comme une tendance statistique.

Traitement avec L. plantarum les souches ont également modulé la production de cytokines suite à une stimulation plus spécifique par TT (Figure 4). Après le traitement TIFN101, le pourcentage d'IL-17 et le pourcentage de cellules Th mémoire productrices d'IFN-γ ont été significativement augmentés, alors qu'aucun effet sur la production de cytokines par les cellules Th mémoire après stimulation TT n'a été observé avec l'autre L. plantarum souches.

Figure 4. Effets de trois Lactobacillus plantarum souches sur la fréquence des cellules mémoire-CD45RO + Th à mémoire stimulée par l'anatoxine tétanique IL-21, IL-17, IL-4 et IFN-γ. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. Des différences statistiquement significatives ont été déterminées en utilisant des Student’s recto-verso t-tests. UNE p- la valeur π.05 a été considérée comme statistiquement significative. UNE p-value π.1 a été considérée comme une tendance statistique.

Enfin, nous avons stimulé des échantillons de sang humain avec des extraits cellulaires de la L. plantarum souche que les volontaires avaient consommée dans l'étude (Figure 5). Nous avons observé que les sujets traités par WCFS présentaient une tendance à une augmentation de la réponse IL-17 après stimulation avec des extraits cellulaires WCFS. Les autres cytokines n'ont pas été affectées après ce traitement. Il n'y avait aucune différence dans la production de cytokines chez les sujets traités avec CIP48, lorsque leurs échantillons de sang ont été stimulés avec un extrait cellulaire CIP48. Lorsque les sujets ont été traités avec TIFN101, leurs cellules mémoire activées présentaient une augmentation de la production d'IL-17 et d'IFN-γ suite à une stimulation avec un extrait cellulaire TIFN101.

Figure 5. Effets de trois Lactobacillus plantarum souches sur la fréquence des cellules Th IL-21, IL-17, IL-4 et IFN productrices de mémoire CD45RO + stimulées avec des extraits de cellules bactériennes, correspondant à la souche consommée. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. Des différences statistiquement significatives ont été déterminées en utilisant des Student’s recto-verso t-tests. UNE p- la valeur π.05 a été considérée comme statistiquement significative. UNE p-value π.1 a été considérée comme une tendance statistique.

Réponse transcriptionnelle dans la muqueuse duodénale lors de l'exposition à L. plantarum Souches

Des profils d'expression génique différentiels ont été trouvés dans la muqueuse intestinale stressée des sujets consommant chaque souche bactérienne 315 gènes ont été régulés de manière différentielle avec L. plantarum WCFS, 390 avec CIP48 et 779 avec TIFN101, par rapport à l'intervention placebo (Figure 6A). Parmi ces gènes, les différentes souches bactériennes ne partageaient qu'un nombre relativement faible de gènes régulés à la hausse et à la baisse (figures 6B, C, respectivement). Les gènes partagés étaient principalement impliqués dans les fonctions cellulaires générales et le métabolisme.

Figure 6. Organigramme de l'analyse des puces à ADN (UNE) et le nombre de gènes uniques régulés dans les biopsies intestinales humaines après consommation de trois Lactobacillus plantarum souches [L. plantarum WCFS1 (WCFS), L. plantarum CIP104448 (CIP48), L. plantarum TIFN101 (TIFN101)]. Intensité 㸠 sur au moins cinq puces, plage interquartile Ϡ.2, au moins sept sondes par gène. Diagrammes de Venn du nombre de régulés à la hausse (B) et régulé à la baisse (C) gènes dans les biopsies intestinales après consommation de L. plantarum et l'indométacine.

Les 10 gènes les plus fortement régulés à la hausse ou à la baisse sont répertoriés dans les tableaux 1𠄳. Parmi les gènes les plus induits après la consommation de TIFN101, 80 % sont liés à l'immunité : immunoglobuline lambda variable 6�, ensemble V putatif et immunoglobuline contenant la protéine 6-like, immunoglobuline lambda variable 7�, facteur de régulation de l'interféron 4, GDNF famille, CD27, CD79a et activateur du plasminogène. WCFS et TIFN101 partageaient la régulation négative de six petits ARN nucléolaires, c'est-à-dire snoRNA (H)C/D(ACA) box 6, 14b, 53, 57, 60, 388, tandis que CIP48 avait un profil complètement différent de régulation positive et négative.

Tableau 1. Lactobacillus plantarum WCFS1 (WCSF): 10 gènes les plus régulés à la hausse et à la baisse.

Tableau 2. Lactobacillus plantarum CIP104448 (CIP48): 10 gènes les plus régulés à la hausse et à la baisse.

Tableau 3. Lactobacillus plantarum TIFN101 (TIFN101): 10 gènes les plus régulés à la hausse et à la baisse.

Pour identifier des facteurs de transcription spécifiques et identifier les voies régulées par les souches, une IPA a été réalisée (Figure 7). TIFN101 a induit plus de changements que CIP48 et WCSF1 dans l'intestin stressé par les AINS. L'ensemble le plus important de gènes cibles dans le groupe TIFN101 était des gènes liés à la réponse immunitaire. TIFN101 a régulé à la hausse MHC-IIα, tandis que CIP48 et WCFS ont régulé à la baisse MHC-IIβ (Figure 8). Une autre voie qui pourrait contribuer aux réponses améliorées dans TIFN101 est la régulation à la hausse des gènes impliqués dans l'extravasation des leucocytes (Figure 9). TIFN101 a amélioré l'expression de RAPL, qui est une GTPase impliquée dans la régulation de l'affinité de l'intégrine. Parallèlement, une régulation à la hausse des molécules d'adhésion essentielles telles que ICAM-1 et Cadherin 5 a été observée, illustrant la régulation à la hausse des voies de migration des cellules immunitaires par TIFN101. En outre, une certaine régulation de l'extravasation des leucocytes a été observée avec CIP48 et WCFS. Cependant, il était beaucoup moins prononcé que pour l'intervention TIFN101.

Figure 7. Les voies cellulaires sont significativement plus modulées après consommation de l'un ou l'autre Lactobacillus plantarum TIFN101 (bleu foncé, colonne de gauche) qu'après consommation de L. plantarum CIP104448 (bleu clair, colonne du milieu) ou L. plantarum WCFS1 (cyan, colonne de droite). La signification statistique de la modulation de la voie a été calculée passant par un test exact de Fisher à queue droite dans l'analyse de la voie de l'ingéniosité et représenté par &# x02212log (p-value) −log les valeurs dépassant le seuil représenté étaient significatives (p < 0,05).

Figure 8. Régulation des gènes impliqués dans la présentation de l'antigène dans l'intestin stressé par des anti-inflammatoires non stéroïdiens après consommation de l'un ou l'autre Lactobacillus plantarum TIFN101 (UNE), L. plantarum CIP104448 (B), ou L. plantarum WCFS1 (C). Red indicates upregulation while green depicts downregulation of the specific gene. TIFN101 upregulated MHC-IIα while CIP48 and WCFS1 downregulated MHC-IIβ.

Figure 9. Regulation of genes involved in leukocyte extravasation pathways in non-steroidal anti-inflammatory drug-stressed intestine after consumption of either Lactobacillus plantarum TIFN101 (UNE), L. plantarum CIP104448 (B), ou L. plantarum WCFS1 (C). Red indicates upregulation while green depicts downregulation of the specific gene.

Differential Gene Content Profiles between the Three L. plantarum Souches

Lactobacillus plantarum strains CIP48 and TIFN101 were sequenced, annotated, and compared with the genome (chromosome and plasmids) of L. plantarum WCFS1 (35, 36). A total of 3,010 OGs were assigned to the chromosome, based on the ordering of contigs to the template WCFS genome. The three genomes shared 2,455 of the 3,010 chromosomal OGs (㶁.5%), which is defined as the core genome for this study. Figure 10 presents the shared and genes and contigs of the L. plantarum souches. When the contigs and OGs/genes are included that do not match to the WCFS chromosome, higher numbers of unique genes were found for the CIP48 and TIFN101 genomes. Many of these extra unique genes are on plasmids (Table S2 in Supplementary Material). All unique genes for L. plantarum TIFN101 and L. plantarum CIP104448 compared to WCFS1 are listed in Tables S3 and S4 in Supplementary Material, and all absent genes in the two strains are listed in Tables S5 and S6 in Supplementary Material, respectively, as these are potential candidate genes for the biological effects of the two strains. L. plantarum CIP48 lacks the complete plantaricin biosynthesis gene cluster, a large set of genes adjacent to this cluster (i.e., OGs 334�), and the entire gene cluster for EPS biosynthesis. L. plantarum TIFN101 is missing some genes associated with plantaricin biosynthesis as well as genes for exopolysaccharide biosynthesis, many sugar utilization cassettes, and two large LPXTG-anchored mucus-binding proteins (Tables S7A,B in Supplementary Material).

Figure 10. Venn diagram of shared and unique genes in all contigs of Lactobacillus plantarum strains [L. plantarum WCFS1 (WCFS), L. plantarum CIP104448 (CIP48), L. plantarum TIFN101]. The smaller numbers in italics represent ortholog groups that do not match to the chromosome of strain WCFS. These numbers do not include the putative prophage genes in each genome.


Principales caractéristiques

  • Comprehensive coverage: at 4 volumes and over 1,700 entries this is the largest Genetics reference work currently available
  • Complete, up-to-date information
  • Initial online access to the online version, which includes fully searchable text and numerous hyperlinks to related sites
  • Cross-references to related articles within the Encyclopedia
  • 2800 pages two-color printing throughout text and figures color plate sections also included

Résultats

A total of 18 skin biopsies were performed, including six lesional, six non-lesional, and six healthy controls (Supplemental Table 1). The average AD participant age was 51.8 (SD: 15.0) years, and 83.3% of participants were female. All participants identified as AA. Half of the AD participants self-reported severe itch, while the other half reported moderate itch as per the VRS. All controls reported no itch.

H&E stained tissue samples for lesional and non-lesional AD skin are shown in Fig. 1 patterns of psoriasiform and spongiotic dermatitis are observed in lesional AD skin. The epidermis of AD lesional skin averaged 101.67 (SD: 37.16) micrometers in thickness, significantly greater than the control skin epidermis, which averaged 46.67 (SD: 7.45) micrometers (p = 0.03) (Supplemental Figure 1A). Lesional skin received an average general inflammation grade of 1.67 (SD: 0.47), significantly greater than the average grade of 0.83 (SD: 0.37) of non-lesional skin (p = 0.04) and 0.17 (SD: 0.37) of control skin (p = 0.001). The average non-lesional skin grade was also significantly greater than the control skin grade (p = 0.03) (Supplemental Figure 1B).

H&E of AD lesional and non-lesional skin. Magnification at × 4 and × 10 demonstrating psoriasiform and spongiotic dermatitis in lesional skin.

Sequencing of mRNA revealed variable expression of several genes among AD lesional, AD non-lesional, and healthy control skin samples. A visualization of the mRNA expression profile of the DEGs between AD lesional and healthy control skin is shown in Fig. 2A. There were 279 DEGs between lesional and non-lesional skin (L/NL), 349 between lesional and control skin (L/C), and 103 between non-lesional and control skin (NL/C). Of the DEGs identified, there were 83 in common between L/NL and L/C, 83 between L/NL and NL/C, and 7 between L/C and NL/C (Fig. 2B). Between lesional and non-lesional skin, the Th1, Th2, Th17, Th22 pathway-related genes that were differentially expressed included S100A7, S100A8, S100A9, SERPINB4, CCL17, CCL18, CXCL10, and IL4R (Fig. 2C). Between lesional and control skin, the Th1, Th2, Th17, Th22 pathway-related that were differentially expressed included S100A7, S100A8, S100A9, SERPINB4, CCL26, IL4R, IRF1, and CCL18 (Fig. 2D). In contrast, between non-lesional and control skin, there were no Th1, Th2, Th17, Th22 pathway-related genes that were differentially expressed.

(UNE) Heatmap of gene expression by RNA-seq for differentially expressed genes (DEGs) between AD lesional vs. matched healthy control samples, where red is higher expression and blue is lower expression DEGs defined as genes with a log base two fold change value less than -1 or greater than 1 and FDR adjusted p-value less than 0.05. (B) Venn diagram of DEGs for AD lesional samples, AD non-lesional samples, and matched healthy control samples. (C) AD lesional vs. non-lesional volcano plot. () AD lesional vs. control volcano plot. NS: not significant, FC: fold change, Log2FC: significant by Log2FC greater than 1 or less than − 1, valeur p: significant by adjusted p-value < 0.05 p-value and Log2FC: significant by both adjusted p-value < 0.05 and Log2FC greater than 1 or less than − 1 heatmap was created with R version 4.0.2 (R Statistical Software) using the pheatmap package (https://cran.r-project.org/web/packages/pheatmap/index.html).

GSVA for major immune pathways showed several patterns of immune polarization (Fig. 3). There was significant Th2, Th17, IL-17 upregulation in lesional skin compared to non-lesional (p = 0.006, p = 0.002, p = 0.04, respectively) and healthy skin (p = 0.003, p = 0.009, p = 0.03, respectively). Furthermore, Th1 and Th22 upregulation was observed in lesional versus healthy controls (p = 0.03 and p = 0.04, respectively) (Fig. 3). Differences in IL-1, IL-6, IL-12, and IL-13 related pathways did not reach statistical significance (Fig. 3). The GeneMANIA network provides a visualization of the shared protein domains and physical interactions of genes in the Th1, Th2, Th17, and Th22 pathways (Figs. 4, 5).

Gene set variation analyses (GSVA) for major immune pathways. *p < 0.05 and **p < 0.01 (n = 6 for each condition). Th1, Th2, Th17, Th22, and IL-17 signatures were upregulated in lesional skin.

Heatmap of Th1-, Th2-, Th17-, Th22- related genes by mRNA-seq in AD lesional (L), AD non-lesional (NL), and matched healthy control (H) skin samples. Upregulation and downregulation denoted by red and blue, respectively. Heatmaps were created with R version 4.0.2 (R Statistical Software) using the pheatmap package (https://cran.r-project.org/web/packages/pheatmap/index.html).

GeneMANIA functional association gene network for Th1-, Th2-, Th17-, Th22- related genes. For connecting lines, purple denotes physical interactions and red denotes shared protein domains.

Gene ontology (GO terms) analysis of DEGs revealed enrichment of a diverse set of GO terms. The most enriched terms for upregulated DEGs of lesional versus non-lesional skin included adaptive immune response based on somatic recombination of immune receptors built from immunoglobulin superfamily domains (FDR 1.16 × 10 –16 ), B cell-mediated immunity (FDR 3.02 × 10 –15 ), and lymphocyte-mediated immunity (FDR 3.39 × 10 –15 ). The most enriched terms for upregulated DEGs for lesional as compared to control skin included keratinization (FDR 3.07 × 10 –7 ), keratinocyte differentiation (FDR 4.52 × 10 –7 ), and cornification (FDR 5.51 × 10 –7 ). The most enriched terms for downregulated DEGs of lesional versus control skin included a multicellular organismal process (FDR 3.97 × 10 –4 ), anatomical structure development (FDR 4.74 × 10 –3 ), and developmental process (FDR 9.03 × 10 –3 ). The most enriched terms for downregulated DEGs of non-lesional versus control skin included B cell-mediated immunity (FDR 1.18 × 10 –17 ), immunoglobulin mediated immune response (FDR 1.20 × 10 –17 ), and humoral immune response mediated by circulating immunoglobulin (FDR 1.36 × 10 –17 ) (Supplemental Tables 2–5).

In the population-level of analysis, a subset of AA and white AD patients had laboratory values for ESR (AA, n = 832 white, n = 2048), CRP (AA, n = 592 white, n = 1398), ferritin (AA, n = 737 white, n = 1312), and eosinophils (AA, n = 4573 white, n = 9984). The mean age of AD and control patients was 29.9 years (SD: 21.1) and 66% were female.

As shown in Fig. 6, compared to age-, sex-, and race-matched controls, AA AD patients had higher values of CRP (FC 1.30, p = 0.04), ferritin (FC 1.65, p = 0.002), and blood eosinophils (FC 1.62, p < 0.001). Compared to white control patients, white AD patients had higher CRP (FC 1.32, p = 0.003) and blood eosinophils (FC 1.44, p < 0.001). Compared to white AD patients, AA AD patients had higher values of ESR (FC 1.64, p < 0.001), CRP (FC 1.32, p = 0.04), ferritin (FC 1.60, p = 0.002), and blood eosinophils (FC 1.07, p < 0.001).

Population-level analysis from TriNetX: mean values for systemic inflammatory markers in AA and white AD and control patients. Error bars represent standard error of the mean. FC fold change.


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Discussion

To date, little is known of the recipient immune mechanisms responsible for IgG antiplatelet antibody production. Previous results of experiments have suggested that transfused platelets first interact with and stimulate innate immune responses such as NO production, which eventually culminates in the production of IgG antidonor antibodies by the adaptive immune system. 5-7 On this basis, we further studied the nature of these innate responses and how they may be linked with adaptive immunity. Our results suggest that within 24 hours of the initial transfusion, donor platelets stimulate recipient asialo GM1-positive NK cells to secrete IFN-γ. This cytokine response correlated with in vitro splenic NO-mediated cytotoxicity and was negatively regulated by recipient CD8 + T cells that suppressed the IFN-γ production. This suggests that NK cells of the recipient's innate immune system can be targeted for manipulation of antiplatelet immunity.

Previous results indicated that the recipient's MHC class I antigen processing pathways play an important role in suppressing Th1-associated allogeneic platelet immunity. 7 We tested this by depleting recipient mice of CD8 + T cells and then transfusing the mice with allogeneic platelets. There was a significant enhancement of Th1-associated IgG2a isotypes and suppressed Th2-associated IgG1 isotypes that correlated with an early and enhanced IFN-γ response in CD4 lymphocytes (Figure 2). These results suggest that recipient CD8 + T cells actively suppress Th1-associated IgG antiplatelet immunity by reducing IFN-γ production and are analogous to previous studies using whole blood transfusions. 15-18 For example, Douillard et al 17 have shown that CD8 + T cells play a role in the induction of allograft tolerance by donor-specific whole blood transfusion and this may be mediated by reducing Th1 cytokines, particularly IFN-γ. 18 Taken together, these results suggest that even in different transfusion settings (eg, platelets versus whole blood), recipient CD8 + T cells are responsible for suppressing adaptive immune responses such as IgG antiplatelet immunity.

The mechanisms of how CD8 + T cells suppress IgG antiplatelet immunity are unknown. With respect to the recognition patterns of T cells, recipient CD8 + T cells could potentially be stimulated either indirectly via presentation of allogeneic platelet peptides on recipient MHC class I molecules or directly by recognizing intact MHC molecules on the donor platelet's surface. However, Gouttefangeas et al 19 have shown that platelets cannot stimulate cytotoxic T lymphocyte allocytotoxicity by the direct pathway in vitro and our previous results suggest that recipient MHC class I processing pathways are important in regulating antiplatelet immunity. 7 These results suggest that the CD8 + T-cell-mediated immunosuppression may be stimulated via the indirect pathway of T-cell recognition. We are currently studying this.

The early and enhanced IFN-γ response in CD4 lymphocytes in CD8-depleted recipients led us to examine the role that NK cells might play in IgG antiplatelet immunity. We found that an asialo GM1-positive NK cell population was responsible for the early IFN-γ production and this response was essential for the generation of NO-dependent cytotoxicity and the production of IgG antiplatelet antibodies (Figures 2, 5, and 6). These data suggest that antiplatelet adaptive immune responses are ultimately stimulated and regulated by signals from NK cells of the innate immune system. NK cells represent a key component of the innate immune response and have been shown to mediate graft rejection in mice following bone marrow 20,21 or skin transplantation. 22 Furthermore, NK cell-derived IFN-γ has been shown to be responsible for other immune mechanisms, such as the regulation of IgG isotype production during in vivo 23 and in vitro 24 immune responses. The effects of IFN-γ on IgG isotype selection may have an advantage in clearing allogeneic platelets because IgG2a antibodies can additionally fix complement. 25 It is not, however, clear how recipient NK cells interact with transfused allogeneic platelets in order to stimulate IFN-γ production, although Nieswandt et al 26 have demonstrated that platelets can inhibit NK-mediated cytolysis independently of platelet MHC class I molecules. Taken together, the present results suggest that methods to reduce NK cell-derived IFN-γ production may be effective in significantly suppressing platelet immunity.

In summary, IgG antidonor platelet immunity in BALB/c mice is dependent on an early recipient NK cell-derived IFN-γ response that is negatively regulated by CD8 + T cells. Our data reveal a novel mechanism by which early recipient innate NK cell responses significantly influence subsequent adaptive immune response directed against transfused donor platelet antigens. They suggest that recipient innate immune mechanisms represent a potential therapeutic target for reducing platelet immunogenicity.

Prepublished online as Du sang First Edition Paper, December 4, 2003 DOI 10.1182/blood-2003-10-3552.

Supported by grants from the Canadian Blood Services R&D Fund and the Canadian Institutes of Health Research. E. Sayeh was the recipient of a Post Doctoral Fellowship from the Canadian Blood Services.