[en] Tuberculosis (TB) is one of the leading causes of infectious death worldwide, and a deeper knowledge in the intricate immune response against the causative agent, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is necessary if we want to improve current diagnostic and therapeutic efforts. This thesis investigates the presence of biomarkers of protection and disease in peripheral blood and lung samples, looking into changes on the expression of cell surface markers or on the presence of certain cell populations from the immune response against Mtb. In this work we combine projects that analyze data from human and mouse samples. The human blood samples, collected from participants with latent infection or TB disease at the beginning and end of treatment, allowed us study via conventional flow cytometry the expression of immune cell maturation and activation biomarkers on lymphocytes after mycobacterial antigen re-exposure. Our results demonstrate that the levels of expression from these biomarkers are able to characterize LTBI and TB disease and correlate with treatment success, confirming the great potential of the assay as a TB biomarker. On the other hand, murine lung and blood tissue from a C57BL/6J mouse model that was aerogenically infected with a low dose of Mtb, gave us the opportunity to perform a deep immune profiling of the local and systemic immune response via spectral cytometry. Our data shows an accumulation of a protective subset of cells, the tissue resident memory cells, in the lung parenchyma, together with Th CD4 cells and other cell types linked to reduced inflammatory profiles. Additionally, unsupervised multiparametric analyses highlights how highly compartmentalized the immune response is after BCG vaccination, triggering pro-inflammatory Th17 activity in the blood and a more moderate T cell response with increase in activated B cells in the lung. Alternative strategies of BCG vaccination, such as exposing it to the Alveolar Lining Fluid of the humans, further enhanced some of the immune mechanisms elicited by BCG vaccination. This thesis also includes a chapter revolving on the characterization of the immune system at physiological conditions of a novel mouse model, the Collaborative Cross (CC), that allows to study the genetic contributions to Mtb susceptibility and BCG protection mechanisms, revealing their high heterogeneity and their generally lower presence of mature and active immune cell populations compared to C57BL/6J. These findings underscore the potential of CC mice for addressing disease resistance and vaccine efficacy in future TB studies exploring a selection of CC strains of interest. The studies described in this thesis help close the gap in the field of TB diagnostics and immunology.

[es] La tuberculosis (TB) es una de las principales causas de muerte a nivel mundial por infección por un único patógeno. Tener mayor conocimiento sobre la respuesta inmune que provoca el agente etiológico de la enfermedad, Mycobacterium tuberculosis (Mtb), es necesario para mejorar el diagnóstico y la terapia para la tuberculosis. Esta tesis explora la presencia de biomarcadores protección y enfermedad en muestras de sangre periférica y pulmón, investigando cambios en la expresión de biomarcadores celulares o en la presencia de ciertas poblaciones celulares típicas de la respuesta inmune contra Mtb. En este trabajo se combinan proyectos que analizan datos de muestras humanas y de ratón. Las muestras de sangre humana, provenientes de individuos con infección latente o enfermedad tuberculosa al inicio y al final del tratamiento, nos permitieron estudiar mediante citometría de flujo convencional la expresión de biomarcadores de maduración y activación celular en linfocitos tras su re-exposición a antígenos micobacterianos. Nuestros resultados demuestran que los niveles de expresión de estos biomarcadores son capaces de caracterizar la infección latente por tuberculosis (LTBI) y la enfermedad tuberculosa, y se correlacionan con el éxito del tratamiento, confirmando su gran como biomarcador de la TB. Por otro lado, las muestras de tejido pulmonar y sangre de ratones C57BL/6J infectados por exposición inhalatoria con Mtb nos brindaron la oportunidad de realizar un perfil inmunológico profundo de la respuesta inmune local y sistémica mediante citometría espectral. Nuestros datos muestran una acumulación de un subconjunto protector de células, las células de memoria residentes en tejidos, en el parénquima pulmonar, junto con células Th CD4 y otros tipos celulares vinculados a perfiles inflamatorios reducidos. Además, los análisis multiparamétricos no supervisados destacan la alta compartimentalización de la respuesta inmune después de la vacunación con BCG, desencadenando actividad proinflamatoria de células Th17 en sangre y una respuesta de células T más moderada, con un aumento de células B activadas, en el pulmón. Estrategias alternativas de vacunación con BCG, como la exposición al líquido alveolar humano, potenciaron aún más algunos de los mecanismos inmunitarios inducidos por la vacunación con BCG. Esta tesis también incluye un capítulo dedicado a la caracterización del sistema inmunológico en condiciones fisiológicas de un nuevo modelo murino, el Collaborative Cross (CC), que permite estudiar las contribuciones genéticas a la susceptibilidad a Mtb y los mecanismos de protección de la vacuna BCG, revelando su alta heterogeneidad y una presencia generalmente menor de poblaciones de células inmunes maduras y activas en comparación con los ratones C57BL/6J. Estos hallazgos subrayan el potencial de los ratones CC para abordar la resistencia a enfermedades y la eficacia de las vacunas en estudios futuros de TB, explorando una selección de cepas CC de interés. Los estudios descritos en esta tesis contribuyen a cerrar la brecha en el campo del diagnóstico y la inmunología de la TB.