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

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L’asthme équin est une maladie obstructive récurrente des voies respiratoires. De nombreux facteurs étiologiques ontété déterminés comme pouvant initier ou maintenir l’asthme équin sévère (AES), cependant l’exposition au foin restele facteur de risque principal. L’utilisation de traitements à base de corticoïdes sont efficaces en cas de crise maisinefficaces en l’absence de mesures sanitaires. Ainsi, depuis quelques années un dispositif permettant de « purifier »le foin à la vapeur a été développé, afin de diminuer la teneur en poussières et les antigènes microbiologiques présentsdans le foin. La physiopathologie de l’AES est complexe. Parmi les principaux acteurs de cette réponse immunitaire,les macrophages alvéolaires ont un rôle prédominant dans l’initiation et l’orientation de la réponse immunitaire. Ainsiétudier le rôle des macrophages des chevaux AES permettrait de mieux comprendre l’initiation de la réponseimmunitaire dans l’AES. Dans ce contexte, nous nous sommes interrogés sur l’influence du foin « à la vapeur » surla réponse immunitaire des chevaux AES lors d’un challenge in vivo et lors de la stimulation in vitro des macrophagesalvéolaires. Ainsi nous avons d’abord étudié la réponse systémique et locale des chevaux soumis à un challenged’exposition in vivo à du foin sec ou « à la vapeur ». La première partie de ce travail nous a permis d’observer uneffet bénéfique du foin « à la vapeur » sur le score de mucus trachéal des chevaux CTL et AES cependant nousn’avons pas observé un effet bénéfique significatif du foin « à la vapeur » sur la réponse cytologique et immunitaire.La deuxième partie du travail a permis d’étudier la réponse au foin « à la vapeur » à l’échelle des macrophagesalvéolaires. La microscopie en temps réel a mis en évidence des différences dans le comportement des macrophagesen réponse (1) à différents stimuli, (2) entre les chevaux AES et CTL, (3) entre les HDS provenant de foin sec ou defoin « à la vapeur ». La concentration en IL-1β était significativement plus élevée et la concentration en IL-10significativement plus faible chez les MA des chevaux AES comparés aux chevaux CTL. Une concentration en TNF-α plus élevée après stimulation in vitro a été observée chez les MA des chevaux AES et CTL. Cet état des lieux surla réponse des macrophages alvéolaires stimulés in vivo et in vitro pourra servir de base aux études futures nécessairespour conclure sur le rôle des MA dans le cas de l’AES. Cette triple approche à l’échelle du cheval, du poumon et dela cellule permet une vision globale de la réponse à un challenge d’exposition à du foin sec ou « à la vapeur » etpermet tout de même d’avoir un regard optimiste sur l’utilisation du foin « à la vapeur » pour les chevaux atteintsd’AES. / Equine asthma is a recurrent obstructive disease of respiratory tract. Several aetiologic factors are known to induceor maintain the severe equine asthma (sEA), however the hay exposure is the main risk factor. The use of treatmentswith corticoids are effective in case of crisis, but ineffective in the absence of sanitary measures. So, since severalyears a device allowing to purify the hay with steam was developed, in order to decrease the dust content and themicrobiological antigens within the hay. The pathophysiology of sEA is complex. Among the main actors of thisimmune response, the alveolar macrophages have an important role in the intiatiation and orientation of the immuneresponse. So, investigating the role of the equine alveolar macrophages of sEA horses would allow to betterunderstand the initiation of the immune response in the sEA. In this context, we focused on the influence of steamedhay on the immune response of sEA horses during an in vivo challenge and an in vitro stimulation of the alveolarmacrophages. First, we studied the systematic and local responses of horses submitted to an in vivo challengeexposure to dry and steamed hay. The first part of this work allowed us to show a beneficial effect of the steamedhay on the mucus tracheal score of sEA horses, however we did not observe any beneficial effect of the steamed hayon the cytological and immune response. The second part of the study allowed us to investigate the response of thealveolar macrophages to steamed hay. The real time microscopy showed differences in the behavior of macrophagesin response (1) to various stimuli, (2) between sEA and CTL horses (3) between HDS resulting from dry hay or fromsteamed hay. Moreover, the protein quantification of IL-1β was signifantly higher and the concentration of IL-10significantly lower in AM supernatant of sEA horses compared to CTL. The TNF-α concentration was higher on AMafter in vitro stimulation in sEA and CTL horses. These results on the alveolar macrophages reponse after both invivo challenge and in vitro stimulation, can be used as a basis for future studies in order to further characterize therole of AM in case of sEA. This triple approach on the horse, the lung and the cell scale allows a global vision of theresponse to an exposure challenge to dry or steamed hay and allows having an optimistic preliminary look on the useof the steamed hay for sEA horses.

Lors de la fécondation, le génome subit des transformations épigénétiques qui vont guider le développement et le phénotype de l’embryon. L'avènement des techniques de reprogrammation cellulaire, permettant la dédifférenciation d'une cellule somatique adulte, ouvre la porte à de nouvelles thérapies régénératives. Par exemple, les procédures de transfert nucléaire de cellules somatique (SCNT) ainsi que la pluripotence par induction (IP) visent à reprogrammer une cellule somatique adulte différentiée à un état pluripotent similaire à celui trouvé durant la fécondation chez l'embryon sans en impacter l'expression génique vitale au fonctionnement cellulaire. Cependant, la reprogrammation partielle est souvent associée à une mauvaise méthylation de séquences géniques responsables de la régulation des empreintes géniques. Ces gènes, étudiés chez la souris, le bovin et l'humain, sont exprimés de manière monoallélique, parent spécifique et sont vitaux pour le développement embryonnaire. Ainsi, nous avons voulu définir le statut épigénétique du gène empreinté H19 chez l'équin, autant chez le gamètes que les embryons dérivés de manière in vivo, SCNT ainsi que les cellules pluripotentes induites (iPSC). Une région contrôle empreinté (ICR) riche en îlots CpG a été observée en amont du promoteur. Couplé avec une analyse de transcrit parent spécifique du gène H19, nous avons confirmé que l'empreinte du gène H19 suit le modèle insulaire décrit chez les autres mammifères étudiés et résiste à la reprogrammation induite par SCNT ou IP. La déméthylation partielle de l'ICR observée chez certains échantillons reprogrammés n'était pas suffisante pour induire une expression biallélique, suggérant un contrôle des empreintes chez les équins durant la reprogrammation. / After fertilization, the animal genome undergoes a complex epigenetic remodeling that dictates the growth and phenotypic signature of the animal. The development of reprogramming methods using adult differentiated cells as the primordial genetic source has opened the door to new regenerative therapies for animals. Somatic cell nuclear transfer (SCNT) and induced pluripotency are two techniques which aim to reprogram a cell from its adult differentiated state to an embryonic-like pluripotency level, without impairing the expression of genes vital for the cellular function. Albeit promising, the mechanisms involved in these techniques remain only moderately understood. Partial reprogramming is frequently associated with irregular methylation of DNA sequences responsible for imprint regulation. These imprinted genes, mostly studied in rodents, cattle and humans, are expressed in a monoallelic parent-specific fashion and are vital for embryo growth. Hence, we aim to define the equine H19 imprinting control region (ICR) in gametes, in vivo and in SCNT derived embryos, as well as in induced pluripotent stem cells (iPSC). A CpG rich ICR was characterized upstream of the promotor using bisulfite treated DNA sequencing. Coupled with parent-specific gene expression analysis, we confirmed that the imprinted gene H19 is resistant to cellular reprogramming, and that partial demethylation of its ICR does not result in biallelic expression, suggesting that equine species have rigorous imprint maintenance during cellular reprogramming.

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L’ostéochondrite disséquante (OCD) est un défaut focal du processus d’ossification endochondrale en des sites spécifiques au niveau épiphysaire. Elle est caractérisée par la présence de fragments ostéochondraux pouvant se détacher de la surface articulaire. Cette maladie a un impact majeur sur les performances athlétiques des chevaux. Les deux hypothèses principales présentement véhiculées quant à sa pathogénie sont une nécrose ischémique du cartilage de croissance et une altération du métabolisme de la matrice de collagène de type II au sein du cartilage de croissance. Malgré de nombreuses années de recherche sur le sujet, plusieurs aspects de cette maladie demeurent inconnus. L’objectif de cette étude était de décrire le développement épiphysaire équin au niveau du membre pelvien à l’aide de l’imagerie médicale afin de déterminer si des variations du processus de maturation à certains sites pouvaient être un facteur prédisposant au développement de lésions d’OCD. Des membres pelviens de fœtus et de jeunes poulains ont été étudiés post-mortem. L’épiphyse du fémur distal, tibia distal et du talus ont été examinées par tomodensitométrie (CT) et résonnance magnétique 1.5 Tesla (IRM) dans le but de documenter le degré et le patron d’ossification, la régularité du front d’ossification, de même que le pourcentage du diamètre épiphysaire demeurant occupé par le complexe de cartilage articulaire-épiphysaire, et ce au niveau de certains sites prédéterminés. Les centres secondaires d’ossification (SOCs) ont été détectés pour la première fois à 7 mois de gestation (MOG) au niveau de l’épiphyse fémorale distale et à 8 MOG au niveau de l’épiphyse tibiale distale et du talus. À 8-9 MOG la lèvre latérale de la trochlée fémorale, la malléole médiale du tibia (MM) et la partie crâniale de la crête intermédiaire du tibia distal (DIRT(Cr)), tous des sites prédisposés à la maladie, avaient le plus haut pourcentage de cartilage de tous les sites évalués. Post-partum, le pourcentage de cartilage de la MM et de la DIRT(Cr) sont demeurés importants. Le CT et l’IRM ont su illustrer le développement épiphysaire équin et soutenir d’avantage le fait qu’un cartilage plus épais à certains sites articulaires pourrait avoir un rôle dans le développement de lésions d’OCD. / Osteochondrosis dissecans (OCD) is a focal failure of endochondral ossification of the epiphysis characterized by the presence of cartilage flaps and osteochondral fragments. This disease has a major impact on equine athletic performances. The two current principal hypotheses on etiopathogenesis are either an ischemic necrosis of growth cartilage or altered cartilage type II collagen metabolism. Despite years of research, many knowledge gaps on the etiology of this disease remain. The objective of this study was to image epiphyseal development in the equine pelvic limb to determine whether there was a variation in site maturation that could be a predisposing factor for OCD. Pelvic limbs (fetuses and foals) were studied post-mortem. The epiphyses of the distal femur, tibia and talus were scanned with computed tomography (CT) and 1.5 Tesla magnetic resonance imaging (MRI) to investigate the degree and pattern of ossification, the regularity of the ossification front and cartilage percentage (articular epiphyseal cartilage thickness as a percentage of total epiphyseal diameter) at predetermined sites. The secondary ossification centers (SOC) were first identified in the femoral epiphyses at 7 months of gestation (MOG), and both distal tibia and talus at 8 MOG. At 8-9 MOG the lateral trochlear ridge of the femur, medial malleolus of the tibia (MM), cranial part of the distal intermediate ridge of the tibia (DIRT(Cr)), all OCD susceptible sites, had the greatest cartilage percentage compared to all other sites assessed. Post-partum, the cartilage percentage of the MM and DIRT(Cr), common sites of OCD, remained high. CT and MRI images illustrate equine epiphyseal development and provide additional evidence that greater cartilage thickness at specific joint sites could play a role in the development of OCD.

Type II collagen, which gives the cartilage its tensile strength, is destroyed in osteoarthritis (OA). Cathepsin K is recognized as capable of cleaving type II collagen, however, the regulation of its activity in the cartilage is little known. Our hypothesis is that the activity of cathepsin K in cartilage is measured by an ELISA specific to cathepsin K cleavage site. A new specific ELISA (C2K77) was developed and tested by measuring the activity of the exogenous cathepsin K. The ELISA C2K77 was then used to measure the activity of the endogenous cathepsin K in equine articular cartilage explants cultured with or without stimulation (IL-1β, TNF-α, Oncostatin M (OSM) and LPS). Then the activity of cathepsin K was compared to that of MMPs (C1,2C ELISA) in the cartilage explants and in the freshly harvested cartilage. A significant difference was observed between normal cartilage and cartilage digested with cathepsin K (p˂0.01). There was no significant difference in the content of C2K77 between the control group and the groups stimulated while the content of C1,2C was increased by the combination of IL-1β and OSM (p = 0.002) and TNF-α and OSM (p˂0.0001). The new ELISA C2K77 demonstrates the ability to measure the activity of cathepsin K and revealed that there is a difference between the regulation of cathepsin K and MMP in articular cartilage. / Le collagène de type II, qui confère au cartilage articulaire sa résistance à la tension, est détruit dans l’arthrose. La cathepsine K est reconnue comme pouvant cliver le collagène de type II. Cependant, la régulation de son activité dans le cartilage est peu connue. Notre hypothèse est que l’activité de la cathepsine K dans le cartilage est mesurable par une ELISA spécifique au site de clivage de la cathepsine K. Une nouvelle ELISA spécifique (C2K77) a été développée et testée en mesurant l’activité de la cathepsine K exogène. L’ELISA C2K77 a ensuite été utilisée pour mesurer l’activité de la cathepsine K endogène dans des explants de cartilage articulaire équin mis en culture avec ou sans stimulations (IL-1β, TNF-α, oncostatine M (OSM) et le LPS). Puis l’activité de la cathepsine K a été comparée à celle des MMPs (avec l’ELISA C1,2C) dans les explants de cartilage et dans le cartilage fraichement récolté. Une différence significative a été observée entre le cartilage normal et le cartilage digéré avec la cathepsine K exogène (p˂0.01). Il n’y avait aucune différence significative dans la quantité de C2K77 entre le groupe control et les groupes stimulés tandis que la quantité de C1,2C a été augmenté par la combinaison de l’IL-1β et de l’OSM (p=0.002) et du TNF-α et de l’OSM (p˂0.0001). La nouvelle ELISA C2K77 démontre la capacité de mesurer l’activité de la cathepsine K et a permis de voir qu’il y a une différence entre la régulation de la cathepsine K et des MMPs.

L’ostéochondrite disséquante (OCD) est un défaut focal du processus d’ossification endochondrale en des sites spécifiques au niveau épiphysaire. Elle est caractérisée par la présence de fragments ostéochondraux pouvant se détacher de la surface articulaire. Cette maladie a un impact majeur sur les performances athlétiques des chevaux. Les deux hypothèses principales présentement véhiculées quant à sa pathogénie sont une nécrose ischémique du cartilage de croissance et une altération du métabolisme de la matrice de collagène de type II au sein du cartilage de croissance. Malgré de nombreuses années de recherche sur le sujet, plusieurs aspects de cette maladie demeurent inconnus. L’objectif de cette étude était de décrire le développement épiphysaire équin au niveau du membre pelvien à l’aide de l’imagerie médicale afin de déterminer si des variations du processus de maturation à certains sites pouvaient être un facteur prédisposant au développement de lésions d’OCD. Des membres pelviens de fœtus et de jeunes poulains ont été étudiés post-mortem. L’épiphyse du fémur distal, tibia distal et du talus ont été examinées par tomodensitométrie (CT) et résonnance magnétique 1.5 Tesla (IRM) dans le but de documenter le degré et le patron d’ossification, la régularité du front d’ossification, de même que le pourcentage du diamètre épiphysaire demeurant occupé par le complexe de cartilage articulaire-épiphysaire, et ce au niveau de certains sites prédéterminés. Les centres secondaires d’ossification (SOCs) ont été détectés pour la première fois à 7 mois de gestation (MOG) au niveau de l’épiphyse fémorale distale et à 8 MOG au niveau de l’épiphyse tibiale distale et du talus. À 8-9 MOG la lèvre latérale de la trochlée fémorale, la malléole médiale du tibia (MM) et la partie crâniale de la crête intermédiaire du tibia distal (DIRT(Cr)), tous des sites prédisposés à la maladie, avaient le plus haut pourcentage de cartilage de tous les sites évalués. Post-partum, le pourcentage de cartilage de la MM et de la DIRT(Cr) sont demeurés importants. Le CT et l’IRM ont su illustrer le développement épiphysaire équin et soutenir d’avantage le fait qu’un cartilage plus épais à certains sites articulaires pourrait avoir un rôle dans le développement de lésions d’OCD. / Osteochondrosis dissecans (OCD) is a focal failure of endochondral ossification of the epiphysis characterized by the presence of cartilage flaps and osteochondral fragments. This disease has a major impact on equine athletic performances. The two current principal hypotheses on etiopathogenesis are either an ischemic necrosis of growth cartilage or altered cartilage type II collagen metabolism. Despite years of research, many knowledge gaps on the etiology of this disease remain. The objective of this study was to image epiphyseal development in the equine pelvic limb to determine whether there was a variation in site maturation that could be a predisposing factor for OCD. Pelvic limbs (fetuses and foals) were studied post-mortem. The epiphyses of the distal femur, tibia and talus were scanned with computed tomography (CT) and 1.5 Tesla magnetic resonance imaging (MRI) to investigate the degree and pattern of ossification, the regularity of the ossification front and cartilage percentage (articular epiphyseal cartilage thickness as a percentage of total epiphyseal diameter) at predetermined sites. The secondary ossification centers (SOC) were first identified in the femoral epiphyses at 7 months of gestation (MOG), and both distal tibia and talus at 8 MOG. At 8-9 MOG the lateral trochlear ridge of the femur, medial malleolus of the tibia (MM), cranial part of the distal intermediate ridge of the tibia (DIRT(Cr)), all OCD susceptible sites, had the greatest cartilage percentage compared to all other sites assessed. Post-partum, the cartilage percentage of the MM and DIRT(Cr), common sites of OCD, remained high. CT and MRI images illustrate equine epiphyseal development and provide additional evidence that greater cartilage thickness at specific joint sites could play a role in the development of OCD.

Le microbiome bactérien constitue l’ensemble des bactéries retrouvées au sein d’un espace. Le rôle du microbiome pulmonaire dans l’asthme est mal défini, mais il est maintenant établi que celui de patients asthmatiques diffère de celui d’individus sains. Cependant, l’influence des conditions environnementales et de la médication sur le microbiome pulmonaire est méconnue et leurs effets difficiles à contrôler chez l’humain. De plus, la stabilité du microbiome dans le temps demeure controversée. L’hypothèse de l’étude est que les microbiomes pulmonaire, nasal et oral de chevaux non-médicamentés varient avec l’environnement et que le statut asthmatique affecte principalement le microbiome pulmonaire. Six chevaux atteints d’asthme équin sévère et 6 chevaux sains ont été gardés dans 3 environnements distincts (exposition antigénique faible, modérée et élevée). Dans chaque environnement, la fonction pulmonaire a été évaluée et des lavages bronchoalvéolaires (LBA), oraux et nasals ont été prélevés. La région V4 du gène de l’ARN ribosomal 16S a été séquencée (Illumina MiSeq 4) et analysée à l’aide du logiciel Mothur et du progiciel Vegan dans R. Les communautés bactériennes pulmonaires, orales et nasales sont fortement regroupées par conditions environnementales et l’effet de l’environnement est plus marqué chez les chevaux sains. Le microbiome pulmonaire des chevaux asthmatiques diffère de celui des chevaux sains au niveau taxonomique de la famille, avec une tendance à une surreprésentation des Pasteurellaceae, contrairement aux microbiomes nasal et oral qui ne sont pas différents entre les deux groupes. Les familles bactériennes Neisseriaceae, Lachnospiraceae et Bacteroidaceae, dont certaines espèces sont potentiellement pathogènes, ont été seulement retrouvées dans les LBAs de chevaux asthmatiques. Cette étude montre que les microbiomes bactériens pulmonaires des chevaux sains et asthmatiques ne recevant pas de médication sont différents et varient selon le niveau d’exposition antigénique. Cette différence étant présente principalement lorsque les chevaux asthmatiques ont une inflammation pulmonaire suggère que le microbiome pulmonaire altéré dans l’asthme n’est pas inhérent, mais coïncide avec l’inflammation pulmonaire. Le rôle du microbiome dans la perpétuation de l’inflammation reste à investiguer. / Bacterial microbiome is defined as the whole bacterial population found within a space. The role of the pulmonary microbiome in asthma is poorly defined, but it is now well established that the one of asthmatic patients differs from that of healthy individuals. However, the influence of environmental conditions and medication on pulmonary microbiome is poorly known and effects difficult to control in humans. Moreover, microbiome stability over time remains controversial. The hypothesis of this study is that the pulmonary, nasal and oral microbiomes of unmedicated horses vary with the environment and that asthmatic status does affect the pulmonary microbiome. Six horses with severe equine asthma and 6 healthy horses were kept in 3 distinct environments (low, moderate and high antigen exposure). In each environment, pulmonary function has been evaluated and bronchoalveolar lavages (BALs), nasal and oral washes were collected. The V4 region of the 16S rRNA gene was sequenced (Illumina MiSeq 4) and analyzed using the Mothur software and the Vegan package in R. Pulmonary, oral and nasal bacterial communities are strongly grouped by environmental conditions and the effect of the environment is more pronounced in healthy horses. The pulmonary microbiome of asthmatic horses differs from that of healthy horses at the family level of taxonomic designation, with a tendency towards an overrepresentation of Pasteurellaceae, unlike nasal and oral microbiomes which are not different between the two groups. The bacterial families Neisseriaceae, Lachnospiraceae and Bacteroidaceae with pathogenic potential were only found in the BALs of asthmatic horses. This study shows that the lung bacterial microbiomes of healthy and asthmatic horses receiving no medication are different and vary accordingly to the antigenic exposure level. This difference is present mainly when asthmatic horses have a strong pulmonary inflammation which suggest that the altered pulmonary microbiome is not inherent but coincident with pulmonary inflammation. Its role in the perpetuation of inflammation remains to be investigated.