Thèse de doctorat : Sciences du vivant. Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 178-188.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 71-81. Publié aussi en version électronique.

Les travaux présentés consistaient à étudier l'impact de l'inflammation des voies aériennes supérieures sur l'inflammation des voies aériennes inférieures, grâce à un modèle de provocations allergéniques nasales multiples. Dans la première partie, une revue de littérature a été effectuée pour repérer des instruments validés pour l'évaluation des symptômes lors de provocations allergéniques nasales. Aucun instrument validé n'a été trouvé, démontrant la difficulté de comparer les études portant sur ce sujet. Dans la deuxième partie, les réponses physiologiques et inflammatoires suite à des provocations allergéniques nasales multiples chez des sujets rhinitiques avec ou sans asthme ont été comparées. Chez les sujets non-asthmatiques, nous avons noté un écoulement nasal plus important que chez les sujets asthmatiques quoique ces derniers avaient davantage d'obstruction nasale. Une augmentation de l'inflammation des voies aériennes supérieures après 4 jours de provocations antigéniques a été observée dans les 2 groupes, mais sans induire d'augmentation significative de l'inflammation des voies aériennes inférieures. Nous avons noté une insuffisance de standardisation des études portant sur les provocations nasales. Un modèle de provocation allergénique nasale a ensuite été développé pour comparer les réponses physiologiques et inflammatoires de sujets rhinitiques avec ou sans asthme et des différences ont été notées entre les deux groupes étudiés pour ce qui est de ces dernières caractéristiques. Des études additionnelles sont requises afin de déterminer quelles seraient les méthodes optimales de provocation nasale afin de pouvoir mieux comparer les études entre elles, de mieux standardiser ces méthodes et ainsi aider à comprendre l'impact de la rhinite allergique sur l'asthme.

L’asthme allergique est caractérisé par une inflammation, un remodelage bronchique et une hyperréactivité bronchique (HRB). L’infiltration de fibrocytes, précurseurs des cellules musculaires lisses (CML) et exprimant le CD34, participe à l’hyperplasie du muscle lisse, cause potentielle de l’HRB. Cependant, l’expression du CD34 sur les CML ainsi que son rôle dans leur contraction et la réactivité du système respiratoire (SR) n’ont jamais été étudiés. L’objectif principal de ce projet était d’étudier le rôle du CD34 sur la contractilité des CML et la réactivité du SR dans l’asthme. Une perte de réactivité a été observée chez les souris Cd34-/- dans un modèle d’asthme. Celle-ci n’est pas reliée à une différence de la capacité contractile des CML en l’absence du CD34. Elle semble plutôt influencée par une altération des éléments non-contractiles tels que la production de mucines. Bref, cette étude a permis d’étudier l’importance de l’expression du CD34 dans le développement de l’HRB. / Allergic asthma is a chronic pulmonary disorder characterized by airway inflammation, airway remodeling and airway hyperresponsiveness (AHR). Hyperplasia of smooth muscle cells (SMCs) (potential mechanism of AHR) is influenced by CD34+ fibrocytes, which are known as smooth muscle precursors. However, CD34 expression on SMCs and its role on SMCs contractility have never been studied. The principal aim of this thesis was to study the role of CD34 on SMCs contractility and airway reactivity in the context of allergic asthma. In a mouse model of allergic asthma, a loss of airway reactivity was observed in sensitized Cd34-/- mice, which was not caused by alterations in the contractile capacity of SMCs. Instead, non-contractile elements (such as mucin production) seemed to be involved in this phenotype. Briefly, this study shows the importance of CD34 expression in the development of AHR associated with asthma.

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un nouveau virus respiratoire identifié pour la première fois par un groupe hollandais en 2001. Ce pathogène viral cause principalement des infections aiguës des voies respiratoires, telles que des bronchiolites et des bronchites ainsi que des pneumonies chez les jeunes enfants, les personnes âgées et les individus immunocompromis. Au moment d’élaborer ce projet de doctorat, aucun modèle expérimental d’infection n’avait été développé, la pathogenèse associée à cette infection virale n’avait pas été étudiée et aucun traitement ou vaccin n’avait encore été approuvé chez l’humain ou même étudié in vivo. Bref, des lacunes majeures subsistaient en ce qui a trait à la compréhension et au traitement de l’infection par le hMPV. L’objectif principal de ce projet de doctorat était donc de développer un modèle expérimental d’infection chez le petit animal de laboratoire afin de caractériser la pathogenèse associée à l’infection virale et d’évaluer l’efficacité de différents traitements. Les résultats démontrent que la souris Balb/c et le «cotton rat» s’avèrent tous deux être de bons modèles d’infection pour l’étude de l’infection par le hMPV. Une importante réplication du virus ainsi que des changements histopathologiques caractérisés par une inflammation pulmonaire prononcée sont observés suite à l’infection virale. Cependant, la souris Balb/c est plus susceptible au hMPV que le rat, car le développement de symptômes cliniques significatifs n’est noté que chez ce premier. L’infection par le hMPV entraîne aussi une obstruction des voies respiratoires et une hyperréactivité bronchique significative. D’un côté thérapeutique, la ribavirine possède une importante activité antivirale contre le hMPV, puisque la réplication et l’inflammation associées à l’infection sont diminuées de façon significative suite à l’administration de l’agent antiviral. D’un côté prophylactique, les immunisations avec une préparation de hMPV complet inactivé couplée à un adjuvant représentent un danger potentiel, car elles provoquent une réponse inflammatoire exagérée suite à l’infection virale. Des vaccins sous-unitaires protéiques semblent être beaucoup plus sécuritaires et prometteurs. Les modèles expérimentaux développés lors de ce projet vont permettre de mieux comprendre la pathogenèse associée à l’infection par le hMPV et d’évaluer de façon plus complète l’activité de différents traitements thérapeutiques et prophylactiques. / The human metapneumovirus (hMPV) is a newly-described viral pathogen first reported in the Netherlands in 2001. HMPV is associated with acute respiratory tract infections in all age groups with more severe diseases such as bronchiolitis/bronchitis and pneumonia occurring in young children, elderly individuals and immunocompromised hosts. Before we started this project, no experimental models had been developed, the pathogenesis was not exhaustively described and no vaccines, chemotherapeutic agents, or antibody preparations had been approved for the prevention or treatment of hMPV infections in humans or even studied in vivo. The aim of this project was to develop an experimental animal model for hMPV infection to : 1-characterize the pathogenesis associated with this viral infection and 2-evaluate novel therapeutic or prophylactic modalities. The Balb/c mice and cotton rat are both permissive to hMPV infection. They support efficient viral replication in the lower respiratory tract and the infection is associated with significant lung inflammation. However, Balb/c mice are more susceptible to the infection, as we observe clinical symptoms such as weight loss and breathing difficulties characterized by significant airways obstruction and hyperresponsiveness only in this animal model. Ribavirin has shown antiviral properties against hMPV and significantly reduced viral replication and pulmonary inflammation. Immunizations with inactivated hMPV mixed with adjuvant induced a severe pulmonary disease following intra-nasal infection, as it has already been observed with other paramyxoviruses. Subunit vaccines seem safer preparations to pursue the development of hMPV vaccines. The Balb/c mice and cotton rat experimental models are great tools to better understand hMPV pathogenesis and also to evaluate different therapeutic and prophylactic modalities.

La santé respiratoire a été identifiée comme thème prioritaire par les communautés inuites du Nunavik pour l'enquête de santé Qanuilirpitaa? 2017, une enquête transversale populationnelle à laquelle ont participé 1 326 résidents des quatorze communautés du Nunavik. Enchâssé dans cette enquête, ce projet vise à décrire la santé respiratoire par un ensemble d'indicateurs et à identifier ses principaux déterminants au sein de la population inuite âgée de 16 ans et plus. Il constitue une analyse des données recueillies par des questionnaire, des tests de fonction pulmonaire, la revue des dossiers médicaux, des mesures anthropométriques et des tests de laboratoire. Outre les analyses descriptives, des modèles de régression logistique permettent d'examiner les associations entre trois indicateurs de santé respiratoire (wheezing¹ , toux chronique et obstruction bronchique) et une variété de facteurs biologiques, comportementaux, nutritionnels, environnementaux et sociaux. Certains facteurs propres au contexte du Nunavik sont explorés en plus des facteurs de risque reconnus de maladies respiratoires. Les analyses sont différenciées selon l'âge et le sexe. Des analyses supplémentaires évaluent l'impact des conditions respiratoires sur la qualité de vie et vérifient l'impact des critères d'obstruction bronchique utilisés (limite inférieure de la normale versus ratio fixe). La vaste majorité de la population (83%) présente une fonction pulmonaire normale, tandis que 17% présentent une obstruction bronchique, surtout légère. La majorité de la population ne rapporte pas de dyspnée (80%), de toux chronique (79%), d'expectorations chroniques (77%), de wheezing dans la dernière année (73%) ou de symptômes de bronchite chronique (95%). Le wheezing était nettement plus fréquent que l'asthme diagnostiqué. L'utilisation de médicaments pour la MPOC ou l'asthme étaient plutôt rares comparativement aux symptômes respiratoires. Les jeunes adultes sont également concernés par la santé respiratoire, puisque plusieurs indicateurs d'altérations respiratoires étaient aussi fréquents chez les jeunes que chez les adultes plus âgés (par exemple, le wheezing, expectorations chroniques, l'essoufflement et l'obstruction bronchique). Peu de différences sont observées entre les sexes, à l'exception d'une prévalence nettement plus élevée d'obstruction bronchique chez les hommes, qui s'atténue grandement après l'ajustement pour les facteurs étudiés. Même si la grande majorité de la population du Nunavik a une bonne santé respiratoire, une proportion tout de même significative présente de l'obstruction bronchique ou des symptômes respiratoires. Dépendamment des indicateurs, cette proportion semble au moins aussi grande que dans le reste du Canada ou que dans les pays ayant les plus fortes prévalences, ce qui est cohérent avec les données de mortalités et d'hospitalisation pour cause respiratoire au Nunavik. Le tabagisme, qui touche 72% de la population de 16 ans et plus, et l'insécurité alimentaire, vécue par 67% de la population, sont clairement ressortis parmi les principaux facteurs associés à la santé respiratoire. Le wheezing, la toux chronique et/ou l'obstruction bronchique semblaient aussi liés aux infections respiratoires dans l'enfance, à la sensibilisation allergique aux chiens, au surpeuplement des logements, aux logements ayant besoin de réparations majeures, à l'obésité ou au faible poids. Chez les jeunes adultes et chez les femmes, on remarque des associations avec la consommation régulière de cannabis ou le fait d'avoir déjà inhalé des solvants de manière récréative. Participer à des activités traditionnelles, aller souvent dans la nature ou avoir complété des études secondaires ou post-secondaires semblaient plutôt protecteurs. Bien que les résultats varient selon les indicateurs, le sexe et l'âge, les tendances générales sont cohérentes avec la littérature scientifique sur la santé respiratoire et sur les déterminants sociaux de la santé. Ce portrait fournit donc des données pouvant guider les interventions de santé publique, l'organisation des services de santé et la recherche future afin d'améliorer les conditions de vie influençant la santé respiratoire, de prévenir les maladies respiratoires et le tabagisme et de favoriser l'accès à des soins primaires culturellement adaptés pour les maladies respiratoires. ¹{Aussi appelé « sibilances ». Le terme wheezing, issu de l’anglais, est aussi utilisé en français dans le domaine médical et sera utilisé dans ce mémoire bilingue.}

Le virus respiratoire syncytial (VRS) est le plus important pathogène respiratoire du jeune enfant. Dans une étude prospective menée au cours de deux saisons hivernales, parmi les enfants de 0-3 ans hospitalisés pour infections des voies respiratoires (IVR) , au moitis un virus respiratoire a été retrouvé chez 74%. Le VRS était présent chez 55,6% des enfants. Deux sousgroupes (A et B) du VRS et plusieurs génotypes ont été identifiés basé sur la séquence du gène G. Le séquençage de la glycoprotéine G et l'analyse phylogénétique ont été effectués sur les souches détectées. La comparaison des données cliniques des 106 enfants avec le sous-groupe A du VRS (96 génotypes GA2) et 94 enfants avec le sous-groupe B du VRS (62 génotypes GB3) a montré que le sous-groupe A et le génotype GAI étaient associés à une plus grande sévérité de la maladie en comparaison avec les souches du sous-groupe B. Parmi les enfants atteints de VRS qui ont reçu des antibiotiques (AB) de façon empirique à l'admission, la réception d'un résultat d'un test rapide confirmant la présence du VRS n'a pas réduit subséquemment l'utilisation des AB. La proportion des hospitalisations attribuables au VRS et à l'influenza estimée à partir des banques administratives par six méthodes statistiques connues a été comparée aux résultats de l'étude prospective chez les enfants de 6 à 23 mois. Les estimés obtenus variaient de façon considérable selon la saison et la méthode. Les méthodes statistiques usuelles ne semblent pas en mesure d'estimer correctement les hospitalisations attribuables aux virus respiratoires.

Deux manifestations cliniques d’infections des voies respiratoires inférieures (IVRI) sévères nécessitent des soins hospitaliers chez les enfants : la bronchiolite, causée principalement par des infections virales et la pneumonie, associée à une grande variété de pathogènes viraux et bactériens. Le Streptococcus pneumoniae demeure un des pathogènes importants de la pneumonie acquise dans la communauté et des programmes d’immunisation utilisant un vaccin conjugué anti-pneumococcique (VCP) ont été implantés dans presque tous les pays pour réduire le fardeau des infections pneumococciques chez les enfants. Un programme de vaccination systématique avec des VCP ciblant tous les nouveau-nés a débuté au Québec en décembre 2004. Basée sur des données administratives, la présente étude visait à décrire l'épidémiologie et le fardeau des infections respiratoires basses chez les enfants de 6 à 59 mois au Québec d’avril 2000 à mai 2015. Les analyses de tendances dans les proportions et les taux ont été faits avec le test de Cochran-Armitage et le modèle de régression de Poisson. Une tendance à la baisse dans les taux d’hospitalisation a été observée pour les IVRI. La diminution était plus prononcée pour la pneumonie que pour la bronchiolite, alors qu’une stabilité s’est démarquée dans les taux d’hospitalisation parmi ceux admis aux soins intensifs. En effet, une diminution de la moyenne des durées d’hospitalisation a été identifiée, mais pas chez les enfants admis aux soins intensifs. Toutes ces tendances à la baisse ont débuté avant l’introduction du programme VCP en décembre 2004. Peu d'évidence montre que la diminution de la fréquence des hospitalisations pour pneumonie de toutes causes soit principalement attribuable au VCP. Les modifications observées peuvent être expliquées en grande partie par des changements dans les pratiques cliniques. Des facteurs environnementaux peuvent également avoir joué un rôle. Cette étude montre que de nombreux facteurs doivent être pris en compte dans l’interprétation de l’impact des VCP sur les hospitalisations pour pneumonie et bronchiolite. / There are two main clinical manifestations of serious lower respiratory tract infections (LRTI) in young children which require hospitalization: bronchiolitis, mainly caused by viral infections, and pneumonia which is associated with a large variety of viral and bacterial pathogens. Streptococcus pneumoniae remains an important cause of community-acquired pneumonia and vaccination programs using pneumococcal conjugate vaccines (PCV) have been implemented in almost all countries to reduce the burden of pneumococcal infections in children. A routine vaccination program targeting all newborns with PCV-7 was started in the province of Quebec, Canada in December 2004. An ecological study using administrative data was carried out in order to assess the epidemiology and burden of LRTI in 6 to 59 month old children in Quebec from April 2000 to May 2015. Trend analyses of proportions and rates were calculated with Cochran-Armitage tests and Poisson regressions. Diminishing trends in the hospitalization rates were found for both LRTI. The reduction was more pronounced in pneumonia than in bronchiolitis. The hospitalization rate for those admitted to a paediatric intensive care unit (PICU) was stable. A reduction in the mean duration of hospital stays was also identified, but not among children admitted to a PICU. All of these downward trends started before the introduction of the PCV program in December 2004. There is little evidence that the reduction in the frequency of hospitalisations for all-cause pneumonia is primarily attributable to PCVs. Many of the changes observed can be explained by changes in clinical practice. Environmental factors could have also played a role. This study demonstrates that many factors must be taken into account in the interpretation of the impact of PCVs on hospitalisations for pneumonia and bronchiolitis.

Les moisissures sont des micro-organismes présents dans tous les environnements intérieurs. Les effets sur la santé associés à ces champignons microscopiques sont multiples : irritations, réactions immunoallergiques, infections et effets toxiques. Selon le niveau d'exposition et la vulnérabilité des populations, les moisissures peuvent représenter des risques plus ou moins importants pour la santé publique. Les logements humides et moisis ont par exemple été associés à des maladies chroniques respiratoires telles que l'asthme et les rhinites allergiques. Cependant, le manque d'outils valides permettant d'évaluer quantitativement l'exposition fongique environnementale constitue une des principales difficultés pour mieux appréhender le rôle des particules et des composés fongiques sur la santé humaine. Lors de ce travail de thèse, diverses techniques d'échantillonnage et méthodes d'analyses ont été évaluées afin de mesurer la contamination fongique de l'air, des surfaces et des poussières. Un indice moléculaire basé sur la technique de PCR quantitative a notamment été testé et comparé à d'autres approches pour mesurer l'exposition fongique dans des logements. Après analyse des poussières domestiques collectées au sol, cet indice a permis de discriminer les habitats avec ou sans moisissures visibles. La quantification de groupes fongiques par PCR quantitative s'avère une technique prometteuse pour la mesure de l'exposition aux moisissures dans les environnements intérieurs. Outre le développement et la validation d'outils de mesure, une démarche globale de prévention du risque fongique semble nécessaire, particulièrement chez les populations vulnérables.

Les gènes Hox sont essentiels au développement des organismes, étant impliqués, entre autres, dans l'identité cellulaire le long de l'axe antéropostérieur de l'embryon, la spécification des squelettes axial et appendiculaire, la formation du système nerveux et l'organogenèse. Le gène Hoxa5 est indispensable au développement du système respiratoire, puisque les souris mutantes présentent un taux important de mortalité liée à une détresse respiratoire à la naissance. La détection de la protéine HOXA5 dans le mésenchyme du tractus respiratoire ainsi que dans les motoneurones de la région phrénique du système nerveux central nous a mené à étudier la contribution spécifique du gène Hoxa5 dans chaque composante susceptible d'influencer le développement pulmonaire. À l'aide d'une approche d'inactivation conditionnelle, nous avons démontré que la perte de fonction de Hoxa5 dans le mésenchyme affecte le développement trachéal, ainsi que la différenciation épithéliale et la croissance pulmonaire. Aussi, la mutation dans les motoneurones résulte en une hypoplasie pulmonaire ainsi qu'en une innervation et une musculature anormales du diaphragme, des défauts permettant de reproduire la mortalité néonatale obsevée chez les souris Hoxa5-/-. L'expression du gène Hoxa5 est contrôlée par plusieurs séquences régulatrices, dont un responsable l'expression dans les systèmes respiratoire et digestif. Le facteur de transcription Yin Yang 1 (YY1) lie cette séquence et il est impliqué directement dans la régulation de l'expression du gène Hoxa5 dans le poumon. YY1 est exprimé de manière ubiquitaire et peut agir en tant qu'activateur ou répresseur transcriptionnel dépendamment du contexte en recrutant différents coactivateurs ou corépresseurs transcriptionnels. La perte d'expression mésenchymale de Yy1 mène à un phénotype pulmonaire similaire à celui des souris Hoxa5-/- causant la mort à la naissance. Nous avons étudié comment l'inactivation spécifique de Yy1 dans l'épithélium pulmonaire, à l'aide de l'approche d'inactivation conditionnelle, influence le développement pulmonaire. La mutation épithéliale de Yy1 résulte en une mortalité à la naissance causée par une détresse respiratoire, des anneaux de cartilage désorganisés, une différenciation altérée ainsi qu'une absence de formation de l'arbre bronchial menant à une dilatation des voies respiratoires similaire à ce qui est observé chez les patients souffrant de malformations congénitales cystiques du poumon, telle que le blastome pleuropulmonaire (PPB). Nos résultats démontrent le rôle crucial de YY1 dans la morphogenèse pulmonaire et identifie les souris mutantes pour le gène Yy1 comme un modèle potentiel permettant d'étudier les méchanismes génétiques du PPB. / Hox genes encode transcription factors governing complex developmental processes including the anteroposterior patterning of the embryo axis, the specification of the axial and appendicular skeletons as well as the formation of the nervous system and several organs. In the respiratory system, the role of Hoxa5 is critical since the loss of Hoxa5 function causes death at birth of a high proportion of mutant pups due to respiratory distress. HOXA5 protein expression in the mesenchyme of the respiratory tract and in the phrenic motor neurons of the central nervous system led us to address the specific contribution of Hoxa5 in each component to lung development. Using a conditional gene targeting approach, we demonstrated that the genetic ablation of Hoxa5 function in the mesenchyme established the importance of Hoxa5 in trachea development, lung epithelial cell differentiation and lung growth. In parallel, the specific deletion of Hoxa5 in motor neurons resulted in abnormal innervation of the diaphragm, altered diaphragm musculature and lung hypoplasia which are responsible for the neonatal lethality observed in null mutants. Thus, this confirms that a defective diaphragm mainly contributes to impair survival at birth. Hoxa5 expression is under the control of many regulatory elements, one of which is responsible for Hoxa5 expression in the respiratory and digestive tracts. Yin Yang 1 (YY1) is a multifunctional zinc-finger-containing transcription factor that plays crucial roles in numerous biological processes by selectively activating or repressing transcription, depending upon promoter contextual differences and specific protein interactions. We have shown that YY1 regulates Hoxa5 expression in the lung by binding to the lung-specific regulating sequence. However, the mesenchymal loss of Yy1 function causes a lung phenotype similar to the one observed in Hoxa5-/- mutants including neonatal mortality. We then studied how the epithelial-specific inactivation of Yy1 impacts on lung development. The Yy1 epithelial mutation resulted in neonatal death due to respiratory failure. It impaired tracheal cartilage formation, altered cell differentiation, abrogated lung branching and caused airway dilation similar to that seen in human congenital cystic lung diseases, such as the pleuropulmonary blastoma (PPB). Together, our data demonstrate the crucial requirement for YY1 in lung morphogenesis and identify Yy1 mutant mice as a potential model for studying the genetic basis of PPB.