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.

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.

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.

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.

Le séquençage du génome d’un microorganisme est un jalon important dans l’étude de sa biologie. Quel que soit cet organisme, les outils bio-informatiques nécessaires pour comprendre son génome et le comparer aux autres génomes séquencés seront similaires. Dans cette thèse, l’ADN génomique de parasites et de virus est mis à profit afin de mieux comprendre ces microorganismes. Dans un premier temps, le parasite protozoaire Leishmania est étudié par transcriptomique et par génomique comparative afin de mieux comprendre son infectivité, sa résistance aux antiparasitaires et son mode de vie dimorphique. Ce parasite alterne entre le stade flagellé (promastigote) et le stade intracellulaire aflagellé (amastigote). Afin de faciliter l’analyse par biopuces du transcriptome de Leishmania, un système de gestion et d’analyse de données de biopuces a été conçu. Quatre études utilisant ce système sont présentées sommairement et leurs implications sont discutées. Deuxièmement, le génome de l’espèce Leishmania (sauroleishmania) tarentolae, qui n’est pas pathogène pour l’humain, a été séquencé et comparé à trois espèces infectant l’homme. Cette étude a montré que, même si peu de gènes différencient les espèces, L. tarentolae possède moins de gènes associés au stade amastigote que les autres espèces. Deux familles de gènes ont été trouvées en nombre de copies élevées chez L. tarentolae : GP63 et PSA31C. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la biologie de L. tarentolae et de la virulence des autres espèces de Leishmania. Dans un deuxième temps, les séquences des génomes de virus respiratoires disponibles dans les bases de données publiques ont été analysées pour créer un test diagnostique permettant la détection et l’identification de 25 types de virus respiratoires, dont la grippe A (H1N1) responsable de la pandémie de 2009 et la grippe aviaire A (H5N1). Le test a été validé avec des échantillons de laboratoire et avec des échantillons cliniques. Même si l’étude du parasite Leishmania était indépendante de celle des virus respiratoires, les approches utilisées pour ces deux projets étaient similaires. Ainsi, la bio-informatique est un outil essentiel en microbiologie, car elle est indispensable pour résoudre des problèmes de diverses natures chez des organismes différents. / Sequencing a genome is a milestone in the study of an organism. Bioinformatics allow both to better understand single organisms and to compare them to related species through comparative genomics. This thesis centers on the idea that genome sequence of parasites and viruses can be used in various ways to better understand these microorganisms. Transcriptomics and comparative genomics were used to study the protozoan parasite Leishmania in order to better understand its virulence, its resistance to antiparasitic drugs, and its dimorphic life-cycle, which includes a flagellated free form named promastigote and an aflagellate intracellular form named amastigote. In order to study gene expression in Leishmania, an integrated management and analysis system was created, along with protocols designed for Leishmania microarrays analysis. Four studies using this system are briefly described. In another study, the genome of Leishmania (sauroleishmania) tarentolae, a lizard parasite, was sequenced and compared to human pathogenic Leishmania species. This study showed little difference between the Leishmania species, although L. tarentolae seems to contain less genes associated to the amastigote life-cycle, including the amastin gene. Two gene families were highly expanded in L. tarentolae: the surface metalloprotease GP63 and the promastigote antigen protein PSA31C. These results provide a better understanding of L. tarentolae biology and give insights on the genes involved in virulence in pathogenic Leishmania species. The second part of this thesis concerns the creation of a molecular diagnostic assay for the detection and identification of 25 respiratory virus types, including the influenza A/H1N1 pandemic strain and the avian influenza A/H5N1 strain. This assay was created by analyzing genome sequences available from public repositories and it was afterwards tested on laboratory and clinical virus strains. Although Leishmania and respiratory viruses are distantly related, the approaches used in both projects were similar. Thus, bioinformatics is an essential and ubiquitous science that allows to solve problems in different areas (“omics”) of biology.

Au Canada, les infections respiratoires (IR) représentent la 3e cause d'hospitalisation et de mortalité. Le virus de l'influenza est une des plus importantes causes d'IR, affectant des individus de tout âge. Depuis l'émergence de la souche asiatique H5N1 qui a infecté plus de 300 personnes et tué plus de 60% d'entre-elles, les autorités craignent l'arrivée prochaine d'une pandémie humaine d'influenza. Cette étude vise à décrire l'évolution des hospitalisations pour IR au Québec de 1996 à 2005. Au cours de cette période, 583 202 hospitalisations pour IR sont survenues, dont 303 699 en diagnostic principal. Parmi ces dernières, 29% étaient des infections respiratoires aigües (IRA), 58% des P-I et 13% des bronchites. Les taux d'hospitalisation pour IRA chez les moins d'un an (5 420/105 hab) étaient particulièrement élevés, soit plus du double des taux d'hospitalisation pour P-I chez les 85 ans et plus (2 570/105 hab). Les taux d'hospitalisation pour bronchites sont les seuls à avoir augmenté au cours de la période à l'étude. L'admission aux soins-intensifs (SI) et la létalité ont significativement augmenté pendant les hospitalisations pour P-I et bronchites. La proportion de maladies sous-jacentes a significativement augmenté chez les patients hospitalisés pour chacun des types d'IR. En 2005, 36%, 79% et 92% des individus hospitalisés pour IRA, P-I et bronchites respectivement, présentaient une maladie sous-jacente. La présence de ces dernières est par ailleurs associée au risque de décéder pendant une hospitalisation pour IR (RR=2,8; IC 95%, 2,5-3,2).

Les infections respiratoires aigues (IRA) et les gastro-entérites aigues (GEA) sont les infections les plus fréquentes chez les enfants, leur incidence augmentant lors de la fréquentation de centres de garde. L’objectif de notre étude était d’estimer le risque de transmission des IRA et des GEA des enfants fréquentant les centres de garde à leurs parents. Nous avons par ailleurs décrit les mesures de prévention utilisées par les familles afin de prévenir la transmission de ces infections à domicile. Notre étude est rétrospective, basée sur des enfants de 12 à 60 mois fréquentant les Centres de la Petite Enfance (CPE) de plus de 60 places de la Grande région de Québec, Canada, ainsi que leurs parents. 374 foyers et 608 participants ont été inclus. L’incidence des IRA et des GEA est respectivement 19 et 8,7 épisodes pour 100 enfants-mois. Les deux types d’infections sont fréquemment acquises par les parents soit environ une fois sur trois. Les GEA chez les parents entrainent plus fréquemment de l’absentéisme au travail que les IRA (60% vs 34%), cet absentéisme étant légèrement plus long (23% vs 15% absent ≥2 jours). Les habitudes rapportées concernant les mesures de prévention des infections au sein des familles sont pratiquement les mêmes pour les IRA et GEA. Le lavage des mains au savon reste la principale mesure évoquée dans les deux cas. Ainsi, le risque de transmission des infections respiratoires et digestives aux parents via leur enfant n’est pas négligeable de même que leur impact. Les IRA sont plus fréquentes chez les enfants mais l’absentéisme parental au travail est plus important suite à la transmission des GEA. Nos résultats suggèrent que les mesures de prévention à domicile méritent une grande attention, un renforcement de l’éducation aux familles et une évaluation par des études prospectives.