La nétose du polynucléaire neutrophile (PN) correspond à la libération de filaments d’ADN recouverts de protéines appelés Neutrophil Extracellular Trap (NETs). Outre leur rôle anti-infectieux, les NETs représentent des acteurs émergents de nombreuses pathologies inflammatoires et nous avons souhaité évaluer leur implication au cours de réactions allergiques.Au cours d’une étude clinique multicentrique notre équipe a mis en évidence un mécanisme alternatif de l’anaphylaxie aux curares, impliquant les PN. La phase aiguë de ces réactions s’accompagne d’une libération de NETs dont la concentration est corrélée avec la sévérité et avec une diminution de l’expression des récepteurs activateurs des IgG à la surface des PN (FcγRs) ; ceci suggère un rôle des complexes immuns (CI) IgG/curares dans la formation des NETs au cours de ces réactions anaphylactiques.Pour confirmer cette hypothèse, la capacité d’activation de la nétose par les CI IgG a été étudiée, via la mise au point d’un modèle de stimulation in vitro des PN humains purifiés.Ce travail montre que 2 récepteurs aux IgG du PN (FcγRIIa et FcγRIIIB) contribuent à la libération de NETs en réponse à différents types de CI.En parallèle, la formation des NETs a été explorée dans un modèle de réaction allergique chronique, l’asthme. Au niveau systémique, la concentration de NETs est associée à la présence d’un asthme sévère mal contrôlé et d’une obstruction bronchique peu réversible. Inversement, la concentration de NETs dans le lavage broncho-alvéolaire est plus élevée au cours de l’asthme modéré et semble traduire un recrutement pulmonaire et une activation des PN en réponse à une colonisation microbienne.Au total nous montrons que les NETs sont libérés au cours des deux modèles de réactions allergiques choisis, aiguë (anaphylaxie aux curares) et chronique (asthme) et qu’ils pourraient représenter des biomarqueurs de sévérité. Des travaux complémentaires sont nécessaires pour déterminer dans quelle mesure les NETs contribuent à la physiopathologie des allergies. / Neutrophil netosis consists in the release of extracellular DNA filaments bound to granular proteins, called Neutrophil extracellular traps (NETs). In addition to their anti-infectious role, NETs are emerging actors of many inflammatory diseases and we decided to investigate their involvement during allergy.In a multicenter clinical study, our team highlighted an alternative mechanism of anaphylaxis to neuromuscular blocking agents (NMBA) involving neutrophils (PN). The acute phase of these reactions is characterized by NETs release which level is correlated with severity and with a decrease in IgG activating receptors (FcγRs) expression on PN; this suggests a role of immune complexes (IC) IgG / NMBA in NETs formation during these anaphylactic reactionsTo confirm this hypothesis, the ability of IgG ICs to activate netosis was studied through the development of an in vitro stimulation model of purified human PNs.This work shows that two PN IgG receptors (FcγRIIa and FcγRIIIB) contribute to NET release upon cellular activation by different ICsIn parallel, NETs formation has been explored in a model of chronic allergic reactions, asthma. At systemic level, NETs levels are associated with severe and poorly controlled asthma as well with the presence of low reversible bronchial obstruction. Conversely, NETs levels in bronchoalveolar lavage are higher in moderate asthma and appear to reflect pulmonary recruitment and activation of PN in response to microbial colonization.Taking together these results show that NETs are released during the two selected models of allergic reactions : acute (NMBA anaphylaxis) and chronic (asthma) and could be used as biomarkers of severity. Furthers works are needed to determine to what extent NETs contribute to the pathophysiology of allergy.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce projet avait pour but de décrire la structure généalogique de 226 sujets asthmatiques recrutés au Saguenay-Lac-St-Jean (SLSJ). Les sujets ont été regroupés selon leur statut de porteur de polymorphismes associés à l'asthme pour les gènes candidats CX3CR1, PLAU, IL-13 et IL-4R et nous avons vérifié si certains sous-groupes présentaient des caractéristiques généalogiques particulières lorsqu'on les comparait avec un groupe témoin. Les analyses statistiques ont démontré qu'il n'est pas possible de faire de distinction entre les individus asthmatiques et ceux du groupe témoin. En effet, nous n'avons détecté aucune différence significative entre les groupes, que ce soit lors du calcul des coefficients d'apparentement et de consanguinité ou des mesures de contribution génétique des ancêtres et des fondateurs régionaux. La fréquence des variants étudiés, l'hétérogénéité génétique de la maladie, la structure généalogique régionale et la prévalence élevée de l'asthme dans la population pourraient constituer des facteurs explicatifs de cette absence de différence entre les sujets asthmatiques et les témoins. Sur le plan de la démogénétique, ce projet a permis de mieux connaître la structure de la population du SLSJ et l'effet de son histoire démographique sur la composition du pool génique contemporain.

Plusieurs fois mises en question dans la dynamique sous jacente à l'asthme, les relations familiales et les caractéristiques de ses membres sont reconnues aujourd'hui parmi les facteurs qui influencent le développement et le maintien de la maladie. Ce mémoire veut cerner les perceptions de la réalité au sein du triangle père-mère-enfant asthmatique. Des membres de quatorze familles ont été invités à se faire les co-chercheurs d'une signification symbolique à laquelle pouvait se greffer leur réalité personnelle, à travers le désordre respiratoire. Un questionnaire, un échange familial e individuel et des tests projectifs permettent de recueillir les données nécessaires à l'analyse qualitative. Sont mis en valeurs les aspects propres à chacune des familles. Enfin, le rapprochement des similarités observées entre les triades familiales contribue à mettre en lumière les hypothèses appuyant une éventuelle formulation d'un modèle familial heuristique.

Nos études ont permis de vérifier l'influence de la fumée de cigarette et de l'exposition aux dérivés du chlore sur la muqueuse bronchique. Nous avons comparé les changements au niveau de la muqueuse bronchique entre des sujets asthmatiques fumeurs et non-fumeurs. Nos résultats suggèrent que le tabagisme chez de jeunes asthmatiques influence le processus inflammatoire en induisant des modifications précoces de la muqueuse bronchique semblables à celles observées dans les premiers stades du développement des maladies pulmonaires obstructives chroniques. Afin d'exposer spécifiquement les cellules épithéliales bronchiques à la fumée de cigarette, nous avons utilisé deux modèles d' exposition: l' extrait de fumée de cigarette (EFC) ainsi que la chambre d' exposition. Nos résultats ont démontré que la production de médiateurs inflammatoires par les cellules épithéliales bronchiques est différente entre les deux modèles d' exposition. Le modèle d'EFC présente plusieurs avantages, nous l'avons donc utilisé afin d'exposer les cellules épithéliales bronchiques contrôles et asthmatiques isolées de rats et de sujets humains. Nos résultats ont démontré que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques produisent des niveaux , différents . de médiateurs inflammatoires et de remodelage comparativement aux cellules contrôles. De plus, l'EFC influençait le patron de production des médiateurs inflammatoires chez les cellules exposées. Nos études suggèrent que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques provenant d'un modèle de rats et de sujets humains conservent in vitro leur phénotype inflammatoire, alors que l'EFC modifiait le profil inflammatoire des cellules épithéliales bronchiques. Nous avons aussi vérifié l'influence des chloramines sur les cellules épithéliales bronchiques. Nous avons élaboré un modèle d' exposition in vitro aux chloramines. Après une exposition simple ou répétée aux dérivés de chlore, il a été impossible d' induire des modifications dans le patron de production de médiateurs impliqués dans l'inflammation et dans le remodelage. Nos résultats suggèrent que les dommages induits aux cellules épithéliales bronchiques à la suite d'expositions aux chloramines n' induisent pas d'inflammation bronchique. Nos études ont permis d'évaluer le rôle des cellules épithéliales bronchiques à la suite d' expositions à des stimuli environnementaux. Nos résultats suggèrent que ces cellules participent à la réponse immune à la suite d' expositions à la fumée de cigarette mais non aux dérivées du chlore.

L’asthme est un désordre respiratoire caractérisé par une prévalence élevée dans laquelle une proportion des individus ne répondent pas bien aux traitements actuels. Afin de développer des traitements plus efficaces, il est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques de l’asthme. Le muscle lisse des voies aériennes joue un rôle central dans ce désordre respiratoire puisque son activation intense et sa contraction excessive contribuent à l’obstruction des voies aériennes donnant lieu aux symptômes de l’asthme. Les deux projets présentés dans ce mémoire étudient les effets de l’administration répétée d’un activateur du muscle lisse des voies aériennes, soit la métacholine, chez la souris. L’hypothèse du premier projet stipule que des bronchoconstrictions induites par la métacholine favoriseraient le développement de changements structuraux dans les parois aériennes des sujets exposés. Néanmoins, les résultats démontrent que des bronchoconstrictions répétées ne sont pas suffisantes pour induire plusieurs aspects du remodelage des voies aériennes, pour altérer la mécanique respiratoire et pour modifier la capacité contractile du muscle lisse trachéal. L’hypothèse du deuxième projet stipule que l’activation répétée des récepteurs muscariniques du muscle lisse des voies aériennes donne lieu à un phénomène d’adaptation des récepteurs. Ce phénomène se répercuterait en une diminution de l’effet de la métacholine sur la force générée par le muscle lisse des voies aériennes et, conséquemment, en une diminution de l’obstruction des voies respiratoires. Les résultats confirment que l’activation répétée des récepteurs muscariniques par l’administration de métacholine à des souris in vivo diminue leur réactivité bronchique à la métacholine, et ce, en diminuant la capacité contractile du muscle lisse des voies aériennes en réponse à la métacholine. De façon encore plus impressionnante, dans un modèle murin d’asthme, ce traitement permet de renverser complètement l’hyperréactivité bronchique à la métacholine. Les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à être élucidés. / Asthma is a prevalent respiratory disorder for which a proportion of patients responds poorly to actual treatment, which highlights the necessity to study the physiopathology of asthma and to develop more efficient drugs. The airway smooth muscle plays a chief role in asthma. This is because the excessive activation of airway smooth muscle that characterizes asthma, and the exaggerated contraction that ensues, leads to respiratory symptoms by obstructing the airway lumen. The two projects presented in this Master’s thesis focus on the effects of repeated inhalations of methacholine, an activator of airway smooth muscle, in mice. The hypothesis of the first project postulated that the mechanical stress the airway wall undergoes during repeated methacholine-induced constrictions leads to structural changes in the airway wall. The results demonstrated that repeated constrictions by themselves are not sufficient to induce key features of airway wall remodeling, to alter respiratory mechanics and to change the contractile capacity of airway smooth muscle. The hypothesis of the second project postulated that repeated inhalations of methacholine trigger adaptation of the muscarinic receptors, which leads to a decreased effect of muscarinic agonists over time. In turn, this would decrease the force generated by airway smooth muscle and thereby relieves airway obstruction. The results confirmed that repeated activations of the muscarinic receptors by inhaled methacholine decrease airway responsiveness to methacholine in vivo, as well as the force generated by the airway smooth muscle in response to methacholine ex vivo. Interestingly, in a murine model of asthma, repeated activations of the muscarinic receptors completely reverse airway hyperresponsiveness to methacholine. The molecular mechanisms underlying this phenomenon remain to be determined.

Introduction: L’asthme relié au travail (ART) est induit ou aggravé par le milieu du travail. L’asthme professionnel (AP) et l’asthme exacerbé au travail (AET) sont difficiles à distinguer en pratique clinique puisque dans les deux conditions les travailleurs se plaignent d’une détérioration de leur asthme au travail. De plus, les médecins sont souvent confrontés à des patients ayant des symptômes respiratoires reliés au travail (SRT) sans être asthmatiques. Ces patients sont souvent exclus des études qui visent à mieux caractériser l’ART. Objectifs : 1. Comparer la variabilité quotidienne des débits expiratoires de pointe (DEP) durant les périodes au et hors travail chez des sujets atteints d’AP et d’AET. 2. Évaluer la prévalence des patients ayant des SRT parmi les sujets référés pour possibilité d’ART, et comparer leurs caractéristiques et leur environnement professionnel avec ceux ayant l’ART. Résultats : L’exposition professionnelle induit une variabilité accrue des DEP chez les sujets avec AP et AET mais celle-ci est plus prononcée dans l’AP. Les sujets ayant des SRT sans être asthmatiques représentent une grande proportion des sujets référés pour possibilité d’ART. Conclusions : L’ART devrait être considéré chez tous les individus qui présentent un asthme de novo, ou une aggravation de leur asthme. La similitude des symptômes entre les sujets ayant des SRT et l’ART rend nécessaire d’effectuer une évaluation extensive. Cette évaluation devrait se faire selon une approche par étapes dans laquelle des tests objectifs améliorent la certitude du diagnostic et aident à différencier entre l’AP et l’AET. / Background: Work related asthma (WRA) refers to asthma that is induced or exacerbated by the workplace. Occupational asthma (OA) and work-exacerbated asthma (WEA) are difficult to distinguish in clinical practice since in both conditions workers complain of deterioration of their asthma while at work. In addition, physicians are often faced with subjects with work related respiratory symptoms (WRS) without being asthmatics. These subjects are often excluded from studies whose aim is to better characterize WRA. Objectives: 1. To compare the diurnal variability of peak expiratory flow (PEF) during periods at and away from work between subjects with OA and WEA. 2. To assess the prevalence of subjects with work related respiratory symptoms but without asthma among subjects referred for possible WRA, and to compare their characteristics and work environment to subjects with WRA. Results: Work exposures induce a significant PEF variability in both OA and WEA. However, the magnitude of variability is higher in OA than in WEA during work exposures. Subjects with WRS without asthma represent a large proportion of the subjects referred for possible WRA. Conclusions: WRA should be considered in all individuals who present with new-onset or worsening asthma. The similarity of the symptoms between subjects with WRA and WRS emphasizes the need to perform an extensive investigation. This investigation should be based on a stepwise approach in which multiple objective testing improves the certainty of diagnosis and help to differentiate between OA and WEA.

Introduction: L’asthme relié au travail (ART) est induit ou aggravé par le milieu du travail. L’asthme professionnel (AP) et l’asthme exacerbé au travail (AET) sont difficiles à distinguer en pratique clinique puisque dans les deux conditions les travailleurs se plaignent d’une détérioration de leur asthme au travail. De plus, les médecins sont souvent confrontés à des patients ayant des symptômes respiratoires reliés au travail (SRT) sans être asthmatiques. Ces patients sont souvent exclus des études qui visent à mieux caractériser l’ART. Objectifs : 1. Comparer la variabilité quotidienne des débits expiratoires de pointe (DEP) durant les périodes au et hors travail chez des sujets atteints d’AP et d’AET. 2. Évaluer la prévalence des patients ayant des SRT parmi les sujets référés pour possibilité d’ART, et comparer leurs caractéristiques et leur environnement professionnel avec ceux ayant l’ART. Résultats : L’exposition professionnelle induit une variabilité accrue des DEP chez les sujets avec AP et AET mais celle-ci est plus prononcée dans l’AP. Les sujets ayant des SRT sans être asthmatiques représentent une grande proportion des sujets référés pour possibilité d’ART. Conclusions : L’ART devrait être considéré chez tous les individus qui présentent un asthme de novo, ou une aggravation de leur asthme. La similitude des symptômes entre les sujets ayant des SRT et l’ART rend nécessaire d’effectuer une évaluation extensive. Cette évaluation devrait se faire selon une approche par étapes dans laquelle des tests objectifs améliorent la certitude du diagnostic et aident à différencier entre l’AP et l’AET. / Background: Work related asthma (WRA) refers to asthma that is induced or exacerbated by the workplace. Occupational asthma (OA) and work-exacerbated asthma (WEA) are difficult to distinguish in clinical practice since in both conditions workers complain of deterioration of their asthma while at work. In addition, physicians are often faced with subjects with work related respiratory symptoms (WRS) without being asthmatics. These subjects are often excluded from studies whose aim is to better characterize WRA. Objectives: 1. To compare the diurnal variability of peak expiratory flow (PEF) during periods at and away from work between subjects with OA and WEA. 2. To assess the prevalence of subjects with work related respiratory symptoms but without asthma among subjects referred for possible WRA, and to compare their characteristics and work environment to subjects with WRA. Results: Work exposures induce a significant PEF variability in both OA and WEA. However, the magnitude of variability is higher in OA than in WEA during work exposures. Subjects with WRS without asthma represent a large proportion of the subjects referred for possible WRA. Conclusions: WRA should be considered in all individuals who present with new-onset or worsening asthma. The similarity of the symptoms between subjects with WRA and WRS emphasizes the need to perform an extensive investigation. This investigation should be based on a stepwise approach in which multiple objective testing improves the certainty of diagnosis and help to differentiate between OA and WEA.

La myosine est une protéine motrice impliquée dans la contraction du muscle lisse. Un de ces isoformes, appelé (+)insert lui procure une vélocité accrue. L’objectif de cette étude était d’évaluer la contribution de cet isoforme au bronchospasme observé chez les chevaux atteints de souffle, un modèle d’asthme humain. Nous avons procédé à l’analyse de l’expression génique de l’isoforme (+)insert dans les voies respiratoires de chevaux issus de 3 cohortes afin d’évaluer 1) la présence de cet isoforme chez les chevaux atteints de souffle ; 2) la réversibilité de son expression avec 2 traitements usuels (corticostéroïdes inhalés et retrait antigénique); et 3) la cinétique de réapparition de l’isoforme suite à une période de rémission de la maladie. Les résultats révèlent 1) une expression augmentée de l’isoforme (+)insert dans l’ensemble de l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle en exacerbation comparée aux contrôles et aux chevaux en rémission ; 2) les deux traitements conduisent à une réduction de l’expression de l’isoforme, mais l’administration de corticostéroïdes mène à une diminution plus rapide que celle induite par le retrait antigénique; et 3) une période de 30 jours ou plus d'exposition antigénique est nécessaire pour la réapparition de l’isoforme (+)insert dans l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle. Cette étude montre pour la première fois une modulation et une réversibilité de l’expression de l'isoforme (+)insert de la myosine en fonction du statut médical du sujet. Les données suggèrent que cet isoforme pourrait faire partie d’un mécanisme protecteur activé en réponse à une exposition antigénique prolongée. / Myosin is a motor protein implicated in smooth muscle contraction. The (+)insert isoform doubles smooth muscle velocity. The aim of the study was to evaluate the contribution of the fast contracting myosin isoform to bronchospasm in heaves-affected horses as model of human asthma. Gene expression analysis of the (+)insert myosin isoform in equine airways was performed in three different cohorts to evaluate 1) its presence and anatomical location in heaves-affected horses; 2) the reversibility of its expression with two common therapies (inhaled corticosteroids and antigen avoidance); and 3) its kinetics of reappearance following a chronic antigen exposure. Results showed 1) a significantly increased expression of the (+)insert isoform at all levels of the bronchial tree of horses with heaves in clinical exacerbation when compared to control horses and heaves-affected horses in clinical remission; 2) both treatments reduced the fast isoform expression in horses’ lower airways, but the administration of corticosteroids led to a faster response; and 3) (+)insert isoform does not increase in airways of all horses with heaves within 30 days of antigen exposure. The study shows for the first time a modulation of the fast contracting myosin isoform with the disease status. Data also suggest that (+)insert isoform is part of a protective mechanism enhanced in response to a prolonged antigen exposure.

Le déclin de la fonction respiratoire dans l’asthme est associé à une augmentation de la massedu muscle lisse bronchique. La cellule musculaire lisse (CML) bronchique joue un rôle central dans la physiopathologie de l'asthme. Elle participe à l'inflammation et constitue une composante importante du remodelage des voies aériennes. Récemment, le rôle de la chitinaseYKL-40 comme bio marqueur de ce remodelage dans l'asthme a été évoqué. Dans ce contexte, la question centrale ayant motivé une partie de ce travail de thèse, a été d'étudier les effets d'YKL-40 sur différentes propriétés des CML. Nous nous sommes également intéressés au récepteur activé par les protéases, de type 2 (PAR-2), potentiel récepteur d'YKL-40, mais aussi acteur principal de l’inflammation bronchique.Ce travail a permis d'établir qu'YKL-40 est plus qu'un simple bio marqueur dans l'asthme puisqu’elle altère les propriétés physiologiques de la CML, et semble jouer un rôle dans le remodelage musculaire lisse bronchique. Par ailleurs, ce travail a également permis de mettre en évidence une surexpression du PAR-2 dans les CML d’asthmatiques ainsi qu’une augmentation de son expression et de la prolifération cellulaire, en réponse à une stimulation chronique. Ce travail a enfin permis d’optimiser la technique de l’interférence ARN lentivirale dans les CML bronchiques humaines. / The decline in lung function in asthma is associated with an increased bronchial smooth muscle (BSM) mass. BSM cells play a central role in the pathophysiology of asthma. They are involved in inflammation and are an important component of airway remodelling. Recently, the role of the chitinase YKL-40 as biomarker of this remodelling in asthma has been evoked. In this context, the central question that motivated part of this thesis was to study the effects of YKL-40 on various properties of BSM cells. We also studied the protease activated receptor 2 (PAR-2), as a potential receptor of YKL-40, as well as an important actor of airway inflammation.This work has established that YKL-40 is more than just a biomarker for asthma since YKL-40 alters physiological properties of BSM cells and appears to play a role in BSM remodelling. Moreover, this work has also highlighted an overexpression of PAR-2 in asthmatic BSM cells, as well as an increase of both PAR-2 expression and BSM cell proliferation in response to chronic stimulation. This work has finally allowed us to optimize lentiviral RNA interference in human BSM cells.