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.

Dans la recherche de nouveaux traitements des maladies broncho-pulmonaires comme l'asthme et la broncho-pneumopathie chronique obstructive, les inhibiteurs de PDE4 sont des cibles intéressantes. Dans cette voie, notre laboratoire s'intéresse à la synthèse d'une nouvelle famille d'inhibiteurs à base pyridazinone. Pour cela, cette thèse couple la modélisation moléculaire (docking : développement méthodologique et application), la synthèse organique ainsi que des tests biologiques.Dans un premier temps, le développement du logiciel d'amarrage moléculaire AlgoGen a été poursuivi. AlgoGen (créé initialement à l'université de Lorraine en 2009) est un logiciel qui couple un algorithme génétique pour la recherche conformationnelle à une évaluation de l'énergie protéine-ligand à un niveau quantique semi-empirique alors que les autres logiciels existant effectuent ce calcul à un niveau classique en général. Le calcul d'une énergie à un niveau quantique est très coûteux en temps. C'est pourquoi, nous avons apporté de nombreuses modifications à ce logiciel afin d'accroître son efficacité dans la recherche conformationnelle. Ce logiciel a ensuite été utilisé sur un jeu de 22 dimères (typiques des reconnaissances moléculaires biologiques) et à huit systèmes protéine-ligand.Dans un deuxième temps, huit inhibiteurs ont été synthétisés et testés in vitro sur la cible PDE4. Pour compléter ce volet expérimental, une étude de structure-activité a été effectuée grâce au docking moléculaire (AlgoGen, Autodock, Glide) pour rationaliser les activités mesurées (IC50). Pour terminer, des pharmaco-modulations guidées par docking ont été réalisées afin de proposer de nouveaux inhibiteurs de plus grandes affinités avec la protéine PDE4D. / For the research of new treatment of bronchopulmonary diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), the PDE4 inhibitors are an attractive target. Our laboratory is interested in a new PDE4 inhibitors family based on the pyridazinone pattern. For this purpose, this thesis couples molecular modeling (docking: methodological development and application), organic synthesis and biological tests.First, the development of the molecular docking software AlgoGen was continued. AlgoGen (initially created at university of Lorraine in 2009) is a program which couples a genetic algorithm for the conformational research and a protein-ligand energy evaluation at the quantum semi-empirical level while other software do this evaluation at a classical level. Quantum energy calculations are very time consuming. That is the reason why some modifications have been made to improve its efficiency for the conformational search. This software was then used for calculations on a set of 22 dimers (typical in biological molecular recognition) as well on 8 ligand-protein complexes.Secondly, eight inhibitors were synthesized and tested in vitro on the PDE4 target. To complete the experimental part, a structure-activity relationship study was carried out through a molecular docking to rationalize the measured activity (IC50). Finally, pharmaco-modulations guided by docking were made to propose new inhibitors with more affinity with the protein.

La régulation de l'homéostasie intestinale est de la plus haute importance en raison de la constante exposition de l'intestin aux antigènes alimentaires et à la flore commensale. La perturbation de la flore intestinale est souvent associée à diverses maladies telles que l'allergie, l'obésité et certaines maladies inflammatoires. La plupart des individus sont tolérant aux antigènes alimentaires et ne développe pas de réponse immunitaire sauf en cas de prédisposition génétique ou d'exposition à un environnement défavorable. La réponse allergique se caractérise par la production d'IgE stimulé par les lymphocytes Th2. Les symptômes allergiques sont très variés et affectent plusieurs parties de l'organisme. La plupart des travaux de recherche se sont focalisé jusqu'à présent sur le rôle des cellules de l'immunité adaptative dans le développement de l'allergie en sous-estimant le rôle majeur des cellules épithéliales et des cellules de l'immunité innée. L'objectif de ce projet est de comprendre comment les cellules épithéliales intestinales modulent la réponse immunitaire à distance vers la muqueuse pulmonaire ou la peau après stimulation allergique. L'ingestion de l'antigène associé à l'adjuvant de la toxine cholérique permet d'étudier la réponse allergique chez l'animal. Nous avons démontré sur ce modèle animal que l'absence de la kinase inhibitrice IKKb dans la voie de signalisation du facteur de transcription NF-kB altère la composition de la flore intestinal d'une part et transforme la réponse immunitaire inflammatoire au niveau pulmonaire et de la peau grâce à la présence d'IgA et de lymphocyte Th17 d'autre part. En adéquation avec les observations cliniques rapportées chez les patients allergiques (allergies alimentaires, asthme, dermatite atopique), nos résultats identifient IKKb dans la cellule épithéliale intestinale comme cible potentielle pour traiter les allergies alimentaires. De futurs efforts devront être faits pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques qui considèrent la muqueuse intestinale, la production d'IgA et l'importance des bactéries commensales dans le traitement des allergies. / Immune homeostasis is of paramount importance in the gastrointestinal tract, which is constantly exposed to ingested antigens and commensal microbiota. The gut microbiota can be perturbed by endogenous or exogenous factors and it is now established that microbial dysbiosis is associated with allergy, obesity, and inflammatory diseases. Ingestion of food antigens generally fails to promote brisk immune responses but rather results in a state of immune tolerance. However, aberrant immune responses can develop in individuals with a genetic predisposition. Food allergies are generally regarded as pathologic responses to food antigens mediated by excessive Th2 responses and antigen-specific IgE antibody responses. Clinical manifestations of food allergies are very broad and symptoms can affect different organs. While past research on allergy focused on the role of cells and molecules involved in adaptive immunity, epithelial cells lining the sites of antigen entry and innate immune responses have recently emerged as important players in allergy. This project was undertaken to understand the mechanisms employed by intestinal epithelial cells (IECs) to shape immune responses to allergens and influence allergic manifestations in distant mucosal sites such as the airways or the skin. Oral administration of food antigen with cholera toxin as adjuvant in experimental animals is a well-accepted model to study allergic sensitization to food antigens. Using this model, we show that a localized impairment of the canonical NF-κB pathway through deletion of IkB kinase (IKKβ) in IECs alters the gut microbiota during oral allergic sensitization and regulates the magnitude of allergic inflammatory responses at distant sites of the airway and the skin through enhancement of IgA Abs and Th17 responses. Consistent with the clinical observations linking atopic diseases (food allergy, allergic asthma, atopic dermatitis), our results identify IKKβ in IECs as a potential therapeutic target for treatment of food allergies and subsequent disease. They also suggest that future efforts for controlling allergic responses in the airways and the skin could include strategies that use the gut microbiota and promote IgA Ab responses and prevent IL-17 responses.

Introduction Les mécanismes sous-jacents à la relation entre la fonction ventilatoire et l’incidence de pathologies cardiovasculaires restent incertains. Le syndrome métabolique, cluster des principaux facteurs de risque cardiovasculaire dont l’obésité abdominale, pourrait jouer un rôle dans cette relation. Le lien entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire est méconnu. Parallèlement, peu de données ont été publiées sur la relation entre l’obésité abdominale et le risque d’asthme. De nombreuses études ont rapporté une relation positive entre l’indice de masse corporelle (IMC) et l’incidence de l’asthme en particulier chez la femme. L’IMC est un indice global qui ne permet pas de distinguer la masse maigre de la masse grasse ni d’estimer la distribution régionale de l’adiposité. L’adiposité, en particulier abdominale, tend à augmenter avec l’âge au détriment de la masse maigre. Chez le sujet âgé, bien que fréquent et souvent sévère, l’asthme reste peu étudié.Matériel et Méthodes La relation entre le syndrome métabolique et la fonction ventilatoire (Volume Expiratoire Maximal Seconde, Capacité Vitale Forcée) a été étudiée à partir des données de 121965 sujets ayant bénéficié d’un examen périodique de santé au centre IPC à Paris entre 1999 et 2006. Une analyse en composantes principales a permis d’évaluer la part respective de chacun des paramètres du syndrome dans cette relation. Puis, l’étude du déclin de la fonction ventilatoire (VEMS) et de son lien avec l’adiposité abdominale a été conduite chez près de 10000 sujets du centre IPC réexaminés à 5 ans. Enfin, la relation entre l’adiposité abdominale et la prévalence et l’incidence de l’asthme a été analysée au sein de la cohorte des 3 Cités chez 7643sujets âgés de 65 ans et plus. Principaux résultats Le syndrome métabolique était associé à l’altération de la fonction ventilatoire (Odds Ratio ajusté, Intervalle de Confiance à 95%=1,28 [1,20-1,37] et ORa=1,41 [1,31-1,51], respectivement pour le VEMS et la CVF<Limite Inférieure de la Normale). Cette association reposait essentiellement sur la présence de l’obésité abdominale indépendamment entre autres de l’IMC et du statut tabagique chez l’homme comme chez la femme. Un déclin accéléré de la fonction ventilatoire était associé au gain d’adiposité abdominale (∆VEMS= -24,6 ; -29,0 ; -36,2 ml/an pour un tour de taille « diminué », « stable » et « augmenté », respectivement). Un risque augmenté d’asthme était associé au surpoids abdominal et à l’obésité abdominale dans les deux sexes (ORa, IC95%=1,30 [1,02-1,65] et 1,76 [1,31-2,36], respectivement). Conclusion Ces résultats apportent des arguments en faveur du rôle de l’obésité abdominale dans le développement des pathologies respiratoires chroniques. Nos résultats suggèrent que la mesure de la fonction ventilatoire pourrait aider à identifier les sujets à haut risque cardiométabolique. / Introduction The mechanisms underlying the relationship between lung function and the incidence of cardiovascular disease remain uncertain. Metabolic syndrome, a cluster of major cardiovascular risk factors including abdominal obesity, may play a role in this relationship. Data on the association between lung function and metabolic syndrome are sparse. Few data have been published on the relationship between abdominal obesity and the risk of asthma. Many studies have reported a positive relationship between body mass index (BMI) and the incidence of asthma particularly in women. BMI is a crude measure of obesity that does not discriminate between muscle and adipose tissue mass or estimate regional adiposity. Adiposity, and particularly visceral fat mass, tends to increase with aging at the expense of muscle mass and these changes in body composition make BMI an inadequate body fatness indicator. In the elderly, although frequent and often severe, asthma remains poorly studied.Materials and MethodsFirst, the relationship between metabolic syndrome and lung function (Forced expiratory volume in one second, Forced Vital Capacity) was studied using data from 121,965 patients who had a health examination at the Paris Investigations Préventives et Cliniques center between 1999 and 2006. A principal component analysis was used to investigate the differential associations between lung function and specific components of metabolic syndrome. Second, the study of lung function (FEV1) decline and its relationship with abdominal fat was conducted among nearly 10,000 subjects followed 5 years later at the IPC center. Third, the relationship between abdominal adiposity and prevalence and incidence of asthma was analyzed within the 3 Cities cohort study including 7,643 subjects aged 65 and over.Main resultsMetabolic syndrome was associated with impaired lung function (Adjusted Odds Ratio, 95% Confidence Interval=1.28 [1.20-1.37] et ORa=1.41 [1.31-1.51], for FEV1 and FVC<Lower Limit of Normal, respectively). This association was mainly due on the presence of abdominal obesity independently of BMI and smoking status in men as in women. An accelerated decline in lung function was associated with abdominal fat gain (∆VEMS= -24.6 ; -29.0 ; -36.2 ml/year for waist circumference « decreased», « stable » et « increased », respectively). An increased risk of asthma was associated with abdominal overweight and abdominal obesity in both sexes (ORa, IC95%=1.30 [1.02-1.65] and 1.76 [1.31-2.36], respectively).ConclusionThese results provide arguments for the role of abdominal obesity in the development of chronic lung diseases. Measurement of lung function may help to identify patients at cardiometabolic high risk.

Des techniques d’exploration de la fonction respiratoire nécessitant une coopération minimale, réalisables en ventilation spontanée, sans anesthésie, sont nécessaires chez les jeunes enfants asthmatiques. De telles méthodes sont la mesure de l’impédance respiratoire par la technique des oscillations forcées, la mesure de la résistance spécifique des voies aériennes par pléthysmographie ou la capnographie qui mesure la concentration de CO2 dans le gaz expiré. L’objectif principal de travail a été l’amélioration du diagnostic de l’asthme infantile en utilisant des études cliniques et fondamentales. Une étude clinique incluant des enfants asthmatiques et témoins a montré que la spécificité de la résistance est améliorée en expiration par rapport à l’inspiration du au fait que la fermeture de la glotte à l’expiration est proportionnelle au degré de l’obstruction bronchique. Une autre étude a démontré que le diagnostic de l’asthme est amélioré par le calcul des variations d’admittance respiratoire à un bronchodilatateur, ce calcul n’étant pas influencé par l’artefact des voies aériennes supérieures. Une étude a montré que la mesure de la résistance spécifique des voies aériennes en ventilation spontanée est surestimée par rapport à la mesure en halètement. La capnographie est une méthode noninvasive qui donne des renseignements sur l’inhomogénéité de la ventilation pendant une obstruction bronchique aigue. Toutefois, elle peut être limitée chez le jeune enfant par une fréquence ventilatoire élevée. Une étude expérimentale a été menée chez le lapin pour valider les indices capnographiques à différentes fréquences ventilatoires pour identifier la présence d’une obstruction aigue / Shorter lung function testing methods are needed in young asthmatic children, requiring minimal cooperation, performed in spontaneous breathing, without anaesthesia. Such methods are measurement of respiratory impedance by forced oscillations technique, measurement of specific airway resistance by plethysmography or capnography, measurement of CO2 concentration in expired air. The main objective of this work was to improve pediatric asthma diagnosis by using clinical and experimental studies. A study including asthmatic and control children showed that the specificity of resistance was improved in expiration compared to inspiration due to the fact that the glottis closure during expiration was proportional to the degree of airway obstruction. Another clinical study demonstrated that asthma diagnosis was improved by computation of respiratory admittance response to a bronchodilator because this computation is not affected by upper airways artifact. A study showed that specific airway resistance measured during spontaneous breathing was overestimated compared to panting metthod. Capnography is a non invasive technique. The shape of the expired CO2 time course is altered by the non homogenous distribution of ventilation resulting from bronchoconstriction. But its clinical usefulness in young children may be limited by the relatively high respiratory rate. An experimental study was conducted in rabbits to validate capnogram shape indices at different rates of breathing during airway constriction by methacholine. The indices have detected the acute airway obstruction even at high frequencies, frequencies usually presented by infants during an acute bronchoconstriction

Les canaux calciques incluent notamment les canaux dépendants des stocks (ORAI) et dépendants du voltage (Cav) qui sont considérés de première importance pour l'entrée du calcium dans les cellules non-excitables et excitables, respectivement. Les canaux calciques voltage-dépendants tels que Cav1 sont essentiels pour le fonctionnement des cellules excitables, notamment la transmission neuronale, la contraction musculaire ou la sécrétion hormonale. Cependant, de nombreuses études montrent désormais que les canaux Cav1 sont aussi exprimés dans des cellules non excitables, et sont importants pour les fonctions effectrices des lymphocytes T. Les canaux Cav1 sont constitués de la sous-unité a1 formant le pore ionique et des sous-unités auxiliaires ß et a2δ. Ces sous-unités sont importantes pour l'activité électrique du canal, mais aussi pour sa régulation, sa stabilité et son expression à la membrane plasmique dans les cellules excitables. Les travaux de notre groupe ont clairement identifié les sous-unités a1 de Cav1.2 et Cav1.3 comme essentielles pour la fonction des lymphocytes Th2, une sous-population de cellules T responsable des maladies allergiques. L'inhibition pharmacologique et génétique de ces canaux réduit de manière significative l'expression des cytokines dans les lymphocytes Th2 chez la souris, mais pas dans les Th1. Le but de mon travail a été de comprendre si les sous-unités auxiliaires des canaux Cav, et plus particulièrement la sous-unité ß, sont nécessaires au fonctionnement des canaux Cav1 dans les lymphocytes Th2 qui ne sont pas des cellules excitables. Nous avons utilisé des oligonucléotides antisens ciblant toutes les sous-unités ß afin de réduire l'expression de ß1 et ß3, les deux sous-unités exprimées dans des lymphocytes Th2. La transfection de Th2 murines et humaines avec ces oligonucléotides diminue l'influx de calcium dépendant du TCR et l'expression des cytokines. En outre, l'effet des oligonucléotides antisens semble résulter de la perte d'expression de la sous-unité a1 selon un mécanisme similaire à celui décrit dans les neurones. De plus, L'utilisation de shRNA spécifiques de ß1 et ß3 dans les Th2 de souris montre un rôle essentiel la sous-unité ß1 dans la réponse fonctionnelle des lymphocytes Th2. Enfin, les antisens Cavß diminuent l'inflammation dans un modèle d'asthme allergique chez la souris, de même qu'un inhibiteur pharmacologique des sous-unités a2δ. Ce travail a donc permis d'identifier les sous-unités auxiliaires des canaux Cav comme de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans le cadre des maladies allergiques telles que l'asthme. / Calcium channels include store-operated (ORAI) and voltage-gated (Cav) channels that are considered to be important for calcium entry in non-excitable and excitable cells, respectively. Voltage-gated calcium channels such as Cav1 are essential for excitable cell function, including neuronal transmission, muscle contraction or hormone secretion. However, numerous studies show that Cav1 channels are expressed in non-excitable cells as well, and are important for T cell effector functions. Cav1 channels are composed of the a1 subunit forming the ion pore and auxiliary subunits ß and a2δ. These subunits are important for the electric activity of the channel but also for its regulation, its stability and its expression at the plasma membrane in excitable cells. Our group clearly identified the a1 subunit of Cav1.2 and Cav1.3 channels as essential for the function of Th2 lymphocytes, a T cell subset responsible for allergic diseases. Pharmacological and genetic inhibition of these channels significantly reduces the expression of cytokines in mouse Th2 cells, but not in Th1 cells. The goal of my work was to understand whether the auxiliary subunits of Cav channels, particularly the ß subunit, are necessary for the function of Cav1 channels in Th2 lymphocytes that are not excitable cells. We used antisense oligonucleotides targeting all ß subunits to reduce the expression of ß1 and ß3, the two subunits expressed in Th2 lymphocytes. Transfection of murine and human Th2 with these oligonucleotides decreases TCR-dependent calcium influx and cytokine expression. In addition, the effect of the Cavß antisense oligonucleotides seems to result from the loss of expression of the a1 subunit, as similarly described in neurons. In addition, the use of shRNA specific to ß1 and ß3 in mouse Th2 shows a critical role the ß1 subunit in the functional response of Th2 lymphocytes. Finally, the Cavß antisense oligonucleotides reduce the airway inflammation in an allergic asthma model in mice, as well as a pharmacological inhibitor of a2δ subunits. This work has identified auxiliary subunits of Cav channels as new potential therapeutic targets in allergic diseases such as asthma.

Une cellule dendritique (CD) qui exprime le facteur de transcription GILZ durant l’apprêtement de l’antigène et sa présentation aux cellules effectrices, génère des lymphocytes T régulateurs (LTregs) CD25high Foxp3+ sécréteurs d’IL-10. La production de GILZ est dépendante de l’action des glucocorticoïdes, de l’IL-10 et du TGF-.Nous avons mis en évidence chez l’homme qu’une corticothérapie orale de 48h induit l’expression de GILZ dans les cellules présentatrices de l’antigène circulantes (CPAs) de sujets allergiques. Les CPAs isolées après la corticothérapie génèrent des LTregs CD25high Foxp3+ IL-10+ spécifiques de l’allergène.Nous également constaté in vitro que les mastocytes participent à l’activation des CDs au cours des réactions allergiques en régulant l’expression de GILZ. Les médiateurs d’origine mastocytaire, dont l’histamine, diminuent l’expression de GILZ dans les CDs et altèrent ainsi leur capacité à activer des LTregs. Nous avons identifié le mécanisme par lequel l’histamine diminue l’expression de GILZ dans les CDs humaines. L’histamine inhibe l’activité transcriptionnelle de Foxo3, un facteur de transcription régulant l’expression de GILZ. Enfin, nous avons démontré que des souris transgéniques qui surexpriment GILZ constitutivement dans les CDs sont protégées contre le développement de l’asthme allergique. L’ensemble de ces résultats permet d’envisager de nouvelles stratégies d’immunomodulation dans l’allergie, centrée sur la régulation de l’expression de GILZ dans les CDs. / We previously showed in vitro that DCs with a high level of GILZ activate regulatory T cells (Tregs) whereas DCs with low level of GILZ trigger effector T lymphocytes. Glucocorticoids (GCs), IL-10 and TGF- are potent inducers of GILZ expression. The aim of this thesis is to extend the above findings to induction of tolerance to allergens. Modulation of GILZ expression by DCs should induce allergen-specific Tregs able to inhibit the activation and proliferation of allergen specific T cell clones. In order to validate this concept we demonstrated that:- allergen-specific tolerance can be achieved in allergic patients treated with oral GC through the induction of GILZ expression in their antigen-presenting cells, and the role of allergen-specific Tregs in this effect,- mast cells play a role in the activation of DCs by inhibiting their expression of GILZ and thus their ability to stimulate Tregs against harmless environmental allergens,- GILZ-expressing DCs protect against allergic asthma in a model of transgenic mice over-expressing GILZ in their DCs.The present study supports the concept of an immune regulation of allergic responses through the modulation of GILZ expression by DCs and opens new perspectives in the development of innovative immunotherapies in the treatment of allergic diseases.

L’importance des facteurs de risque professionnels dans l’asthme est bien établie, mais le rôle de certains agents doit être clarifié. Les objectifs de la thèse sont d’évaluer les liens entre les expositions aux produits de nettoyage et l’asthme, et d’étudier l’impact et la prise en compte du biais du travailleur sain, dans l’étude Epidémiologique des facteurs Génétiques et Environnementaux de l’Asthme (EGEA, 2047 sujets dont 1477 adultes avec des données professionnelles). L’exposition aux produits de nettoyage a été estimée par une expertise et une matrice emploi-exposition. Chez les femmes, l’asthme actuel était associé à l’exposition aux détartrants (OR=2.4 (1.1-5.3)), et aux sprays (2.9 (1.0-8.1)) et à l’ammoniac (3.1 (1.2-7.8)) chez les aides-soignantes. Les détartrants et l’ammoniac sont des irritants. L’exposition aux produits de nettoyage était associée à l’asthme sévère et sans sensibilisation allergique. Deux analyses ont souligné l’importance du biais du travailleur sain dans l’asthme. Un biais de sélection à l’embauche a été observé chez des sujets avec un asthme sévère dans l’enfance. Un modèle marginal structural a permis de prendre en compte le biais du travailleur sain dans l’étude de l’effet des expositions professionnelles sur l’expression clinique de l’asthme au cours de la vie. En plus du rôle d’asthmogènes connus, le rôle d’agents moins bien établis, comprenant des irritants (1.6 (1.0-2.4)) était suggéré. Les résultats sont cohérents avec un rôle des irritants dans l’asthme lié au travail. Ils soutiennent une utilisation plus large d’approches d’analyse causale pour contrôler le biais du travailleur sain dans les études des risques professionnels. / It is well-recognized that workplace exposures importantly contribute to the burden of asthma, but the role of some agents needs to be clarified. The aims of the thesis are to evaluate the relationships between occupational exposure to cleaning products and asthma, and to study the impact and the control of the healthy worker effect bias, in the Epidemiological study on the Genetics and Environment of Asthma (EGEA, 2047 subjects including 1477 adults with data regarding occupations).Exposure to cleaning products was estimated by an expert assessment and a job-exposure matrix. In women, current asthma was associated with exposure to decalcifiers (OR=2.4 (1.1-5.3)), and to sprays (2.9 (1.0-8.1)) and ammonia (3.1 (1.2-7.8)) in personal care workers. Decalcifiers and ammonia are irritants. Exposure to cleaning products was associated with severe asthma, and asthma without allergic sensitization. Two analyses underlined the important impact of the healthy worker effect in asthma. A healthy worker hire effect was observed in subjects with severe asthma in childhood. Using a marginal structural model, we studied the effect of occupational exposure on asthma clinical expression over a lifetime, while controlling for the healthy worker effect bias. Elevated risks of asthma were observed, not only for known asthmagens, but also for other agents which role in asthma is less established, including irritants (1.6 (1.0-2.4)). The results are consistent with a role of irritants in work-related asthma. They support a broader use of causal inference approaches, to control the healthy worker effect bias in studies of occupational risk factors.

Le chat est la seule espèce animale qui développe spontanément une entité clinique similaire à bien des égards à lasthme allergique humain. Communément appelée « asthme félin » par homologie à la maladie humaine, cette entité pathologique est le résultat dune inflammation persistante des voies respiratoires, associée à des phases aiguës de bronchospasme, une hyperréactivité bronchique à des stimuli divers et dans les stades avancés à des remaniements tissulaires de la paroi bronchique (e.g., érosions épithéliales, hypertrophie de la musculature lisse, hyperplasie glandulaire). Des modèles dasthme félin, obtenus par sensibilisation expérimentale à un allergène, reproduisent la majorité des caractéristiques cliniques, fonctionnelles et lésionnelles de la maladie naturelle et sont au premier plan de la découverte de nouvelles stratégies thérapeutiques (i.e., cyclosporine A, corticostéroïdes oraux et inhalés, immunothérapie spécifique). De la pathogénie de lasthme, ressort toute limportance de dominer lobstruction récurrente des voies respiratoires. Même si les bronchodilatateurs inhalés sont recommandés dans la prise en charge des crises dasthme chez le chat, leur efficacité clinique reste incertaine et peu étayée. Ainsi, les principes actifs, les posologies et les protocoles thérapeutiques actuellement préconisés sont dans une large mesure empiriques et/ou extrapolés de la médecine humaine, et nécessitent dêtre validés dans des conditions expérimentales contrôlées. Nos travaux sinscrivent donc dans cette optique et visent à définir une approche thérapeutique tant préventive que symptomatique des crises de bronchospasme chez le chat, ainsi quune utilisation rationnelle des bronchodilatateurs à longue durée daction pour un contrôle optimal de linflammation asthmatique. Lors dune première étude, nous avons investigué lactivité in vitro, vis-à-vis du muscle lisse bronchique félin, de différentes agents bronchodilatateurs parmi lesquels des agonistes β2-adrénergiques (isoprotérénol, salbutamol [SAL], fénotérol, formotérol, salmétérol [SLM]), un anticholinergique (ipratropium bromide [IB]) et une méthylxanthine (théophylline). Tous ont produit une relaxation dose-dépendante de la musculature lisse bronchique, avec des spécificités propres en termes de puissance, defficacité ou dactivité intrinsèque. Sur une base comparative, le formotérol est le ß2-mimétique le plus puissant, et lisoprotérénol le plus efficace avec le fénotérol. Le fénotérol et le formotérol sont des agonistes complets des récepteurs ß2-adrénergiques, le SAL et le SLM des agonistes partiels. Tenant compte des résultats des essais in vitro et de la disponibilité de formulations administrables par aérosols dans lespèce féline, les effets bronchoprotecteurs (intensité, durée daction) de six médications inhalées ont été caractérisés chez le chat sain, en préambule à leur utilisation dans des conditions pathologiques. Un modèle de bronchoconstriction induite par le carbachol a été retenu dans le cadre de cette deuxième étude. Il ressort de cette étude que le SLM en aérosol-doseur (25µg) présente un effet bronchoprotecteur soutenu persistant 24 heures mais est aussi la médication la moins efficace. Le SAL et lIB (nébulisation ou aérosol-doseur) sont des bronchodilatateurs à courte durée daction (48 heures) dont lutilisation combinée en aérosol-doseur (SAL IB : 100µg/20µg) met en exergue une synergie daction. Les conditions naturelles étant souvent incompatibles avec une approche anticipative de la crise dasthme, les traitements instaurés sont davantage à visée curative que prophylactique. Dans une troisième étude, nous avons exploré les effets bronchorelaxants du SAL (100µg) et de lIB (20µg), administrés seuls ou en traitement combiné, sur une bronchoconstriction induite par un aéroallergène (Ascaris suum) chez des chats rendus expérimentalement asthmatiques. La technique dinhalation par aérosol-doseur a été privilégiée vu les effets synergiques de la combinaison « SAL IB » et lintérêt de cette voie dadministration dans la gestion à domicile des crises dasthme. Aux doses testées, les bronchodilatateurs inhalés nont exercé aucun effet notable, naffectant en rien la résolution du bronchospasme induit. Chez lhomme, les crises et les épisodes dexacerbation de lasthme sont fréquents dans le cours évolutif de la maladie. Aucune étude chez le chat asthmatique en crise aiguë (induite ou spontanée) natteste de lefficacité des corticostéroïdes inhalés ni ne mentionne dans ce contexte lintérêt scientifique dune association aux ß2-mimétiques à longue durée daction. Nous avons donc comparé les effets de la prednisolone orale (1mg/kg q12h) à ceux dune dose élevée de fluticasone inhalée, seule (500µg q12h aérosol-doseur) ou en traitement combiné avec du SLM (500µg/50µg q12h aérosol-doseur), sur la fonction et linflammation pulmonaires dans un modèle félin dasthme aigu. Cette quatrième étude a montré quune courte cure orale de prednisolone diminue significativement linflammation bronchique à éosinophiles. De fortes doses de fluticasone inhalée se sont avérées bénéfiques dans le contrôle de lhyperréactivité bronchique non spécifique, sans toutefois exercer des effets marqués sur linflammation bronchique sous-jacente. Combiner cette corticothérapie inhalée au SLM a permis dobtenir des effets anti-éosinophiliques accrus et comparables à ceux de la prednisolone orale. Aucune des médications testées na modifié significativement la réponse clinique et fonctionnelle consécutive à linhalation de lallergène. Létude précédente permet de supposer que le SLM potentialise lactivité anti-inflammatoire des corticostéroïdes inhalés et/ou est doté de propriétés anti-inflammatoires intrinsèques. Dans une cinquième étude, nous avons donc investigué les effets du SLM en monothérapie (50µg q12h aérosol-doseur) sur la fonction et linflammation pulmonaires. Il ressort de cette étude, conduite sur un modèle félin dasthme aigu, que le SLM en monothérapie nexerce pas deffet protecteur sur la survenue dun bronchospasme allergique et est dépourvu de tout effet anti-inflammatoire propre. Les résultats obtenus, dans les conditions expérimentales de nos essais, conduisent aux conclusions suivantes : 1) les bronchodilatateurs inhalés (SAL, IB, SLM) sont dune efficacité thérapeutique limitée dans la prévention et le traitement symptomatique du bronchospasme allergique chez le chat sensibilisé à Ascaris suum 2) en revanche, recourir au SLM comme thérapie adjuvante aux corticostéroïdes inhalés ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le contrôle de linflammation et de lhyperréactivité bronchiques chez le chat asthmatique./The cat is the only animal species that spontaneously develops a clinical entity closely similar to human allergic asthma and commonly referred to as feline asthma. Feline asthma is a chronic inflammatory disease of the lower airways characterised by intermittent respiratory distress due to bronchoconstriction, non-specific bronchial hyperresponsiveness and airway remodeling at latter stages (e.g., epithelial erosions, smooth muscle hypertrophy, glandular hyperplasia). Based on experimental sensitisation to allergens, models of feline asthma mimic many clinical, functional and lesional features of the naturally developing condition. Moreover, development and implementation of feline asthma models have greatly facilitated the search for novel therapies (i.e., cyclosporin A, oral and inhaled corticosteroids, specific immunotherapy). In considering the pathogenesis of asthma, it is of major importance to control recurrent airway obstruction. Although inhaled bronchodilators are recommended for the management of acute asthmatic exacerbations in cats, their clinical efficacy remains uncertain and poorly documented. Most currently recommended drugs, dosages and therapeutic schemes are largely empirical and extrapolated from human medicine, and need to be further validated under controlled experimental conditions. Hence, our work was aimed at determining the potential of inhaled bronchodilators for preventive and curative treatment of acute bronchospasms in asthmatic cats as well as at exploring the benefit of using long-acting bronchodilators to optimally control the airway inflammation. In the first study, we investigated in vitro effects on isolated feline bronchi of different bronchodilating agents including β2-adrenergic agonists (isoproterenol, salbutamol [SAL], fenoterol, formoterol, salmeterol [SLM]), an anticholinergic (ipratropium bromide [IB]) and a methylxanthin derivative (theophylline). All compounds caused a dose-related relaxation of bronchial smooth muscle, each exhibiting specificities in terms of potency, efficacy and intrinsic activity. On a comparative basis, isoproterenol and fenoterol are the most efficacious β2-mimetics while formoterol is the most potent one. Fenoterol and formoterol act as full agonists of β2-adrenoceptors, SAL and SLM as partial agonists. Taking into account results from in vitro testing procedures and availability of aerosol formulations suitable for lung delivery in cats, we compared the antispasmodic effects (magnitude, duration of action) of six inhaled medications against carbachol-induced bronchoconstriction in healthy cats. This second study showed that SLM by metered-dose inhaler (25µg) has a sustained activity for as long as 24 hours but is also the least efficacious medication. SAL and IB (nebulisation or metered-dose inhaler) are short-acting bronchodilators (4-8 hours) whose combination delivered with a metered-dose inhaler (SAL IB: 100µg/20µg) exhibits a synergistic antispasmodic effect. In the natural disease, asthmatic crisis are difficult to predict in terms of occurrence. Therefore, therapeutic interventions are more curative than preventive. In a third study, we explored the bronchodilating effects of SAL (100µg) and IB (20µg), delivered either alone or as a combined therapy, on allergen-induced bronchospasms in Ascaris suum-sensitised cats. The inhalation technique using a metered-dose inhaler was retained given the synergistic effects of the combination SAL IB with this method and its therapeutic interest for at-home management of asthmatic crisis. At the tested doses, these bronchodilators failed to reverse allergen-induced bronchospasms in cats with experimental asthma. In human beings, crisis and exacerbations of asthma are frequent events in the natural course of the disease. Efficacy of inhaled corticosteroids in cats with acute asthmatic exacerbations (induced or spontaneous) has not yet been determined, nor the potential benefit of adding long-acting β2-agonists in this context. Thus, the fourth study was aimed at comparing the effects of oral prednisolone (1mg/kg q12h) with those of inhaled fluticasone at high doses, alone (500µg q12h metered-dose inhaler) or combined with salmeterol (500µg/50µg q12h metered-dose inhaler), on lung function and airway inflammation in a feline model of acute asthma. This study showed that a short course of oral prednisolone significantly reduced allergen-induced bronchial eosinophilic inflammation. High doses of inhaled fluticasone proved to be efficient for decreasing non specific airway hyperresponsiveness but failed to markedly reduce the underlying airway inflammation. Adding salmeterol to inhaled fluticasone led to anti-eosinophilic effects of the same magnitude as those found for oral prednisolone. None of these treatments improved clinical and functional responses to allergen exposure. According to the previous study, it may be that SLM has an anti-inflammatory effect on its own and/or functions as a steroid-potentiating agent. In a fifth study, we investigated the effects of salmeterol as monotherapy (50 µg q12h metered-dose inhaler) on lung function and airway inflammation in our feline model of acute asthma. This inhaled medication did not prevent occurrence of allergic bronchospasm in Ascaris suum-sensitised and challenged cats, nor did it possess intrinsic anti-inflammatory activity. Under our experimental conditions, the main results achieved led to the following conclusions: 1) the inhaled bronchodilators (SAL, IB, SLM) are of limited efficacy for the prevention and symptomatic treatment of allergic bronchospasm in cats sensitised to Ascaris suum; 2) in contrast, using salmeterol as adjuvant therapy to inhaled corticosteroids opens up new perspectives for the treatment of bronchial inflammation and hyperresponsiveness in asthmatic cats.

Le souffle chez les chevaux et l’asthme chez l’humain sont des maladies respiratoires qui partagent plusieurs caractéristiques, notamment des épisodes de bronchospasme et de détresse respiratoire dus à une inflammation pulmonaire inappropriée en réponse à une inhalation de substances antigéniques. Les manifestations cliniques incluent des efforts respiratoires augmentés, des sifflements et de la toux. Au niveau des voies respiratoires, on observe une augmentation du muscle lisse péribronchique, une fibrose sous épithéliale, une métaplasie/hyperplasie épithéliale et du mucus en quantité augmentée. L’augmentation du muscle lisse est particulièrement importante car elle n’affecte pas seulement le calibre basal des voies respiratoires, mais elle accentue l’obstruction respiratoire lors de bronchoconstriction. Ces changements sont regroupés sous le terme de « remodelage » et sont associés à un déclin accéléré de la fonction respiratoire chez les patients asthmatiques. Alors que les traitements actuels contrôlent efficacement le bronchospasme et relativement bien l’inflammation, leurs effets sur le remodelage sont mal connus. Dans le cadre de thèse, la réversibilité du remodelage musculaire péribronchique a été investiguée chez des chevaux atteints du souffle dans deux études longitudinales. Ces études, faites principalement sur du tissu pulmonaire prélevé par thoracoscopie, sont difficilement réalisables chez l’humain pour des raisons éthiques, ou chez d’autres animaux, car ceux-ci présentent rarement une inflammation de type asthmatique de façon spontanée. Les résultats démontrent que les chevaux atteints du souffle ont approximativement deux fois plus de muscle péribronchique que les chevaux sains d’âge similaire gardés dans les mêmes conditions, et que la prolifération des myocytes contribue à cette augmentation. Ils démontrent aussi qu’une stimulation antigénique relativement brève chez des chevaux atteints du souffle depuis plusieurs années n’accentue pas le remodelage, ce qui suggère que l’augmentation du muscle lisse atteint un plateau. Nous avons également montré que le remodelage du muscle lisse chez des chevaux adultes est partiellement réversible et que cette réversibilité peut être accélérée par l’administration de corticostéroïdes par inhalation. Il semble toutefois qu’une portion du remodelage chronique est irréversible puisque les corticostéroïdes ont accéléré la diminution du muscle mais sans toutefois mener à une amélioration plus marquée au terme de l’étude qu’avec une modification environnementale stricte. La diminution de trente pourcent observée sur un an paraît modeste mais elle démontre clairement, et pour une première fois, que le remodelage du muscle lisse présent chez des chevaux adultes malades depuis plusieurs années est au moins partiellement réversible. / Equine heaves and asthma in people are two respiratory diseases that share many characteristics, including episodes of bronchospasm and respiratory distress due to an inappropriate airway inflammation in response to inhaled antigens. In both diseases, the main clinical manifestations are increased breathing efforts, wheezing and coughing. Changes in the airway wall include increased airway smooth muscle, subepithelial fibrosis, epithelial changes, and increased mucus. The increase in smooth muscle is of particular importance as it not only affects baseline airway caliber, but also accentuates the effect of bronchoconstriction on airflow limitation. These structural changes are grouped under the term “remodeling” and are associated with the accelerated decline of respiratory function in asthmatics. While current treatments offer adequate control of bronchospasm and inflammation, their effects on remodeling are unknown. In this thesis, airway smooth muscle remodeling reversibility was investigated in heaves-affected horses. The longitudinal studies conducted here, mostly made on peripheral pulmonary tissue harvested under thoracoscopic guidance, can not be easily done in people for ethical reasons, or in other animal species, few of them having spontaneous asthma-like disease like horses. Results have shown that heaves-affected horses have twice as much airway smooth muscle than age-matched controls kept in the same environment, and that myocyte proliferation contributes to this increase. It was also shown that a relatively brief antigenic exposure in chronically affected horses does not further increase smooth muscle mass, which suggests that it may reach a plateau over time. It was also shown that airway smooth muscle is partially reversible and that this reversibility can be accelerated with inhaled corticosteroids. On the other hand, corticosteroids only accelerated the decrease in mass compared to strict environmental control, without affecting the total improvement observed at the end of the study, which suggests that some of this chronic remodeling is irreversible. The thirty percent decrease seems relatively modest but it is nevertheless the first demonstration that airway smooth muscle remodeling of adult horses affected by heaves for years is at least in part reversible.