La majorité des études qui ont examiné les effets respiratoires d’une exposition de courte durée à la pollution de l’air ont été réalisées en milieu urbain. En milieu pollué par des sources industrielles, la nature de l’exposition diffère de celle en milieu urbain. Le premier objectif de ce mémoire visait une recension des études traitant de l’association entre les effets respiratoires chez l’enfant et l’exposition aux émissions de polluants industriels. La majorité des études suggèrent que l’exposition aux émissions de polluants émis par des industries est associée à un accroissement des problèmes respiratoires. Dans ces études, l’effet de l’exposition de courte durée a rarement été étudié. L’autre objectif du mémoire était d’évaluer l’association entre une exposition journalière aux émissions de pollution atmosphérique d’un complexe industriel (deux fonderies et une usine de raffinage de l’alumine) du Saguenay, Québec, et les hospitalisations pour problèmes respiratoires des enfants de 0 à 4 ans vivant près de celles-ci (<7.5 km), à l’aide d’une étude épidémiologique de type cas-croisé. Le pourcentage d’heures où le domicile de l’enfant était sous les vents provenant de la direction du complexe industriel et les maxima et moyennes journalières des concentrations de dioxyde de soufre (SO2) et de particules fines (PM2.5) ont été recueillis du 1er janvier 2001 au 31 décembre 2010 afin d’estimer l’exposition. Des régressions logistiques conditionnelles ont été employées pour estimer les rapports de cotes (OR) et les intervalles de confiance à 95%. Les hospitalisations pour asthme et bronchiolite chez les jeunes enfants étaient associées à l’augmentation de l’exposition journalière aux émissions, estimée par le pourcentage d’heures sous les vents. Les résultats de ce mémoire suggèrent que l’exposition aux émissions industrielles de polluants de l’air est associée à des effets respiratoires chez les enfants. / Most studies performed to date that assessed the respiratory effects of short term exposure to air pollutants have been performed in urban environments. Air pollutant mixtures in urban environments may differ than those originating from industrial settings. The first objective of this thesis was a literature revue of all studies published to date on the respiratory effects of exposure to industrial emissions in children. Studies published to date usually report, that exposure to industrial emissions of air pollutants are associated with respiratory effects. In these studies, effects of short-term exposure have rarely been studied. The second objective of this thesis was to estimate the association between daily exposure to emissions of atmospheric pollution coming from an industrial complex (with two smelters and an alumina refining plant) in Saguenay, Quebec, and hospitalizations for respiratory problems in children aged 0 to 4 years living near nearby (<7.5 km) with an epidemiologic case-crossover design. The percentage of hours when the residence of the children was downwind from the industrial complex and the daily average and peak concentrations of sulfur dioxide (SO2) and particulate matter (PM2.5), measured from January 1st 2001 to December 31th 2010, were used to estimate the exposure of children. Conditional logistic regressions were used to estimate the associations with odds ratios (OR) and the 95% confidence intervals. Hospitalizations for asthma and bronchiolitis in young children living near the aluminum/industrial complex increased with the daily exposure, estimated by the percentage of hours downwind. Results from this thesis suggest that exposure to industrial emissions of air pollutants is associated with respiratory effects in children.

Le genre Entérovirus (EV) (famille des picornaviridae) est composé de petits virus à ARN non enveloppées classés en 12 espèces dont 7 sont pathogènes pour l'homme : 4 espèces (A-D) d'enterovirus humains (HEV) et trois espèces (A-C) de rhinovirus humains (HRV). Dans le genre enterovirus, les HRV et HEV sont reconnus comme des pathogènes respiratoires fréquemment responsables d'infections des voies aériennes supérieures et inférieures chez l'enfant et l'adulte. Entre 2009 et 2012, de nouveaux génotypes d'HEV à tropisme respiratoire (HEV-68, 104, 109, et le CVA-21) ont été décrits dans des cas isolés ou épidémiques démontrant la capacité des espèces A à D à induire des infections respiratoires basses humaines.La première phase de ce travail de thèse a eu pour objectifs de préciser le rôle étiologique des infections à EVs; d'identifier les génotypes potentiellement responsables des pathologies respiratoires pédiatriques nécessitant une hospitalisation, mais aussi d'analyser et de comparer les caractéristiques cliniques et épidémiologiques entre les différents groupes de génotypes identifiés. Nous avons réalisé une étude rétrospective sur une cohorte de 309 enfants hospitalisés au CHU de Reims entre septembre 2009 et juin 2010 pour une infection respiratoire aiguë non documentée microbiologiquement par la réalisation des tests virologiques et bactériologiques conventionnels. Nos résultats montrent que le génome des EVs (HEV et HRV) est retrouvé dans 60,5% (187/309) des aspirations naso-pharyngées des enfants hospitalisés, distinguant 15 infections à HEV (dont 10 souches HEV-68) et 172 à HRV. Les cas de bronchiolite et d'exacerbation de l'asthme (133/187) positifs pour la détection des souches HEV (12/133) étaient plus âgés (P=0,003) et plus fréquemment associés avec une détresse respiratoire (P=0,01) et un besoin en oxygénothérapie au moment de leur hospitalisation (P=0,01) que les cas infectés par un HRV. De plus, nous avons mis en évidence pour la première fois en France la circulation épidémique de souches d'HEV-68 (10/15 des souches d'HEV détectées) isolées au cours de l'automne 2009 chez des enfants hospitalisés pour une infection respiratoire aiguë. Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur ce génotype ré-émergent qui semble présenter un tropisme respiratoire spécifique des voies respiratoires inférieures.La seconde phase de ce travail de thèse s'est intéressée à étudier les mécanismes liés au développent des processus inflammatoires de la muqueuse au cours de l'infection des voies respiratoires basses par HEV. A l'aide d'un modèle in vitro de cellules respiratoires humaines (A549) infectées par HEV-B (CVB5, Mitchell), nous avons observé que l'infection réplicative des HEV dans les cellules A549 induisait une augmentation dose et temps-dépendante des ARNm, et des protéines IL-8, MCP-1 et RANTES.En conclusion, nos résultats obtenus à partir de prélèvements respiratoires dans le cadre de notre étude de cohorte suggèrent que les EVs représentent une cause étiologique fréquente d'infections respiratoires basses chez l'enfant avec une pathogénicité supérieure des HEVs (principalement dans notre étude HEV-68) par rapport aux souches HRVs. De plus, nos résultats obtenus à partir d'expérimentation in vitro démontrent que les HEVs du groupe B sont capables d'induire au cours de l'infection des cellules épithéliales alvéolaires humaines (A459) une sécrétion spécifique d'IL-8, MCP-1 et RANTES. La production de ces chimiokines correspond à une réponse innée de la cellule épithéliale humaine infectée par les HEVs: nous avons montré pour la première fois que ce mécanisme était en partie régulé par l'activation de la voie non canonique de NF-kB via la protéine NIK dans la cellule épithéliale respiratoire humaine. / The Enterovirus (EV) genus (picornaviridae family) consists of small non-enveloped positive RNA viruses classified in 12 species of which 7 are pathogenic for humans: four species (A-D) of human enterovirus (HEV) and three species (A-C) of human rhinovirus (HRV). Among the EV genus, HEV and HRV are recognized as leading causes of acute respiratory tract infections (ARTIs) in human. Between 2009 and 2012, new HEV respiratory genotypes (e. g. HEV-68, 104, 109, 117 and CVA-21) have been described in isolated cases or outbreaks supporting the ability HEV species A to D to induce lower respiratory tract infections. This supports the hypothesis of an underestimation of the prevalence and etiological role of EVs in pediatric acute respiratory tract infections (ARTIs) (more specifically bronchitis, bronchiolitis and asthma exacerbation).To assess the etiological role and the clinical characteristics of HRV and HEV infections in pediatric patients hospitalized for ARTIs, we conducted a retrospective study of 309 hospitalized pediatric patients in University Hospital Centre of Reims with microbiologically unexplained ARTIs from September 2009 to June 2010. Among the 309 ARTIs, 15 HEV and 172 HRV strains were identified. Among bronchiolitis and asthma exacerbation cases (n=133), HEV infected cases were older (P=0.003) and were more frequently associated with a respiratory distress (P=0.01) and a need for oxygen therapy at the time of admission (P=0.01) than cases infected by HRV strains. Interestingly, during this retrospective study, we provided evidence that during the fall 2009 in France, HEV-D68 strains were responsible for a low proportion of pediatric cases hospitalized for acute airway diseases including bronchiolitis and asthma exacerbation.To identify the mechanisms that can regulate the development of airway mucosa inflammation during HEV respiratory lower tract infections, we investigated the production of chemokines by HEV infected human alveolar epithelial cells (A549). Using in vitro model A549 cells infected by HEV-B (CVB5, Mitchell), we demonstrated that HEV-B strains isolated from upper respiratory tract of child with bronchiolitis could actively replicate in various human airway epithelial cells, and that this replicative infection induced specific dose and time-dependent increases in mRNA and protein secretion of IL-8, MCP-1 and RANTES, but not of all other CC and CXC human chemokines tested. The protein secretion of these chemokines appeared to be significantly increased at 48 and 72 hours post-infection in culture treated by low-doses of IFN-γ in comparison with mock-infected cells (P <0.001), and was correlated to the viral replication activity. In second time, we explore the pathogenic mechanisms that can regulate inflammatory responses to HEV in lower respiratory airways. We show that HEV infection induced a time-dependent increase of NIK protein accumulation that peaks at 16 hours post-infection (H P-I). NIK protein accumulation mediated the processing of p100 in p52, which association with Rel B was evidenced in nuclear compartment between 16 and 48 H P-I.In conclusion, our findings indicate that EVs are a common cause of lower respiratory tract infections in pediatric patients with a potential higher pathogenicity of HEV strains (mainly HEV-68) by comparison to HRV strains. Moreover, our in vitro results demonstrated that HEV are capable to induce the release of specific chemokines (IL -8, MCP-1 and RANTES) by alveolar epithelial cells during a replicative infection. Finally, we demonstrated for the first time that this innate airway epithelial cell response against HEV infection was partly regulated by the activation of the non-canonical NF-kB via NIK protein.

Le but de cette thèse était d’analyser les associations entre plusieurs facteurs environnementaux (consommations maternelles de tabac, d’alcool et de boissons caféinées pendant la grossesse) et médicaux (antécédents d’asthme ou d’eczéma) et les leucémies aiguës de l’enfant, et d’étudier des polymorphismes génétiques susceptibles de modifier ces associations. Les analyses ont été réalisées à partir de l’étude cas-témoins nationale ESCALE réalisée en population générale en 2003 et 2004. Les données sur les antécédents médicaux et les consommations maternelles pendant la grossesse ont été recueillies au cours d’un entretien téléphonique standardisé des mères. Les polymorphismes génétiques d’intérêt ont été sélectionnés suivant une approche candidate sur leur fonctionnalité, dans des gènes impliqués dans le métabolisme du tabac (CYP1A1*2, CYP2E1*5, NQO1*2, EPHX1 et NAT2*5), de l’alcool (CYP2E1*5, ADH1C*2) et de la caféine (NAT2*5), et dans l’allergie (IL4, IL4R, IL10 et IL13). Les données génétiques ont été obtenues à partir de prélèvements de sang chez les cas et de salive chez les témoins, par génotypage de 370 000 SNPs chez les cas et sur puce à façon de 4 500 SNPs chez les témoins, complété par des imputations génotypiques lorsque les polymorphismes candidats n’étaient pas disponibles au génotypage. Au total, les données étaient disponibles pour 493 cas de leucémie aiguë et 442 témoins d’origine européenne.La consommation maternelle de café pendant la grossesse était positivement associée aux leucémies aiguës de l’enfant dans cette étude. Aucune association significative n’était observée avec le tabagisme maternel ou la consommation d’alcool pendant la grossesse. La présence de deux allèles NAT2*5 était associée aux leucémies aiguës lymphoblastiques (Odds Ratio OR=1.9 [1.3-2.7]), mais les analyses ne montraient pas d’association avec les autres polymorphismes des enzymes du métabolisme. Aucune interaction significative n’a été observée entre les polymorphismes candidats et le tabagisme maternel ou les consommations d’alcool ou de boissons caféinées pendant la grossesse. Cependant, les allèles candidats de CYP2E1, NQO1 et EPHX1, trois enzymes impliquées dans le métabolisme du benzène, semblaient interagir entre eux.Les allèles variants dans les gènes IL13, IL4, IL10 et IL4R n’étaient pas associés au risque de leucémie de l’enfant. Les antécédents d’asthme ou d’eczéma étaient plus fréquemment retrouvés chez les témoins que chez les cas (OR=0.7 [0.6-0.9]). Cette association inverse était essentiellement retrouvée chez les enfants porteurs d’un haplotype variant régulant l’expression de l’IL10 (p interaction=0.08) et porteurs de deux allèles de référence pour IL13-rs20541 (p interaction=0.06).En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle de la consommation de café dans le risque de leucémie, déjà observé dans la précédente étude de l’équipe, qui devra être répliqué et approfondi. En revanche, aucune association n’a été observée avec la consommation maternelle de tabac ou d’alcool, même en tenant compte des polymorphismes génétiques candidats. L’interaction gène-gène des trois enzymes impliquées dans le métabolisme du benzène est intéressante et devra être explorée dans d’autres études. Enfin, l’association inverse entre le risque de leucémie aiguë et les antécédents d’asthme ou d’eczéma semble limitée aux enfants porteurs de certains polymorphismes des interleukines IL10 et IL13, ce qui pourrait refléter des mécanismes biologiques sous-jacents. Ces hypothèses pourront être testées d’autres études, et en particulier dans l’étude ESTELLE, récemment réalisée par l’équipe. / The aim of this thesis was to analyze the associations between several environmental (maternal consumption of tobacco, alcohol or caffeinated drinks during pregnancy) and medical (history of asthma or eczema) factors and childhood acute leukemia, and to study genetic polymorphisms suspected to modify those associations.The analyses were performed using data from the national population-based case-control ESCALE study conducted in 2003 and 2004. Information about medical history and maternal consumptions during pregnancy was obtained through a standardized telephone interview with the mothers. The genetic polymorphisms were selected using a candidate approach based on their functionality, in genes involved in the metabolism of tobacco (CYP1A1*2, CYP2E1*5, NQO1*2, EPHX1 and NAT2*5), alcohol (CYP2E1*5, ADH1C*2) or caffeine (NAT2*5), and in allergy (IL4, IL4R, IL10 and IL13). Biological samples consisting of blood for cases and saliva for controls allowed for the genotyping of 370,000 SNPs in the cases and 4,500 SNPs in the controls. Where the candidate polymorphisms were not available from the genotyping, genotypic imputation was used to infer those. In total, data was available for 493 acute leukemia cases and 442 controls of European origin. Maternal coffee drinking during pregnancy and, to a lesser extent, cola soda drinking, was positively associated with childhood leukemia in the ESCALE study. No significant association was observed with maternal smoking or alcohol consumption during pregnancy. Carrying two NAT2*5 alleles was associated with acute lymphoblastic leukemia (Odds Ratio OR=1.9 [1.3-2.7]), although the analyses showed no association with the other candidate alleles involved in metabolism. There was no significant interaction between the candidate genetic polymorphisms and maternal consumptions of tobacco, alcohol or caffeinated drinks during pregnancy. However, the candidate alleles of CYP2E1, NQO1 and EPHX1, three enzymes involved in benzene metabolism, seemed to interact together.The variant alleles in IL13, IL4, IL10 and IL4R genes were not associated with childhood leukemia. A history of asthma or eczema was more frequently reported in controls than in cases (OR=0.7 [0.6-0.9]). This inverse association was mostly observed in children carrying a variant haplotype regulating the expression of IL10 (p for interaction=0.08), and carrying two reference alleles for IL13-rs20541 (p for interaction=0.06).As a conclusion, these results suggest a role of maternal coffee drinking during pregnancy in childhood leukemia that had already been reported in a previous French study of the same research team, and needing in-depth study and replication. However, no association was observed with maternal smoking or alcohol drinking, even after taking into account the candidate genetic polymorphisms. The gene-gene interaction of the three enzymes involved in benzene metabolism is interesting and needs to be investigated in other studies. Finally, the inverse association between childhood acute leukemia risk and medical history of asthma or eczema seems to be limited to the children with specific polymorphisms of interleukins IL10 and IL13, which could reflect underlying biological mechanisms. Those hypotheses should be further tested in other studies, such as the ESTELLE study, that has been recently conducted by the team.

Objectifs L'objectif de la thèse est de caractériser par PCR quantitative en temps réel (QPCR) l'environnement fongique, bactérien ainsi que l'exposition à d'autres organismes allergisants (acariens et animaux de compagnie). Cette caractérisation des logements a pour but de mieux comprendre les interactions entre les différents micro-organismes de l'environnement intérieur et leurs relations aux maladies allergiques, dans le cadre d'une étude de grande cohorte. L'objectif secondaire est la mise en place de nouvelles QPCR dans d'autres circonstances sanitaires (infections, PHS) afin de mieux caractériser l'impact des microorganismes de l'environnement. L'étude EBRA-ELFE L'étude ELFE incluant 18 319 enfants est la première cohorte française qui s'intéresse au développement des enfants de la naissance à leur majorité dans une approche multi­disciplinaire. Une étude nichée EBRA (Environnement microBiologique et Risque Allergique) est centrée sur l'étude microbiologique des poussières dans les chambres d'enfant. Le mode d'échantillonnage (par capteur électrostatique à poussière, EDC) et d'analyse (QPCR) ont été validés et optimisés pour garantir l'acceptabilité du dispositif et la qualité des quantifications. Un panel de 10 cibles (moisissures, acariens, bactéries) sélectionnées pour leur caractère allergisant, toxique, infectieux ou potentiellement protecteur vis-à-vis des maladies allergiques a été initialement utilisé. Ainsi lors de la première collecte à la naissance des enfants en 2011, 3217 CEP ont été quantifiés par QPCR. Les concentrations de six moisissures (Aspergillus fumigatus, Aspergillus versicolor, Alternaria alternata, Cladosporium sphaerospermum, Penicillium chrysogenum, Stachybotrys chartarum), trois groupes de bactéries (Enterobacteriaceae, Mycobacteria et Streptomyces) et un acarien (Dermatophagoïdes pteronissynus) de l'environnement immédiat du nouveau-né ont été obtenues. Ces données ont permis d'identifier six profils de logements différents avec un gradient géographique E-O recouvrant la distribution des sifflements de l'asthme en France. Un deuxième panel de 10 cibles a été choisi et documenté. Il inclut entre autres des cibles « chien » et « chat » pour proposer un test complet comprenant les allergènes principaux des logements. La collaboration avec le groupe ELFE continue et un projet pour une deuxième campagne d'échantillonnage à 5 ans se met en place. L'utilisation de la QPCR pour caractériser d'autres situations à risque. La QPCR est un outil de quantification standardisé et reproductible et ses applications sont multiples. Au cours de ce travail de thèse, elle a été utilisée pour caractériser d'autres situations à risque : quantifier la présence de Thermoactinomyces vulgaris dans les aérosols des stations de compostages, détecter la présence d'Aspergillus fumigatus dans des environnements pouvant recevoir des patients immunodéprimés, mettre en évidence la présence d'ADN d' Aspergillus fumigatus ou de mucorales dans le sérum de patients immunodéprimés. Conclusion Les outils développés et les résultats obtenus pendant la thèse représentent une avancée pour une meilleure connaissance du monde microbien qui nous entoure et contribueront à mieux comprendre les mécanismes de développement des maladies allergiques / Objectives The aim of the study is to characterize by quantitative real-time PCR (QPCR) fungal, bacterial environment as well as exposure to other allergenic organisms (mites and pets). This characterization of dwellings aims to better understand the interactions between the different micro-organisms of the indoor environment and their relation to allergie diseases. The secondary aim is the use of other QPCRs in other health circumstances (infections, ABPA) te better characterize the impact of environmental microorganisms. The EBRA-ELFE study The ELFE study, which includes 18,319 children, is the first French cohort to study the development of children from birth to majority in a multi-disciplinary approach. A nested study EBRA (MicroBiological Environment and Allergie Risk) focuses on the microbiological compositior of dust in children's rooms. The electrostatic dust collector (EDC) sampling and analysis mode has been validated to guarantee an acceptable system (in terms of cost and constraints for the participants) and to optimize the quality of QPCR quantification. A panel of 10 targets (molds, mites, bacteria) selected for their allergenic, taxie, infectious or potentially protective effect against allergie diseases was initially used. Thus during the first sampling at birth of children in 2011, 3217 EDC were quantified by QPCR. The concentrations of six molds (Aspergillus fumigatus, Aspergillus versicolor, Alternaria alternata, Cladosporium sphaerospermum, Penicillium chrysogenum, Stachybotrys chartarum), three groups of bacteria (Enterobacteriaceae, Mycobacteria and Streptomyces) and one mite (Dermatophagoides pteronissynus) of the immediate environment of the new have been obtained. These data made it possible to identify six different dwelling profiles A second panel of 10 targets was chosen and documented. It includes "dog" and "cat" targets te propose a complete test including the main allergens of the dwellings. The collaboration with thE ELFE group continues and a project for a second 5-year sampling campaign is set up.The use of QPCR for the use of QPCR other risk situations The QPCR is a standardized tool, reproducible, allowing quantification and its applications are multiple. During this work, it was used to characterize other risk situations: presence of Thermoactinomyces vulgaris in the aerosols of composting stations, presence of Aspergillus fumigatus in environments that could receive immunocompromised patients , the presence of Aspergillus fumigatus DNA or mucorales in the serum of immunocompromised patients. Conclusion Tools developed and the results obtained during the study represent a step forward for a better knowledge of the microbial envrionnement and will contribute to a better understanding of the mechanisms of development of allergie diseases

Contexte: La compréhension de l’histoire naturelle de l’asthme et des allergies au cours de la petite enfance est encore parcellaire. De plus, il persiste encore des incertitudes quant à la contribution des facteurs comportementaux et environnementaux au développement de ces maladies. Objectifs: 1) Etudier l’histoire naturelle des symptômes respiratoires et allergiques chez l’enfant de 0 à 4 ans en identifiant des phénotypes basés sur ces symptômes par des analyses de cluster, 2) Caractériser ces phénotypes au regard de leurs co-morbidités et de leurs facteurs de risque, en particulier ceux liés à l’environnement de vie des enfants incluant leur exposition précoce à la pollution atmosphérique d’origine automobile (PAA). Matériel et méthodes: Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du suivi de la cohorte de naissances PARIS (Pollution and Asthma Risk: an Infant Study) mise en place en 2003 et incluant 3840 nouveau-nés. Des auto-questionnaires régulièrement renseignés par les parents ont permis de documenter l’état de santé des enfants en termes de symptômes et de pathologies respiratoires/allergiques, ainsi que leur mode et cadre de vie. La sensibilisation allergénique a été déterminée par dosage des IgE spécifiques dans le sang à l’âge de 18 mois. L’exposition à la PAA intégrant les différents lieux de vie (domicile, lieu de garde) a été évaluée pour la première année de vie des enfants par un modèle de dispersion, l’indice ExTra. L’identification de phénotypes respiratoires/allergiques entre 0 et 4 ans a été effectuée par des analyses de cluster transversales et longitudinales. Les co-morbidités et facteurs de risque associés aux phénotypes ont été étudiés. Résultats : Entre 0 et 4 ans, des sifflements ont été rapportés chez 31% des enfants, et une toux sèche nocturne chez 38%. Ils sont respectivement 43% et 38% à avoir éprouvé des symptômes évocateurs de rhinite allergique et de dermatite atopique. La prévalence cumulée des maladies diagnostiquées par un médecin était de 12,2% pour l’asthme, 39,4% pour l’eczéma et 3,8% pour le rhume des foins. L’étude des trajectoires des symptômes de sifflements, toux sèche nocturne, rhinite allergique et dermatite atopique a permis d’identifier un groupe avec une faible prévalence de symptômes [n=1236, 49,0%] et quatre phénotypes respiratoires/allergiques distincts: deux transitoires («rhinite transitoire» [n=295, 11,7%] et «sifflements transitoires» [n=399, 15,8%]), non associés avec la sensibilisation IgE dépendante, et deux persistants («toux/rhinite» [n=284, 11,3%] et «dermatite» [n=308, 12,2%]), associés à la sensibilisation allergénique. Le phénotype «rhinite transitoire» était associé à l'exposition postnatale au tabagisme, pouvant irriter les voies respiratoires. Le phénotype «sifflements transitoires» était lié au sexe masculin et au contact avec d'autres enfants (frères et sœurs plus âgés, fréquentation d'une crèche). Les facteurs de risque des deux phénotypes associés aux IgE comprenaient la présence d’antécédents parentaux d'allergie, ainsi que l'exposition potentielle à des allergènes et au stress, connues pour jouer un rôle dans le développement des maladies allergiques. Nos résultats montrent également qu’au regard de la symptomatologie allergique, l’exposition précoce à la PAA semble impacter davantage certains sous-groupes d’enfants (ceux de sexe masculin, ceux ayant un terrain familial d’asthme/d’allergie et ceux dont la mère a souffert d’un problème grave de santé). Conclusion: Ce travail contribue à mieux comprendre l’histoire naturelle des manifestations respiratoires et allergiques durant les années préscolaires et suggère l'existence de différents phénotypes avant l'âge scolaire. Le fait qu'ils diffèrent en termes de facteurs de risque et de sensibilisation renforce la plausibilité de profils distincts, potentiellement liés aux irritations et aux infections pour les phénotypes transitoires, et à l'allergie pour les phénotypes persistants. / Background: The natural history of asthma and allergies during childhood is still not fully understood. In addition, there are still some uncertainties about the contribution of behavioral and environmental factors to the development of these pathologies. Objectives: 1) To study the natural history of respiratory and allergic symptoms in children from birth to age 4 years by identifying phenotypes based upon these symptoms using cluster analyses, 2) To characterize these phenotypes with regard to their comorbidity and risk factors, especially those related to the life environment of children, including their early exposure to traffic-related air pollution (TAP). Methods: This work is part of the follow-up of the PARIS (Pollution and Asthma Risk: an Infant Study) birth cohort, implemented in 2003 and including 3840 newborns. Self-administered questionnaires regularly filled in by parents were used to collect information about the health status of children in terms of respiratory/allergic symptoms and diseases, as well as about lifestyle/environment characteristics. IgE-mediated sensitisation was determined at the age of 18 months. Exposure to TAP integrating the different places of residence and day-care was assessed in the first year of life of children using a dispersion model, the ExTra index. Respiratory/allergic phenotypes were identified between 0 and 4 years by cross-sectional and longitudinal cluster analyses. Comorbidity and risk factors associated with phenotypes were studied. Results: Between 0 and 4 years, wheezing has been reported in 31% of children, and dry night cough in 38%, whereas 43% and 38% have experienced symptoms suggestive of allergic rhinitis and atopic dermatitis, respectively. The prevalence of doctor-diagnosed diseases in the first 4 years was 12.2% for asthma, 39.4% for eczema and 3.8% for hay fever. The study of joint trajectories of symptoms such as wheezing, dry night cough, allergic rhinitis and atopic dermatitis identified a group with low prevalence of symptoms [n=1236, 49.0%] and four distinct phenotypes: two transient ("transient rhinitis" [n=295, 11.7%] and "transient wheeze" [n=399, 15.8%]), without any relation with IgE sensitisation, and two persistent ("cough/rhinitis" [n=284, 11.3%] and "dermatitis" [n=308, 12.2%]) associated with allergic sensitisation. Transient rhinitis phenotype was only associated with tobacco smoke exposure, which could irritate the airways. Transient wheeze phenotype was related to male sex and contact with other children (older siblings, day-care attendance). Lastly, risk factors for both IgE-associated phenotypes encompassed parental history of allergy, potential exposure to allergens and stress, known to be associated with the development of allergic diseases. With regard to allergic symptomatology, our results also show that the impact of early exposure to TAP could be more important in some subgroups of children (boys, children with parental history of allergy, and children whose mother experienced a serious health problem). Conclusion: This work contributes to a better understanding of the natural history of respiratory/allergic symptoms during preschool years, and provides evidence for the existence of different phenotypes before school age. The fact they differ in terms of sensitisation and risk factors reinforces the plausibility of distinct profiles, potentially linked to irritation and infections for the transient phenotypes, and to allergy for the persistent phenotypes.

Chez les patients asthmatiques, on retrouve un remodelage de la matrice extracellulaire des poumons, caractérisé par une augmentation du collagène ou fibrose de la couche sous-épithéliale des voies respiratoires. Le souffle, maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires inférieures des chevaux matures, présente des similarités physiopathologiques avec l’asthme humain, incluant le remodelage. Ceci nous conduit à l’hypothèse que la fibrose de la couche sous-épithéliale pourrait être une composante des lésions pulmonaires chez les chevaux affectés, ce que notre étude avait pour objectif d’évaluer. Des biopsies pulmonaires périphériques réalisées par voie thoracoscopique ont été obtenues chez 5 chevaux témoins et 6 chevaux atteints du souffle, avant (T0) et après une stimulation antigénique de 30 jours avec du foin moisi et de la paille. Avant le début de l’étude, les sujets étaient en rémission clinique et ne démontraient aucun signe clinique de maladie. Un examen microscopique des échantillons prélevés a été réalisé après traitement au picrosirius-rouge, colorant spécifique des fibres de collagène. La surface du collagène de la couche sous-épithéliale a été mesurée et corrigée en fonction de la taille de la voie respiratoire en utilisant des techniques morphométriques standards. Les chevaux atteints de souffle ont une surface de collagène plus grande dans la couche sous-épithéliale (p<0.1) en comparaison avec les chevaux témoins. La fibrose de la couche sous-épithéliale demeure inchangée chez les chevaux malades après la stimulation antigénique de 30 jours. À T0, la fibrose de la couche sous-épithéliale est associée positivement aux variations maximales de pression pleurale et à la résistance pulmonaire chez les chevaux atteints de souffle. Les résultats de cette étude suggèrent qu’une fibrose de la couche sous-épithéliale est présente dans les voies respiratoires périphériques des chevaux atteints de souffle et contribue au déficit de fonction résiduel pulmonaire observé lors de rémission clinique. / Extracellular matrix remodelling is present in the human asthmatic lung, and is characterized by increased collagen or fibrosis of the subepithelial area of the airway. Heaves, a naturally occurring chronic lower airway inflammatory condition in horses shares aspects of pathophysiology with asthma, including features of airway remodelling. We thus hypothesize that airway fibrosis is a characteristic of remodelling in heaves. The aim of this study was to evaluate the presence of fibrosis in the subepithelial area of the peripheral airways of heaves-affected horses. Peripheral lung biopsies acquired under thoracoscopic guidance were obtained from 5 control and 6 heaves-affected horses, both before (T0) and after a 30 day antigenic challenge with mouldy hay and straw. Prior to the study, diseased horses were in clinical remission and exhibited no clinical signs of disease. Obtained samples were microscopically examined using picrosirius-red, a collagen specific histological staining technique. Collagen area in the subepithelial layer, e.g. the region between the airway smooth muscle and the epithelial layer was measured, and corrected for airway size using standard morphometric techniques. In comparison with controls, heaves-affected horses had an increased collagen content in the airway subepithelial area (p<0.1). No change in fibrosis of the subepithelial area was observed in diseased horses after the 30 day antigenic challenge. Peripheral airway subepithelial collagen at baseline was positively associated with maximal changes in transpulmonary pressure and pulmonary resistance in horses with heaves but not in controls. Results of this study indicate that fibrosis of the subepithelial area is present in the peripheral airways of heaves-affected horses, and may play a role in residual lung function deficits observed in diseased horses even while in clinical remission.

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.

Avec l'essor des nanotechnologies, se pose la question de la toxicité respiratoire et de l'impact des nanoparticules manufacturées sur des pathologies respiratoires telles que l'asthme allergique. Cette thèse a eu pour but d'étudier la toxicité respiratoire des nanotubes de carbone (NTC), figure emblématique des nanotechnologies, en lien avec leur biodistribution, chez la souris normale et dans un modèle murin d'asthme. Ce travail a porté sur des NTC à parois multiples, qui représentent plus de 95% de la production industrielle de NTC. Nos travaux ont montré que ces NTC se distribuent de façon uniforme dans les voies respiratoires de la souris, qu'ils sont internalisés par différentes cellulesrésidantes ou infiltrées (macrophages, pneumocytes de type II, neutrophiles), et qu'ils sont capables, en fonction de la dose et de la durée d'exposition, d'induire une inflammation et un remodelage des voies aériennes. Nos données ont également montré que ces NTC peuvent promouvoir la réponse à un allergène, les cellules épithéliales jouant un rôle dans cet effet. Ainsi, l'exposition aux NTC pourrait représenter un risque pour la santé respiratoire des sujets sains, mais également des sujets asthmatiques.

Bien que la plupart des études se focalisent sur les lymphocytes T CD4+ régulateurs, il a été observé que les lymphocytes T CD8+ régulateurs peuvent jouer un rôle important dans l’induction et le maintien de la tolérance immunitaire. Le transfert adoptif chez la souris et l’induction chez l’homme de lymphocytes T CD8+ régulateurs peuvent inhiber le rejet d’allogreffes et le développement de pathologies autoimmunes. Ces observations suggèrent que l’induction de ces populations peut avoir un potentiel thérapeutique. Des études supplémentaires sont encore nécessaires pour définir les conditions optimales de leur induction. <p>Tant les nouveaux nés humains que murins ont une plus forte capacité que l’adulte à développer des lymphocytes T CD4+ régulateurs induits par une reconnaissance antigénique. La période néonatale serait donc particulièrement appropriée à l’induction de circuits régulateurs.<p>Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié le rôle des lymphocytes T CD8+, induits à la naissance, dans le contrôle de la réponse des lymphocytes T CD4+ de type Th2.<p>Des souris BALB/c sont immunisées à la naissance à l’aide de cellules spléniques semi-allogéniques hybrides F1 (AJAX x BALB/c). Ces cellules persistent dans l’animal, au sein des organes lymphoïdes et stimulent ainsi de manière chronique les lymphocytes T CD4+ et T CD8+ du receveur et induisent une réponse de type Th2. Suite à l’injection des cellules spléniques semi-allogéniques au nouveau né de souris, nous avons observé l’expansion d’une population de lymphocytes T CD8+CD25+, dont le phénotype se caractérise par l’expression de Foxp3 et la production conjointe d’IFN-&61543; et l’IL-10. Nous avons pu observer que ces cellules sont capables d’inhiber la production de cytokines Th2 produites par les lymphocytes T CD4+ allospécifiques activés. Par contre, ces cellules régulatrices aggravent des réponses Th2 non apparentées. En effet, suite à une sensibilisation à l’ovalbumine, à l’âge adulte, ces souris développent de plus fortes réponses asthmatiques.<p>D’autre part, les nouveaux nés de souris BALB/c ont été immunisés à la naissance à l’aide de cellules dendritiques semi-allogéniques hybrides F1 (AJAX x BALB/c) qui activent de manière aigüe leurs lymphocytes T. Ces souris présentent une forte réponse Th1 et Tc1/Tc2 spécifique de l’alloantigène et sont protégées contre le développement d’un asthme induit. Il a aussi été montré dans ce travail que suite à l’immunisation néonatale à l’aide de cellules dendritiques semi-allogéniques, le nombre de lymphocytes T CD8+CD44high, CD8+CD62Lhigh et CD8+CD25+ producteurs d’IFN-&61543; augmente significativement. L’IFN-& / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dendritic cells (DCs) are professional APCs that have a unique capacity to initiate primary immune responses, including tolerogenic responses. We have genetically engineered bone marrow-derived DCs to express the immunosuppressive cytokine IL-10 and tested the ability of these cells to control experimental asthma. A single intratracheal injection of OVA-pulsed IL-10-transduced DCs (OVA-IL-10-DCs) to naive mice prior to OVA sensitization and challenge prevented all the cardinal features of airway allergy, namely eosinophilic airway inflammation, airway hyperreactivity, and production of mucus, Ag-specific Igs and IL-4. OVA-IL-10-DCs also reversed established experimental asthma and had long-lasting and Ag-specific effects. We furthermore showed, by using IL-10-deficient mice, that host IL-10 is required for mediating the immunomodulatory effects of OVA-IL-10-DCs and demonstrated a significant increase in the percentage of OVA-specific CD4+CD25+Foxp3+IL-10+ regulatory T cells in the mediastinal lymph nodes (MLNs) of OVA-IL-10-DC-injected mice. Finally, adoptive transfer of CD4+ MLN T cells from mice injected with OVA-IL-10-DCs protected OVA-sensitized recipients from airway eosinophilia upon OVA provocation. Our study describes a promising strategy to induce long-lasting Ag-specific tolerance in airway allergy./L’asthme atteint des proportions épidémiques dans les pays développés et a un impact négatif sur la qualité de vie. De plus les coûts des soins de santé relatifs à cette maladie ne cessent d’augmenter. La nette augmentation de l’incidence durant ces dernières décennies reste une énigme, les facteurs environnementaux ayant probablement contribués pour une large part dans ce processus.<p>Bien que le traitement actuel de l’asthme avec des corticostéroïdes inhalés et des agonistes β2 à longue durée d’action est satisfaisant et sans danger, des inquiétudes restent sur les effets à long terme des corticostéroïdes, en particulier lorsqu’on voit que les traitements commencent parfois très tôt dans l’enfance. De plus, la thérapie actuelle ne semble pas inhiber le TGF-β ni les dépôts de collagène, importants dans le remodelage des voies aériennes qui, au final, contribue à augmenter l’HRB des voies respiratoires.<p>La prévalence et la sévérité de l’asthme atopique augmentent de façon alarmante partout dans le monde depuis ces vingt dernières années {Eder, 2006 2}. Les traits pathophysiologiques de l’asthme allergique, à savoir l’éosinophilie pulmonaire chronique, l’hyperréactivité bronchique des voies aériennes (HRB) à une variété de stimuli non spécifiques, la production excessive de mucus dans les voies aériennes et les niveaux élevés d’IgE dans le sérum, sont tous étroitement liés à une réponse immune de type Th2 aberrante envers des antigènes habituellement inhalés (Ag) {Busse, 2001 466; Larche, 2003 467; Ray, 1999 465; Wills-Karp, 1999 464}. Les lymphocytes Th2 spécifiques de l’antigène exercent des fonctions effectrices cruciales en produisant un répertoire propre de cytokines, les plus importantes d’entre-elles étant l’IL-4, l’IL-5 et l’IL-13 {Busse, 2001 466; Larche, 2003 467; Ray, 1999 465; Wills-Karp, 1999 / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished