L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies aériennes dont les caractéristiques principales sont le remodelage bronchique et la fibrose sous épithéliale. Les cellules structurales et inflammatoires interagissent les unes avec les autres tant par contact direct que par l'entremise de médiateurs sécrétés. Cette interaction contribue de manière importante à la régulation du processus inflammatoire qui a cours dans la muqueuse bronchique. Les fibroblastes et les lymphocytes T produisent de nombreuses cytokines et médiateurs proinflammatoires dont l'interleukine-6 (IL-6). L'expression de cette dernière est étroitement associée avec la présence de fibrose dans de nombreux tissus. L'IL-6 agit également comme facteur de croissance et d'activation pour les lymphocytes T. L'objectif de ce projet est d'identifier les molécules de costimulation impliquées dans la communication entre les fibroblastes et les lymphocytes T ainsi que de déterminer leur rôle dans la production d'IL-6 par les fibroblastes lors de l'interaction entre ces deux types cellulaires. Les nombreuses investigations menées indiquent que les lymphocytes T entraînent l'augmentation de la production de l'IL-6 autant par les fibroblastes de sujets sains que ceux provenant de sujets asthmatiques. Cette augmentation de la production d'IL-6 se fait principalement par l'entremise de molécules de surface. L'interaction LFA1/ICAM-l semble être impliquée dans cette augmentation de la production d'IL-6. Ces résultats montrent à quel point l'interaction entre les fibroblastes et les lymphocytes T peut moduler la production de cytokines tel l'IL-6 et par conséquent dans quelle mesure elle peut influencer le processus inflammatoire.

L’asthme est un désordre respiratoire obstructif qui affecte plus de 330 millions de personnes à travers le monde. Les symptômes de cette pathologie comprennent de l’essoufflement, de l’oppression thoracique, de la sibilance et de la toux, et surviennent suivant l’inhalation de facteurs déclencheurs (virus, allergène, pollution…). La pathologie de l’asthme est caractérisée par une inflammation chronique et variable au sein du système respiratoire, un remodelage des voies aériennes ainsi qu’une hyperréactivité bronchique. L’équipe de recherche du Dr Ynuk Bossé travaille sur la physiologie du muscle lisse des voies aériennes, et plus spécifiquement sur l’augmentation des capacités contractiles du muscle lisse en réponse à un tonus (i.e. contraction soutenue). Ce phénomène nommé le gain de force du muscle lisse a été observé avant mon arrivée dans ce laboratoire sur des trachées de moutons et de souris montées en bain d’organe, ainsi qu’in vivo chez la souris. Des travaux antérieurs ont démontré que la présence d’un tonus augmentait la réactivité bronchique de souris en réponse à l’inhalation d’une forte dose de métacholine. Le but de cette thèse était d’explorer dans une dynamique translationnelle, les rouages moléculaires de ce phénomène et d’en définir les impacts sur la fonction respiratoire in vivo. Dans une première étude réalisée au début de mon doctorat, nous avons étudié les conséquences du tonus sur la réactivité bronchique in vivo chez l’humain. Nous avons ainsi observé que l’augmentation du tonus, provoquée par l’inhalation répétée de faibles doses de métacholine durant une période de 30 minutes, augmentait la réactivité bronchique en réponse à l’inhalation d’une forte dose de métacholine. De plus, nous avons également observé grâce à l’utilisation de la technique des oscillations forcées que cette augmentation de la réactivité bronchique était liée à une augmentation de la résistance des voies périphériques. Nous avons donc confirmé dans cette étude que la présence d’un tonus augmente la réactivité bronchique chez de jeunes humains en santé. Dans une seconde étude, conduite tout au long de mon doctorat, nous avons étudié les mécanismes moléculaires responsables du gain de force du muscle lisse en réponse à un tonus. Nous avons ainsi observé que ce phénomène n’était pas lié à une potentialisation de la phosphorylation de la chaîne légère de myosine, mais plutôt provoqué par une augmentation de la filamentogénèse d’actine. Nous avons également déterminé que cette augmentation de la filamentogénèse d’actine était en partie provoquée par une inhibition de la dépolymérisation des filaments d’actine suite à l’inhibition de la protéine cofiline. Nous avons donc démontré que le tonus augmente la filamentogénèse d’actine au sein des cellules musculaires lisses, ce qui pourrait contribuer à une augmentation des capacités contractiles. Finalement, dans une troisième étude entreprise durant la dernière partie de mon doctorat, nous tentons de comprendre les liens entre le phénomène du gain de force du muscle lisse et l’inflammation présente dans l’asthme. Il semblerait que la présence d’une inflammation provoquée par de la poudre d’acariens chez la souris augmente la réactivité bronchique, mais empêche le développement du gain de force du muscle lisse. En revanche, les résultats obtenus sont encore préliminaires. Il est actuellement impossible de tirer des conclusions fermes. Ainsi, nous nous interrogeons toujours à l’égard du rôle de l’inflammation sur le gain de force du muscle lisse des voies aériennes. Dans sa globalité, cette thèse démontre que le gain de force du muscle lisse des voies aériennes est provoqué par un remodelage du cytosquelette d’actine, et que ce phénomène augmente la réactivité bronchique in vivo chez l’humain. De plus, cette thèse ouvre des voies de recherche afin de déterminer si ce phénomène pourrait être impliqué dans l’hyperréactivité bronchique dans l’asthme. / Asthma is an obstructive respiratory disorder affecting more than 330 million people worldwide. The symptoms include breathlessness, chest oppression, wheezing and cough. The symptoms are variable in nature and severity and generally coincide with the inhalation of environmental factors (viruses, allergens, pollution…). The pathology of asthma is characterized by several typical features, such as airway inflammation, airway remodeling and airway hyperresponsiveness. The research team of Dr Ynuk Bossé is specialized in the study of lung physiology and airway smooth muscle mechanics. Of particular interest is a phenomenon called ‘force adaptation’. Force adaptation is a time-dependent gain in the contractile capacity of airway smooth muscle in response to tone (i.e., a sustained contraction). This phenomenon was observed in vitro in isolated ovine and murine tissues, as well as in vivo in mice. Previous work has demonstrated that the presence of tone, provoked by repeated exposures to low doses of methacholine during 20 min, increases airway responsiveness to the inhalation of a high dose of methacholine. The aim of this thesis was to decipher the molecular mechanisms of force adaptation in vitro and to explore the impact of this phenomenon on respiratory function in vivo. In a first study, which was conducted at the beginning of my PhD, we assessed the effect of tone on airway responsiveness in young healthy adults. We demonstrated that tone, which was generated by repeated inhalations of low doses of methacholine during 30 min, enhances airway responsiveness to a high dose of methacholine. Moreover, with the use of the force oscillation technique, we demonstrated that this effect was predominant in the peripheral airways. Therefore, this study confirmed that airway smooth muscle tone increases airway responsiveness in young healthy adults. In a second study, conducted over the entire course of my PhD, we investigated the molecular mechanisms responsible for the gain in contractile capacity induced by tone. We observed that force adaptation does not rely on molecular mechanisms enhancing the phosphorylation of the myosin light chain but rather occurs in conjunction with an increase in actin filamentogenesis. We further demonstrated that this increase in actin filamentogenesis may stem not only from actin polymerization but also from the inhibition of actin filament depolymerization via the inhibition of the protein cofilin. Therefore, the results of this study suggested that tone increase the contractile capacity of airway smooth muscle by fostering actin filamentogenesis. Finally, in a third study started at the end of my PhD, we are trying to understand the links between the gain in contractile capacity induced by tone and airway inflammation in asthma. We are using a mouse model of allergic airway inflammation induced by repeated exposures to house dust mite. While allergic inflammation increases airway responsiveness, it seems to diminish the phenomenon of force adaptation. However, the results obtained so far will require further investigations. It is currently impossible to reach authoritative conclusions. We are still left wondering whether airway inflammation alters the gain in contractile capacity induced by tone. Overall, this thesis is demonstrated that force adaptation increases airway responsiveness in vivo in human and, at the molecular level, the phenomenon seems to rely on an active remodeling of the actin cytoskeleton. Moreover, this thesis opens new research areas, which will need to be further explored in order to determine whether the gain in contractile capacity induced by tone is implicated in airway hyperresponsiveness in asthma

Une faible observance des corticostéroïdes inhalés (CSI), principal traitement d’entretien de l’asthme, est fréquente et demeure l’une des principales raisons de la maîtrise inadéquate de cette maladie. L’observance a été mesurée en utilisant trois méthodes. 1) La mesure avec le questionnaire de Morisky. 2) L’observance évaluée sur sept jours par la question : «Au cours de la dernière semaine, combien de jours avez-vous utilisé votre médicament?». 3) Le calcul du ratio de possessions de médicaments (RPM) en utilisant les données de dossiers de pharmacie. Les facteurs potentiellement associés à l’observance ont été identifiés en utilisant le modèle PRECEDE. Parmi 319 participants de 12 à 45 ans recrutés au Québec et rapportant l’utilisation de CSI, 16,0 %; 43,0 %; et 9,1 % (RPM > 75 %) étaient observants, avec les trois mesures respectives (RPM Médian=16,4 %). Des 46 facteurs potentiellement associés à l’observance identifiés, onze au total étaient effectivement associés.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'asthme est une maladie pulmonaire très présente dans la population générale. Un sous-groupe de ces asthmatiques est atteint de la forme sévère de la maladie. Ces patients réfractaires aux traitements courants de l'asthme peuvent bénéficier de thérapies biologiques, à condition de remplir certains critères. Les anticorps monoclonaux sont des thérapies ciblées ayant fait leur apparition dans le continuum du traitement de l'asthme au cours de la dernière décennie. Avec la disponibilité grandissante de ces traitements, la médecine de précision devient l'objectif ultime du traitement de l'asthme, c'est-à-dire de sélectionner le bon traitement à donner au bon patient, au bon moment. Pour ce faire, il est nécessaire de définir des endotypes d'asthme distinctifs, soit des sous-groupes homogènes de patients permettant de facilement les classifier et ainsi, de cibler la thérapie qu'il leur convient. Les biomarqueurs occupent un rôle très important dans cette classification. En effet, ces marqueurs de l'inflammation renseignent sur l'état du patient et sur son type d'inflammation. Actuellement, les marqueurs inflammatoires disponibles sont limités et le mécanisme d'action de certains est encore peu compris. Quant à elle, la cascade inflammatoire de l'asthme est très complexe et sa compréhension demeure imparfaite. Elle est principalement décrite sur des modèles murins, mais peu sur des humains. L'étude faisant l'objet de ce mémoire décrit un sous-groupe de patients asthmatiques sévères sous thérapies biologiques (anticorps anti-interleukine 5) qui présentent une hausse inexpliquée de leur fraction expirée d'oxyde nitrique (FeNO), un biomarqueur inflammatoire couramment utilisé pour le suivi de ces patients. Ce phénomène met de l'avant les lacunes dans la compréhension de la cascade inflammatoire de l'asthme et de ses possibles mécanismes compensatoires, et soulève des questionnements quant à l'usage potentiellement inadéquat de certains biomarqueurs inflammatoires pour le suivi de certains sous-types inflammatoires. Les hypothèses générées par cette étude ouvrent la porte à de futures études mécanistiques qui permettront d'étudier ces potentielles voies inflammatoires compensatoires. Éventuellement, ceci permettra de mieux comprendre l'effet des thérapies biologiques sur l'inflammation en asthme et sur les biomarqueurs. Cela permettra aussi un usage plus adéquat des biomarqueurs en clinique. En parallèle à cette étude, notre laboratoire conduit d'autres études en lien avec la médecine de précision, notamment une revue systématique sur les biomarqueurs en asthme, ainsi qu'une série de cas rétrospective sur la population atteinte de maladie pulmonaire obstructive chronique sous thérapies anti-IL5/IL5R. Ces études portant sur la médecine de précision permettront ultimement une prise en charge plus adéquate des sujets asthmatiques sévères bénéficiant de thérapies ciblées. / Asthma is a common lung disease in the general population. A subset of these asthma patients has a severe form of the disease. These patients, who are refractory to usual asthma treatments, can benefit from biological therapies. Monoclonal antibodies are targeted therapies that have emerged in the asthma treatment continuum over the past decade. With the increasing availability of these treatments, precision medicine is becoming the ultimate goal of asthma treatment - selecting the right treatment, for the right patient at the right time. To do so, it is necessary to define distinctive asthma endotypes, which are homogeneous subgroups of patients. This allows to classify them and thus, to better target the therapy that suits them. Biomarkers play a very important role in this classification. Indeed, these inflammatory markers provide information on the patient's condition and type of inflammation. Currently, the inflammatory markers available are limited and the mechanism of action of some is still poorly understood. Also, the asthma inflammatory cascade is very complex, and its understanding remains imperfect since it is mainly described based on murine models. The main study of this document aims to describe a subgroup of severe asthma patients on biological therapies (anti-interleukin 5 antibodies) who present an unexplained increase in their fractional exhaled nitric oxide (FeNO), a biomarker commonly used for the patient's follow-up. This phenomenon highlights the gaps in the understanding of the asthma inflammatory cascade and its possible compensatory mechanisms, as well as the perhaps inadequate use of certain inflammatory biomarkers in patient's follow-up. The hypotheses generated by this study open the door to future mechanistic studies, which will make it possible to study these potential compensatory inflammatory pathways. Eventually, this will lead to a better understanding of the effect of biological therapies on asthma inflammation and on biomarkers. It will also allow a more appropriate use of biomarkers in clinical practice. At the same time, our laboratory is conducting other studies related to precision medicine, such as a systematic review with meta-analysis on asthma biomarkers, as well as a retrospective case series on a population suffering from chronic obstructive pulmonary disease under anti-IL5/IL5R therapies. These studies on precision medicine will ultimately allow a better management of asthma patients treated with targeted therapies.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 74-78.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 36-38.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le mémoire suivant présente deux projets de recherche dans deux domaines spécifiques sans lien entre les deux. Le premier projet portait sur la comparaison entre la muqueuse nasale et le polype chez un même sujet en relation avec la présence ou la sévérité de l'asthme. Nous avons observé que la muqueuse nasale semble plus différenciée que le polype chez des sujets présentant une polypose nasale, qu'ils soient asthmatiques ou non. De plus, le processus de remodelage serait également plus important dans le polype nasal comparé à la muqueuse nasale. Le deuxième projet consistait à comparer la fonction respiratoire et la présence de cellules inflammatoires dans l'expectoration induite chez les sujets asthmatiques jeunes et âgés. Chez le sujet âgé, nous avons démontré un phénotype asthmatique différent comparé au sujet jeune. Ce phénotype est caractérisé par une obstruction bronchique sévère et une importante neutrophilic Notre étude nous indique que l'approche et le traitement devraient être différents dans les personnes âgées comparées à l'asthmatique plus jeune.

L’asthme est en progression et 5 à 10 % des asthmatiques sont réfractaires aux traitements. L’administration d’agonistes spécifiques du récepteur 1 de la sphingosine-1-phosphate (S1PR1) dans le poumon inhibe l’inflammation pulmonaire allergique dans un modèle murin d’asthme. Cependant, les mécanismes et les cellules cibles sont inconnus. Puisque les altérations des cellules épithéliales (CE) bronchiques contribuent à la pathogenèse de l’asthme, l’activation de S1PR1 a été évaluée dans l’atténuation des dysfonctions que présentent les CE bronchiques d’un modèle d’asthme de rats et humaines. La surexpression de S1PR1 par les CE bronchiques de rats asthmatiques et humaines semble bénéfique dans la réduction des dysfonctions épithéliales puisque l’activation spécifique par CYM-5442 augmente l’étanchéité paracellulaire et réduit la libération d’une chimiokine, CCL2 (MCP-1), dans un contexte inflammatoire. Donc, il semble que la protéine S1PR1 soit impliquée dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire. Cette voie métabolique pourrait être approfondie afin de contrôler l’asthme réfractaire. / Asthma is in progression and 5 to 10 % of asthmatics are refractory to current interventions. In the lung, activation of sphingosine-1-phosphate receptor 1 (S1PR1) by specific agonists inhibits allergic airway inflammation in a murine model of asthma. However, cellular mechanisms and targeted cells are unknown. Since dysfunctions of bronchial epithelial cells (BEC) are central in asthma pathogenesis, activation of S1PR1 was evaluated in the reversal of BEC dysfunctions in a model of asthma and in human cells. Upregulation of S1PR1 in BEC of rats with experimental asthma and in human cells reversed epithelial cell dysfunctions. Indeed activation of S1PR1 by the specific agonist CYM-5442 decreases paracellular permeability and reduces the release of chemokine, under proinflammatory conditions. Therefore, S1PR1 seems to be involved in maintaining pulmonary homeostasis. This metabolic pathway could be of interest for controlling refractory asthma.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.