Notre laboratoire a préalablement démontré que les macrophages alvéolaires de rat allergique, lorsque cultivés 18 h ex vivo et réinstillés dans les poumons d'un rat allergique et dépiété de ses propres macrophages alvéolaires, inhibent l'hyperréactivité bronchique de ce rat receveur à la suite d'une stimulation allergénique. Le présent projet avait pour but d'identifier les mécanismes par lesquels la culture cellulaire conférait cette propriété de protection contre l'hyperréactivité bronchique. La production de cytokines par les macrophages alvéolaires, cultivés ou non, a été mesurée par PCR multiplex. Le nombre de cellules et le niveau de cytokines dans les lavages bronchoalvéolaires ont été mesurés chez des rats ayant reçu des macrophages alvéolaires fraîchement isolés et chez des rats ayant reçu des macrophages alvéolaires cultivés pendant 18 h. À la lumière des résultats obtenus, ce projet démontre que le mécanisme probablement sous-jacent à cette inhibition de l'hyperréactivité bronchique est lié à l'augmentation de la production de cytokines de type Th 1.

L’asthme allergique est caractérisé par une inflammation, un remodelage bronchique et une hyperréactivité bronchique (HRB). L’infiltration de fibrocytes, précurseurs des cellules musculaires lisses (CML) et exprimant le CD34, participe à l’hyperplasie du muscle lisse, cause potentielle de l’HRB. Cependant, l’expression du CD34 sur les CML ainsi que son rôle dans leur contraction et la réactivité du système respiratoire (SR) n’ont jamais été étudiés. L’objectif principal de ce projet était d’étudier le rôle du CD34 sur la contractilité des CML et la réactivité du SR dans l’asthme. Une perte de réactivité a été observée chez les souris Cd34-/- dans un modèle d’asthme. Celle-ci n’est pas reliée à une différence de la capacité contractile des CML en l’absence du CD34. Elle semble plutôt influencée par une altération des éléments non-contractiles tels que la production de mucines. Bref, cette étude a permis d’étudier l’importance de l’expression du CD34 dans le développement de l’HRB. / Allergic asthma is a chronic pulmonary disorder characterized by airway inflammation, airway remodeling and airway hyperresponsiveness (AHR). Hyperplasia of smooth muscle cells (SMCs) (potential mechanism of AHR) is influenced by CD34+ fibrocytes, which are known as smooth muscle precursors. However, CD34 expression on SMCs and its role on SMCs contractility have never been studied. The principal aim of this thesis was to study the role of CD34 on SMCs contractility and airway reactivity in the context of allergic asthma. In a mouse model of allergic asthma, a loss of airway reactivity was observed in sensitized Cd34-/- mice, which was not caused by alterations in the contractile capacity of SMCs. Instead, non-contractile elements (such as mucin production) seemed to be involved in this phenotype. Briefly, this study shows the importance of CD34 expression in the development of AHR associated with asthma.

Les prévalences d'asthme et d'hyperréactivité bronchique sont élevées chez les sportifs d'endurance. Une prise en charge adéquate, à l'aide de bonnes méthodes diagnostiques et d'un suivi adéquat, est essentielle dans cette population. L'hyperventilation eucapnique et la provocation bronchique à la métacholine sont couramment utilisées pour évaluer la réactivité bronchique des athlètes. Dans une optique de procéder à une évaluation optimale de leur fonction respiratoire, nous avons vérifié si le fait de procéder à ces deux provocations bronchiques l'une à la suite de l'autre pouvait influencer le résultat à la seconde. Nos données indiquent qu'il serait judicieux de les administrer lors de séances distinctes.

L’asthme est une maladie respiratoire chronique comportant une composante inflammatoire et un remodelage des voies respiratoires. À l’heure actuelle, plusieurs efforts ont été réalisés dans le but d’identifier les gènes associés à l’asthme et susceptibles d’augmenter le risque de développer la maladie ou d’accroître la symptomatologie. Il demeure toutefois important d’intégrer l’environnement pour mieux comprendre comment ces facteurs extrinsèques interagissent et régulent l’expression des gènes associés à l’asthme. L’objectif de ce projet était d’évaluer la méthylation de gènes impliqués dans le mécanisme d’inflammation des voies respiratoires dans le but de déterminer si les modifications épigénétiques pouvaient réguler, du moins en partie, l’expression de ces gènes. Ces gènes ont été choisis sur la base de leur association avec l’asthme et/ou sur la base d’une différence d’expression comparativement aux individus sans asthme ni allergie dans la collection familiale d’asthme allergique du Saguenay–Lac-Saint-Jean. Les résultats ont démontré que le gène du récepteur de type 2 de l’interleukine (IL) 1 (IL1R2), récepteur leurre de l’IL-1, et l’IL-33 (IL33) ont une signature de méthylation spécifique à l’asthme. Le mécanisme de méthylation régule à la hausse l’expression de ces gènes impliqués dans le processus inflammatoire, dans un contexte d’asthme allergique. Considérant la réversibilité de la méthylation de l’ADN, la signature épigénétique de ces gènes constitue donc une cible thérapeutique potentielle. En effet, il serait possible de contrer l’effet pro-inflammatoire d’IL-33 dans les poumons en augmentant la méthylation de ce ligand, et ainsi diminuer ses fonctions dans la réponse immune innée et adaptative dans un contexte d’asthme. En ce qui concerne IL1 et IL1R2, il serait envisageable de bloquer la formation de ce complexe en régulant la méthylation du ligand pour limiter sa contribution à l’inflammation.

Problématique : Il est nécessaire d’améliorer les interventions de soutien à l’autoprise encharge de l’asthme ou de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), nommées rencontres éducatives ci-après, et de parfaire les connaissances sur le modèle de formation des éducateurs en santé respiratoire. À cette fin, nos objectifs sont 1) de mesurer les retombées de l’utilisation d’un outil d’aide à la décision (OAD) pendant une rencontre éducative sur les connaissances et la maîtrise de l’asthme d’adultes asthmatiques et 2) de mesurer les retombées d’une formation magistrale portant sur les rencontres éducatives sura) le sentiment de compétence et les connaissances des éducatrices et b) la qualité de vie et les hospitalisations des personnes atteintes de MPOC. Méthodes : Objectif 1. Nous avons conduit un essai clinique hasardisé parallèle et réparti aéatoirement des adultes asthmatiques entre les groupes éducation et éducation+OAD. Tousles patients prenaient part à une rencontre éducative animée par une éducatrice en santé respiratoire. Dans le groupe éducation+OAD, les patients remplissaient un OAD sur lamédication de maintien inhalée. Avant et deux mois après les interventions, les patients ont rempli des questionnaires validés mesurant les connaissances sur l’asthme (Questionnaire de connaissances sur l’asthme de langue française, score -37–37) et la maîtrise de l’asthme(Asthma Control Scoring System, score 20–100). Nous avons construit des modèles linéairesmixtes pour estimer le changement dans les scores à l’intérieur de chacun des groupes et entre les groupes. Objectifs 2a et 2b. Nous avons conduit une étude mixte avec devisavant/après. Une éducatrice expérimentée a donné une formation magistrale de sept heuresportant sur les rencontres éducatives. Les éducatrices en santé respiratoire ont rempli, avantet après la formation, des questionnaires mesurant leur sentiment de compétence à animerdes rencontres éducatives (score 1–10) et leurs connaissances sur les rencontres éducatives(score 0–25). Quatre mois après la formation, nous avons recruté des personnes atteintes deMPOC ayant participé à des rencontres éducatives animées par les éducatrices nouvellementformées. Avant la rencontre et six mois plus tard, les patients ont rempli un questionnairevalidé mesurant la qualité de vie (St. George’s Respiratory Questionnaire, score 0–100) etrapporté s’ils avaient été hospitalisés au cours des six derniers mois. Nous avons élaboré des modèles linéaires ou modèle log-binomiaux mixtes pour estimer le changement dans lesscores ou les proportions. Cinq mois après la formation, des entrevues ont été menées avecles éducatrices et les verbatims ont été analysés qualitativement.Résultats : Objectif 1. Nous avons recruté 51 des 96 personnes asthmatiques admissibles(âge moyen : 44±13 ans; femmes : n=32) et les avons réparties entre les groupes éducation(n=25) et éducation+OAD (n=26). Dans les deux groupes, le score moyen de connaissancessur l’asthme a connu une amélioration statistiquement significative, tout comme le score demaîtrise de l’asthme. Les améliorations observées sur le plan des connaissances et de lamaîtrise de l’asthme n’étaient pas différentes entre les groupes. Objectif 2a. Nous avonsrecruté la totalité des 43 éducatrices participant à la formation. Le score moyen associé ausentiment de compétence à animer des rencontres éducatives a aussi connu une améliorationstatistiquement significative, mais le score moyen de connaissances sur les rencontreséducatives reste en-deça de 15/25 après la formation. Objectif 2b. Nous avons recruté 54 des75 personnes atteintes de MPOC admissibles (âge moyen : 69±8 ans; femmes : n=23). Tousces patients ont participé à une rencontre éducative animée par une éducatrice nouvellementformée. Le score moyen de qualité de vie des patients s’est amélioré de manière cliniquementet statistiquement significative. Le nombre de personnes ayant été hospitalisées n’était pasdifférent avant et après les rencontres éducatives. Nos résultats qualitatifs ont confirmé nosrésultats quantitatifs.Conclusions : Nos résultats suggèrent qu’une rencontre éducative, avec ou sans l’OAD,améliore les connaissances sur l’asthme et la maîtrise de la maladie. La participation deséducatrices en santé respiratoire à une formation magistrale sur les rencontres éducatives estassociée, pour les éducatrices, à une amélioration du sentiment de compétence à animer cesrencontres et, pour les patients, à une amélioration de la qualité de vie. Les retombées de laformation sur les plans des connaissances sur les rencontres éducatives et des hospitalisationsrestent à améliorer. / Background: There is a need to enhance self-management support (SMS) provided by respiratoryeducators to patients with asthma or chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and to developa training model targeted at respiratory educators. To this end, our objectives are to measure 1) theimpact of using a patient decision aid (DA) as part of an SMS session in regard to asthmaknowledge and control among adults with asthma and 2) the educational outcomes associated witha training session on SMS and targeted at respiratory educators in regard to a) educators’competence and knowledge of SMS and b) COPD patients’ quality of life and hospitalizations.Methods: Objective 1. We conducted a randomized parallel clinical trial and randomly allocatedadults with asthma either to the education-only or education+DA group. Patients from both groupswere provided with SMS. In the education+DA group, patients filled a DA on inhaled maintenancemedication. Before and two months after the interventions, patients filled validated questionnairesmeasuring asthma knowledge (Questionnaire de connaissances sur l’asthme de langue française,score -37-37) and asthma control (Asthma Control Scoring System, score 20-100). We used linearmixed models to estimate change in scores within and between groups. Objectives 2a and 2b. Weconducted a before-and-after study using mixed methods. Respiratory educators attended a 7-hourlecture-based training session on COPD-specific SMS. Before the training session and afterwards,educators filled standardized questionnaires measuring their competence in providing SMS (score1-10) and their knowledge of SMS (score 0-25). Four months after the training session, werecruited patients with COPD who were provided with SMS by a newly trained educator. BeforeSMS and six months later, patients completed a validated quality of life questionnaire (St. George'sRespiratory Questionnaire, score 0-100) and reported whether they had been hospitalized in thelast six months. We used mixed linear or log-binomial models to estimate changes in scores orproportions. Five months after the training session, interviews were conducted with the educators.Verbatim were qualitatively analyzed to further explain our quantitative results.Results: Objective 1. We recruited 51/96 people with asthma (mean age: 44±13 years, women:n=32), who were allocated to the education-only (n=25) or education+DA group (n=26). In bothgroups, the mean asthma knowledge score and the mean asthma control score improved after viinterventions. Improvements in asthma knowledge and control were not different between groups.Objective 2a. We recruited 43/43 educators who attended the training session. The mean score ofcompetence in providing SMS improved after the training session (before: 5.5/10; after: 8.3/10;P<0.0001), as did the mean score of knowledge of SMS (before: 10.0/25; after: 14.3/25;P<0.0001). Objective 2b. We recruited 54/75 COPD patients (mean age: 69±8 years, women:n=23) who were provided SMS by a newly trained educator. The mean quality of life scoreimproved after SMS (before: 41.5/100, after: 28.7/100, P=0.0001). The number of patients whowere hospitalized was not different before and after SMS. Our qualitative results confirmed ourquantitative results.Conclusions: Our results suggest that SMS, with or without DAs, improve asthma knowledge andasthma control. The participation of respiratory educators in a lecture-based training session onSMS is associated with improvements in educators’ competence to deliver SMS, educators’knowledge of SMS, and COPD patients’ quality of life, but does not seem to have an effect onhospitalizations. Both strategies used to enhance SMS can be further improved – e.g. the DA couldbe used during several SMS sessions and active learning activities could be incorporated duringthe training session – to maximize their impact.

L'infiltration d'éosinophiles dans la muqueuse bronchique est caractéristique dans l'asthme. Pour passer du sang vers la muqueuse bronchique, l'éosinophile doit sécréter des proteases qui digéreront les protéines de la matrice extracellulaire ainsi que la membrane basale des vaisseaux sanguins. L'acide 5-oxo-6,8,11,14-éicosatétraénoïque, un lipide bioactif, provoque une transmigration des éosinophiles en activant la sécrétion de plusieurs proteases dont la matrix metalloproteinase (MMP)-9 ainsi que l'urokinase et la plasmine, deux proteases du système plasminogène/plasmine. Il active la sécrétion de la MMP-9 via la voie signalétique extracellular signal-regulated kinase (ERK)-1/2. De plus, il est décrit que l'effet de ERK-1/2 sur la migration diminue en absence du système plasminogène/plasmine. Cette étude porte sur les interactions entre les différentes protéases impliquées lors de la migration du 5-oxo-ETE, plus précisément, la capacité de l'urokinase plasminogen activator (uPA) et de la plasmine à augmenter la sécrétion de MMP-9. Elle traite également de l'implication de la voie signalétique des ERK-1/2 dans la sécrétion de la MMP-9. Elle confirme que l'uPA et de la plasmine peuvent induire la sécrétion de la MMP-9. Elle valide également l'implication de la voie signalétique des ERK-1/2 lors de ce phénomène.

L'obésité prédispose à plusieurs problèmes de santé dont l'asthme fait maintenant partie. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l'obésité et l'asthme seront successivement définis. Les études portant sur l'incidence de l'asthme en présence d'obésité seront détaillées. Les caractéristiques de l'asthme chez la personne obèse seront ensuite revues. Enfin, les mécanismes physiopathologiques par lesquels l'obésité pourrait mener à l'asthme seront énumérés, en insistant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine. Le deuxième chapitre fera état d'une étude effectuée chez 88 sujets asthmatiques obèses et non-obèses visant à déterminer si les sujets obèses présentent un phénotype d'asthme différent. Le troisième chapitre présentera une étude portant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine dans l'asthme chez la personne obèse. Il apportera des données nouvelles concernant la présence de leptine au niveau des voies respiratoires. Quelques éléments de prise en charge de l'asthmatique obèse seront amenés dans la conclusion.

L'asthme est une maladie respiratoire chronique à trait complexe, c'est-à-dire possédant une composante génétique et une composante environnementale. Plusieurs gènes ont démontré leur implication dans la physiopathologie, mais une part de l'héritabilité de la maladie est toujours manquante. L’épigénétique pourrait contribuer à documenter une fraction de cette héritabilité. Parmi les gènes associés à l’asthme, la majorité exerce des fonctions connues qui sont reliées à l’activité de certaines cellules impliquées dans la physiopathologie du trait notamment la cellule épithéliale bronchique qui forme la première barrière contre les allergènes et les pathogènes de l'environnement. Ce type cellulaire est aussi reconnu pour sa composante immunologique puisqu'il peut sécréter des médiateurs de l'inflammation dont l'interleukine (IL) 33, l’un des gènes les plus rapportés comme étant associés à l’asthme. L’objectif du présent projet était d’évaluer l’impact de la méthylation de l’IL33 et de deux autres gènes de sa voie biologique (interleukin-1 receptor like 1 (IL1RL1) et éotaxine-3 (CCL26)) dans des cellules épithéliales bronchiques isolées de biopsies bronchiques d’individus asthmatiques. Ainsi, la méthylation de l'ADN a été mesurée chez 10 individus asthmatiques et 10 individus sains. Les promoteurs des gènes IL33 et CCL26 ont démontré un niveau de méthylation plus faible chez les personnes asthmatiques (Δβ=15%, p=0,005; Δβ=5%, p=0,009). Il a aussi été possible d'observer une expression génique plus élevée de CCL26 chez les individus asthmatiques (augmentation de 1,5 fois; p=0,04) et une tendance semblable pour les deux autres gènes malgré une absence de significativité (IL33 : augmentation de 4,3 fois; p=0,09; IL1RL1: augmentation de 1,5 fois; p=0,06), ce qui est en accord avec les résultats de méthylation. Finalement, le séquençage d'IL33 et de CCL26 a permis d'identifier 12 polymorphismes (SNP) dont trois d'entre eux étaient associés à une différence de méthylation pour le gène IL33 (Δβ=14%, p=0,05). Les résultats obtenus démontrent l'importance d'étudier le patron de méthylation des gènes associés au trait et de faire le lien de celui-ci avec la structure génétique des gènes ciblés afin de contribuer à documenter une partie de l’héritabilité inexpliquée de l’asthme.

Les cellules musculaires lisses (CML) jouent un rôle primordial dans la bronchoconstriction, l'hyper-réactivité, l'inflammation et le remodelage structural bronchique associés à l'asthme. L'augmentation de la masse de muscle lisse et l'altération de sa fonction contractile par modulation phénotypique, tant in vivo qu'in vitro, sont des facteurs étudiés dans le cadre de cette thèse de doctorat. Une première étude démontre qu'un échantillon de 6 biopsies bronchiques présente une excellente qualité pour les études morphologiques et pour la culture cellulaire et que 76,5% des biopsies prélevées chez des sujets asthmatiques légers et normaux comportent des faisceaux de muscle lisse. Une seconde étude documente le phénotype pleinement différencié des CML in vivo sur des coupes de biopsies bronchiques par l'expression de vimentine, de desmine, d'a-smooth muscle-actine, de calponine, de smooth muscle-myosine et de smootheline. L'isolement et la culture de CML à partir d'un échantillon de 10-12 biopsies bronchiques a été tentée, soit par des cycles consécutifs de digestion enzymatique ou par explants tissulaires. Lorsque comparé aux CML in vivo, le phénotype des cellules bronchiques obtenues par l'une ou l'autre des méthodes d'isolement est très variable et ne nous permet pas d'affirmer hors de tout doute que les cellules isolées sont des CML. Les autres cellules structurales pouvant contaminer les cultures, la plasticité phénotypique des CML et la petitesse du matériel de départ rendent la tâche ardue. Finalement, une dernière étude réalisée à l'aide d'un modèle animal d'asthme allergique, décrit le remodelage structural et phénotypique du muscle lisse trachéal et bronchique. Une augmentation de la masse et de la prolifération du muscle lisse, une perte de l'expression de protéines contractiles (myosine totale, SM-B et myosin light chain kinase) et une diminution de la génération de force sont observées à court terme suivant une série de provocations allergéniques. Ces divers facteurs sont de retour au niveau des valeurs contrôles après une semaine, suggérant que ces changements sont transitoires. Par son implication dans le remodelage structural de la muqueuse bronchique et dans la bronchoconstriction chez les sujets asthmatiques, le muscle lisse est une structure d'une importance prépondérante dans la physiopathologie de l'asthme.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La thermoplastie bronchique (BT) est une approche interventionnelle ponctuelle consistant en la libération d'énergie thermique dans les conduits respiratoires et qui est préconisée pour le traitement de l'asthme sévère non-contrôlé. Les améliorations cliniques en lien avec la thermoplastie persistent pour plus de dix ans. Toutefois les données à long terme sur les effets du traitement sont limitées et les mécanismes biologiques permettant d'expliquer l'amélioration du contrôle de l'asthme ne sont que partiellement compris. Les objectifs du présent projet visaient à documenter les effets de la BT sur le remodelage bronchique à très long terme et à identifier de nouvelles voies biologiques modulées au sein de l'épithélium bronchique par la thermoplastie. Les données cliniques et histologiques d'un groupe de patient suivi plus de 10 ans après traitement à la thermoplastie (BT10+) ont été comparées à un groupe de référence (groupe comparatif). La masse musculaire lisse retrouvée dans les biopsies du groupe BT10+ est comparable à ce qui est mesuré dans celles du groupe comparatif après traitement (4,93 ± 1,11% et 4,59 ± 0,88% respectivement) et nettement inférieur à ce qui a été mesuré avant traitement dans la cohorte comparative (13.16 ± 1.12%). L'étude du transcriptome de cellules épithéliales bronchiques (CEB) a révélé la modulation des gènes de la famille des S100A par la BT. Une validation expérimentale a révélé un enrichissement de l'expression de S100A7/A8/A9 à l'échelle du gène et de la protéine dans les CEB d'asthmatiques sévères et une réduction de l'expression induite par la BT dans les CEB et les tissus. L'expression des S100A pourrait être associée à la sévérité de la maladie. L'amélioration du remodelage induite par BT persiste pour plus de 10 ans comme l'amélioration clinique. Les S100A sont de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pertinentes à la physiopathologie de l'asthme sévère et dont l'expression est modulée par la BT. / Bronchial thermoplasty (BT) is a one-time interventional approach consisting in the release of thermal energy into the airways that is advocated for the treatment of severe uncontrolled asthma. Clinical improvements associated with thermoplasty persist for more than a decade. However, long-term data on the effects of treatment are limited and the biological mechanisms explaining the improvements in asthma control are only partially understood. The objectives of the present project were to document the effects of BT on very long-term bronchial remodeling and to identify new biological pathways modulated within the bronchial epithelium by thermoplasty. The clinical and histological data of a group of patients followed more than 10 years after thermoplasty treatment (BT10+) were compared to a reference group (comparative group). The smooth muscle area found in the biopsies of the BT10+ group was similar to that measured in the comparative group after treatment (4.93 ± 1.11% and 4.59 ± 0.88% respectively) and significantly lower than that measured before treatment in the comparative cohort (13.16 ± 1.12%). Transcriptome study of bronchial epithelial cells (BECs) revealed modulation of S100A family genes by BT. Experimental validation showed an enrichment of S100A7/A8/A9 expression at the gene and protein level in BECs of severe asthmatics and a reduction of BT-induced expression in BECs and tissues. S100A expression might be associated with disease severity. BT-induced improvements on remodeling persist for more than 10 years along with the clinical improvement. S100A are potential new therapeutic targets relevant to severe asthma pathophysiology and whose expression is modulated by BT.