"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval comme exigence partielle du programme de maîtrise en médecine expérimentale-génétique des populations humaines offerts à l'Université du Québec à Chicoutimi en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université Laval pour l'obtention du grade ès sciences (M.Sc.)" / L’asthme est une affection respiratoire chronique caractérisée par des processus inflammatoires. Ceux-ci sont provoqués par l’interaction de différentes cellules effectrices avec la muqueuse bronchique, ce qui engendre un remodelage des tissus. Le macrophage, étant donné sont implication dans l’autorégulation du processus inflammatoire dans l’asthme, s’est avéré une cible intéressante pour mieux comprendre les bases moléculaires de ce trait. Dans un premier temps, la technologie des puces d’ADN a été utilisée lors de ce projet de recherche pour identifier des biomarqueurs relatifs au rôle du macrophage alvéolaire dans l’asthme, dans le but de mieux documenter le phénotype de cette cellule dans le contexte de l’asthme allergique. D’ailleurs, une famille de gène ayant une implication probable dans la pathologie de l’asthme, les HSP, plus précisément le HSP60, a pu être mis en évidence. Dans un deuxième temps, le potentiel anti-inflammatoire d’un composé isolé d’origine naturelle, la querciméritrine, a pu être testé en utilisant le macrophage comme modèle cellulaire, dans le but de développer de nouvelles approches thérapeutiques. En effet, les recherches ayant pour cible le macrophage ou ses médiateurs pourraient permettre de mieux comprendre sont rôle dans l’asthme et mener au développement de nouvelles thérapies pour le contrôle des maladies inflammatoires.

Une importante infiltration d'éosinophiles est observée dans la muqueuse bronchique des asthmatiques. L'accumulation excessive et l'activation inappropriée des éosinophiles favorise le remodelage de la muqueuse et propage l'inflammation. Les éotaxines sont des facteurs chimiotactiques puissants et sélectifs pour réosinophile. Mieux définir et comprendre le rôle de ces médiateurs dans le recrutement des éosinophiles est essentiel afin de développer des interventions thérapeutiques plus efficaces. Le travail présenté dans cette thèse avait pour objectif d'étudier la régulation de la sécrétion des éotaxines par les cellules épithéliales et comparer leur impact sur l'activation des éosinophiles. Premièrement, l'interleukine (IL)-4 et 1TL-13 induisent la sécrétion des éotaxines par les cellules épithéliales. Les cystéinyl-leucotriènes (cysLTs) sont aussi largement impliqués dans la physiopathologie de l'asthme. Toutefois, leurs effets sur les fonctions des cellules épithéliales demeurent vagues. Puisque la biosynthèse des cytokines TH2, des éotaxines et des cysLTs surviennent relativement simultanément et au même endroit dans la muqueuse bronchique, nous émettons l'hypothèse qu'ils régulent l'inflammation de manière coordonnée et non redondante. Nous avons donc étudié comment les cysLTs et les cytokines TH2 régulent la sécrétion des éotaxines par les cellules épithéliales pulmonaires. Nos résultats montrent une coopération chronologique entre 1TL-13 et le LTD₄. LTL-13 augmente l'expression du récepteur CysLT₁ qui est, par la suite, activé par les cysLTs favorisant ainsi l'augmentation de la sécrétion de l'éotaxine-3. Deuxièmement, la littérature existante suggère que les éotaxines ont des affinités différentes pour le CCR3 et que l'éotaxine-3 pourrait lier d'autres récepteurs. Ainsi, nous postulons que les éotaxines 1, 2 et 3 activent différemment les éosinophiles. Cette deuxième partie de thèse montre que les éosinophiles migrent différemment en réponse aux éotaxines. Comparativement aux éotaxines 1 et 2, la migration induite par l'éotaxine-3 est plus importante, biphasique et partiellement dépendante du CCR3, suggérant l'implication de récepteur(s) additionnel(s). L'activation de ce(s) récepteur(s) additionnel(s) pourrait(ent) expliquer l'efficacité supérieure de l'éotaxine-3 à induire la migration des éosinophiles. Globalement, cette thèse montre une régulation différente de la sécrétion des éotaxines par les cellules épithéliales de même qu'une activation distincte des éosinophiles par ces chimiokines. Ces mécanismes cellulaires nouvellement décrits pourraient être impliqués dans l'activation et le recrutement des éosinophiles chez les asthmatiques. D'autres études supplémentaires et plus approfondies seront nécessaires afin de mieux caractériser ces mécanismes.

L'asthme est une pathologie inflammatoire de type TH2 caractérisée par une éosinophilie sanguine et bronchique, toutefois le rôle précis de l'éosinophile reste à définir. Premièrement, nous avons démontré que les éosinophiles sanguins expriment de façon transitoire le Fc?RIII (CD16), un récepteur d'IgG, lors de la crise asthmatique. Nous avons observé que l'IL-2 et les complexes immuns IgG favorisent l'expression de surface du CD16. Nous avons également trouvé que le rapport des IgG spécifiques pour les allergènes sur les IgE totaux corrèle avec l'expression du CD16 lors d'une crise d'asthme et que les éosinophiles sanguins CD16+ présentent un plus faible niveau d'IL-12 intracellulaire. Finalement, nous avons démontré que lL-12 est une cytokine régulatrice pour l'éosinophile, elle réduit sa capacité de migration et de dégranulation mais n'affecte pas sa viabilité. Ces études démontrent que des facteurs normalement associés à la réponse de type TH1 jouent un rôle dans l'activité biologique de l'éosinophile dans un contexte d'asthme.

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’infiltration d’éosinophiles dans la muqueuse bronchique est une caractéristique majeure de l’asthme. Les protéases sont essentielles pour réguler la migration cellulaire du sang vers la muqueuse bronchique. Les travaux présentés dans cette thèse décrivent quelques mécanismes de la modulation de l’activité protéolytique des éosinophiles. Parmi les nombreuses protéases exprimées par l’éosinophile, la métalloprotéinase de la matrice (MMP)-9 et la plasmine générée via la protéine activatrice de type urokinase (uPA) sont cruciales dans la migration de ces cellules dans les tissus. Cette thèse décrit le mécanisme d’action de deux types de médiateurs lipidiques, les cystéinyl-leucotriènes (cysLTs) et l’acide 5-oxo-6,8,11,14-éicosatétraénoïque (5-oxo-ETE), dans le recrutement des éosinophiles. En présence de 5-oxo-ETE, l’éosinophile migre en sécrétant la MMP-9, la plasmine et exprime plus fortement le récepteur de l’uPA (uPAR). Nous avons démontré que les cysLTs sont impliqués dans la migration sans toutefois influencer la protéolyse. Par contre, le montelukast, un antagoniste du récepteur cysLT de type 1 (CysLT1), diminue l’expression d’uPAR, la sécrétion de MMP-9 et la génération de plasmine. Ces résultats suggèrent que le montelukast ne serait pas un antagoniste neutre du CysLT1, mais un agoniste inverse, quoique cette hypothèse doive être confirmée. Ensuite, pour mieux comprendre comment le 5-oxo-ETE induit la sécrétion de protéases, la signalisation sous-jacente a été étudiée. Les travaux démontrent que la protéine kinase C (PKC)-δ, la PKC-ζ, l’extracellular signal-regulated kinase (ERK)-1/ 2 et la p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) jouent un rôle majeur dans la migration induite par le 5-oxo-ETE. Notamment, l’activation d’ERK-1/2 semble dépendre de la présence de plasminogène dans le milieu. La plasmine générée à partir du plasminogène peut activer ERK-1 /2 et ainsi stimuler la sécrétion de MMP-9. Ces résultats démontrent la complexité de la régulation des protéases chez l’éosinophile et documente le rôle primordial des PKC et des MAPK dans cette modulation. / Infiltration of eosinophils into the bronchial mucosa is a key feature in asthma pathology. With the influence of mediators, eosinophils have the capacity to interact with structural cells, modulate their functions, promote airway remodelling, and activate and recruit other inflammatory cells. Proteases are essential to promote cell migration from blood into tissue and interactions with tissue structural cells and extracellular matrix components. This work presents some of the mechanisms modulating eosinophil protease activity, more specifically the production of MMP-9 and plasmin. Herein, we evaluated the mechanism of action of two lipid mediators, the cysteinyl-leukotrienes (cysLTs) and the 5-oxo-ETE, in eosinophil recruitment. 5-Oxo-ETE elicits eosinophil migration by activating MMP-9 secretion, plasmin generation and by increasing uPAR expression. The cysLTs are also implicated in eosinophil migration but not in protease activation. On the other hand, montelukast, a cysLT type 1 receptor antagonist, decreases uPAR expression, MMP-9 secretion and plasmin generation. These results suggest that montelukast is not a neutral antagonist, but an inverse agonist in eosinophils, although this hypothesis needs to be validated. Thereafter, we were interested in signalling induced by 5-oxo-ETE. Our results demonstrated that protein kinase C (PKC)-δ, PKC-ζ, extracellular signal-regulated kinase (ERK)-1/2 and p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) play a major role in eosinophil migration. The implication of ERK-1/2 seems to depend on plasminogen presence in the medium. Plasmin generated from plasminogen activates ERK-1/2 and stimulates MMP-9 secretion. These results demonstrate the complex regulation of eosinophil proteases and the essential implication of PKC and MAPK in this process.