Les travaux présentés consistaient à étudier l'impact de l'inflammation des voies aériennes supérieures sur l'inflammation des voies aériennes inférieures, grâce à un modèle de provocations allergéniques nasales multiples. Dans la première partie, une revue de littérature a été effectuée pour repérer des instruments validés pour l'évaluation des symptômes lors de provocations allergéniques nasales. Aucun instrument validé n'a été trouvé, démontrant la difficulté de comparer les études portant sur ce sujet. Dans la deuxième partie, les réponses physiologiques et inflammatoires suite à des provocations allergéniques nasales multiples chez des sujets rhinitiques avec ou sans asthme ont été comparées. Chez les sujets non-asthmatiques, nous avons noté un écoulement nasal plus important que chez les sujets asthmatiques quoique ces derniers avaient davantage d'obstruction nasale. Une augmentation de l'inflammation des voies aériennes supérieures après 4 jours de provocations antigéniques a été observée dans les 2 groupes, mais sans induire d'augmentation significative de l'inflammation des voies aériennes inférieures. Nous avons noté une insuffisance de standardisation des études portant sur les provocations nasales. Un modèle de provocation allergénique nasale a ensuite été développé pour comparer les réponses physiologiques et inflammatoires de sujets rhinitiques avec ou sans asthme et des différences ont été notées entre les deux groupes étudiés pour ce qui est de ces dernières caractéristiques. Des études additionnelles sont requises afin de déterminer quelles seraient les méthodes optimales de provocation nasale afin de pouvoir mieux comparer les études entre elles, de mieux standardiser ces méthodes et ainsi aider à comprendre l'impact de la rhinite allergique sur l'asthme.

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.

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.

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.

Comprendre et mieux définir la pathophysiologie de l'asthme est essentiel au développement de traitements plus efficaces. L'hyperréactivité bronchique et le tonus élevé du muscle lisse entourant les voies respiratoires sont deux caractéristiques majeures de l'asthme. Si une causalité existe entre ces caractéristiques, elle demeure encore inconnue. Le travail présenté dans ce Mémoire décrit comment un tonus, induit par un spasmogène, affecte la réactivité bronchique à une bronchoprovocation in vivo chez la souris. La capacité contractile de trachées murines excisées a aussi été mesurée afin d'évaluer si la réponse obtenue in vivo implique le muscle lisse. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent qu'in vivo, les souris exposées à un tonus voient leur réactivité bronchique augmenter en réponse à une dose d'un spasmogène, comparées aux souris contrôles. Les résultats démontrent également que la réponse obtenue est causée, du moins en partie, par une augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. Suite à ces résultats, les mécanismes moléculaires possiblement impliqués dans le gain de force induit par le tonus ont été investigués. L'hypothèse est que les voies de signalisation en aval de l'activation des récepteurs couplés aux protéines G sont responsables de l'augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. L'inhibition de la polymérisation de l'actine, l'activation de la chaîne légère de myosine, l'activation de protéines G et l'inhibition des protéines kinases activées par les mitogènes ont donc été évaluées. Les résultats démontrent qu'aucune des voies de signalisation étudiées est impliquée dans le gain de force du muscle lisse provoqué par un tonus induit par la présence continue d'un spasmogène. Ces résultats démontrent la complexité que représente la recherche des mécanismes moléculaires du gain de force et que cette recherche doit être plus approfondie. / To understand and better define the pathophysiology of asthma is essential for the development of more effective treatments. Airway hyperresponsiveness and an elevated airway smooth muscle tone are two common features of asthma. Whether causality exists between these two characteristics is unknown. The work presented in this Master's thesis describes how a tone induced by a spasmogen affects airway responsiveness in vivo in mice to a spasmogenic challenge. The contractile capacity of excised murine tracheas was also measured to evaluate whether the obtained response in vivo involved airway smooth muscle. The results presented in this Master's thesis demonstrate that mice exposed to tone in vivo have an increased response to a high dose of a spasmogen, compared to control mice. The results also show that this response is caused, at least partly, by an increase in airway smooth muscle contractile capacity. Following these results, molecular mechanisms possibly involved in the gain in force induced by tone were investigated. It was hypothesized that signaling pathways downstream of G protein-coupled receptors were responsible for the increase in airway smooth muscle contractile capacity. Therefore, the inhibition of actin polymerization, the activation of myosin lightchain, the activation of G proteins, and the inhibition of mitogen-activated protein kinases were evaluated to assess whether they mediate the gain in force induced by tone. The results show that none of the pathways studied were implicated in the gain in force induced by tone elicited by the continuous presence of a spasmogen. These latter results demonstrate that the mechanisms leading to a gain in airway smooth muscle force following an induced tone are complex and will require further investigation.

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.