La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie respiratoire grave, qui est le plus souvent secondaire à l’exposition à des substances toxiques inhalées. La fumée du tabac est le principal facteur de risque identifié mais certains milieux professionnels tels que les métiers agricoles sont associés à un risque accru de BPCO. Plusieurs études ont été menées ici avec pour objectifs (1) d’estimer la prévalence de BPCO dans plusieurs catégories de professions agricoles, (2) de créer un questionnaire de screening adapté au milieu agricole qui permettrait de pallier au sous-diagnostique de cette maladie en identifiant les sujets redevables d’un examen spirométrique et (3) d’étudier les facteurs deassociés à la BPCO en milieu agricole.La prévalence de la BPCO est environ deux fois plus importante en milieu agricole qu’en population générale. Néanmoins, cette prévalence est très variable selon la population d’étude (type d’activité, région d’exercice, caractéristiques de la ferme) et le critère de jugement utilisé (mesure pré- ou post-bronchodilatateur, critère GOLD ou LIN, prise en compte des symptômes), comme l’ont prouvé les résultats présentés ici.Une standardisation de la méthodologie pour les études épidémiologiques analysant le risque de BPCO en milieu agricole est donc nécessaire. Cette standardisation doit imposer un critère diagnostique robuste, une mesure de l’exposition la plus précise possible et l’inclusion d’un groupe de témoins sans exposition professionnelle. / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a severe disease that is in most cases secondary to the inhalation of noxious particles. Tobacco smoking is the main causal factor identified for this disease but some occupational exposures have also been associated with higher prevalence of COPD.The studies reported here aimed (1) to estimate the prevalence of COPD in the spectrum of agricultural works, (2) to develop a screening questionnaire appropriate to agricultural workers in order to identify subjects most likely to have COPD and (3) to study factors associated with COPD in farmers.The main findings are the following: prevalence of COPD is about twice higher in farmers than in the general population. However, this prevalence varies with study population (type of activity, region of exercise, characteristic of the farm) and the diagnostic criteria used (pre- or post-bronchodilator measure, criteria for airflow limitation, assessment of respiratory symptoms or not).It is concluded that standardization of the methodology used for epidemiologic investigations of COPD in farmers may be scheduled with (1) strong diagnostic criteria, (2) clear and robust measurement of occupational exposure and (3) inclusion of a control group of unexposed subjects.

Le monoxyde d'azote (NO) est une molécule produite par l'ensemble des cellules des voies aériennes. Sa synthèse à partir de la L-arginine fait appel à un groupe d'enzymes : les NO synthases (NOS). Il existe trois isoformes de NOS exprimées par des cellules ayant des fonctions diverses conférant ainsi au NO produit une spécificité d'action dépendante de la cellule et de la « situation » ayant entraîné sa synthèse. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse explorent des rôles différents (bronchoréactivité, immunitaires) du NO produit par les voies aériennes ainsi que la mesure du NO dans le contexte de l'anesthésie – réanimation. L'objectif du premier travail était de « revisiter » la fonction régulatrice du tonus bronchique dans le cadre d'une pathologie respiratoire, l'objectif du second travail était méthodologique (étude des sources anatomiques du NO expiré chez le patient sous ventilation mécanique), et l'objectif du troisième travail était d'utiliser la mesure validée dans le second travail pour évaluer les fonctions immunes du NO en réanimation.Premier travail. La compétition entre les NO synthases et les arginases pour leur substrat commun, la L-arginine, pourrait être impliquée dans régulation de la réactivité et du remodelage bronchique chez le patient atteint de BPCO. Le but du premier travail était d'évaluer la relation entre expression de cette balance enzymatique, et les effets pharmacologiques de l'inhibition des NOS et des arginases sur la réactivité bronchique ex vivo à l'acétylcholine de patients sans et avec une BPCO peu sévère. Pour cela, nous avons étudié les bronches de 22 patients. Des études immunohistochimiques nous ont permis de mettre en évidence une expression bronchique NOS-2 plus importante chez les patients BPCO comparée aux patients non BPCO. De plus, les études pharmacologiques réalisées en cuve à organe ont permis de mettre en évidence une tension bronchique de base plus importante chez les BPCO, corrélée à l'expression de la NOS-2 et au degré d'obstruction bronchique (VEMS). L'utilisation d'inhibiteur des NOS diminuait cette tension de base. Nous avons démontré ainsi qu'une augmentation de l'expression NOS-2 chez le BPCO était impliquée dans l'augmentation du tonus bronchique de base et dans l'obstruction bronchique.Second travail. Les variations de NO expiré après chirurgie cardiaque avec circulation extracorporelle (CEC) demeurent controversées. Le but de ce deuxième travail était de déterminer quelle source de NO expiré (bronchique ou alvéolaire) était modifiée après CEC, et d'étudier les effets de la ventilation mécanique pendant la CEC sur ces variations. Nous avons étudié ainsi 32 patients ventilés ou non durant une chirurgie cardiaque avec CEC. Nous avons observé une diminution significative du NO expiré d'origine bronchique après la CEC. Cette diminution n'était pas observée lors du maintien durant la CEC d'une ventilation avec pression expiratoire positive (PEEP). Ce travaille permettait de conclure que la diminution du NO bronchique après la CEC pouvait être liée à une occlusion des petites voies aériennes. Cette atteinte de petites voies aériennes était prévenue par la PEEP.Troisième travail. Enfin, dans ce troisième travail, nous avons émis l'hypothèse que la mesure du NO produit par les voies aériennes (NO expiré et nasal) pouvait constituer un marqueur prédictif de survenue d'infection nosocomiale (fonctions immunitaires du NO). Dans une étude observationnelle chez 45 patients de réanimation ventilés (15 patients ont développé une infection nosocomiale), le NO nasal était le seul marqueur significativement plus bas chez les patients développant une infection nosocomiale (le NO expiré, les dosages d'IL6 et d'IL10 ainsi que le score SOFA n'étaient pas différents entre les deux groupes). Un NO nasal inférieur à 148 ppb 72 heures après l'admission du patient, permettait de prédire la survenue d'une infection nosocomiale avec une sensibilité et une spécificité de 80% et de 70% respectivement et un odds ratio de 2.7. Le développement de ce bio marqueur simple à mesurer permettrait de mettre en place des stratégies préventives (immunonutrition avec de la L-arginine). / In the respiratory tract, NO is produced by a wide variety of cell types and is generated via oxidation of l-arginine that is catalyzed by the enzyme NO synthase (NOS). NOS exists in three distinct isoforms: neuronal NOS (NOS-1), inducible NOS (NOS-2), and endothelial NOS (NOS-3). NO derived from the constitutive isoforms of NOS (NOS-1 and NOS-3) and other NO-adduct molecules (nitrosothiols) have been shown to be modulators of bronchomotor tone. On the other hand, NO derived from NOS-2 seems to be a proinflammatory mediator with immunomodulatory effects. This thesis explores the physiological and pathophysiological role of endogenous nitric oxide in the airways, and the clinical aspects of monitoring nitric oxide in exhaled air of patients with respiratory disease.First Study: competition between nitric oxide synthases (NOSs) and arginases for their common substrate l-arginine could be involved in the regulation of cholinergic airway reactivity and subsequent airway remodeling. The aims of this study were to evaluate the relationships between the expression of this enzymatic balance and the effects of NOS and arginase inhibition on bronchoconstrictive response to acetylcholine of patients without and with early chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Twenty-two human bronchi were investigated for immunohistochemistry and modulation of acetylcholine-induced airway constriction. Significantly increased expression of NOS2 in immunoblots of bronchial tissue and staining in smooth muscle cells was evidenced in patients with COPD compared with control subjects. Forced expiratory volume in 1 s (FEV1) and NOS2 expression were negatively correlated. Pharmacological experiments demonstrated that resting tension was elevated in COPD compared with control subjects and was positively correlated with the expression of NOS2. The sole effect of the specific arginase inhibitor Nomega-hydroxy-nor-L-arginine was to decrease sensitivity in COPD patients, whereas NG-nitro-L-arginine methyl ester unexpectedly decreased resting tension because of a non-cGMP-dependent effect. In conclusion, an upregulation of NOS2 expression in COPD patients is involved in airway tone regulation and functional airflow limitation, whereas increased arginase activity is involved in airway sensitivity.Second Study: the change in exhaled NO after cardio-pulmonary bypass remains controversial. The aims were to determine whether exhaled NO sources (alveolar or bronchial) are modified after bypass, and whether mechanical ventilation (MV) settings during bypass modify exhaled NO changes. Thirty-two patients were divided into three groups: without MV during bypass and positive end-expiratory pressure (PEEP) (n=12), dead space MV without PEEP (n=10) and dead space MV with PEEP (n=10). Alveolar NO concentration and bronchial NO flux were calculated before and 1h after surgery using a two-compartment model of NO exchange developed in spontaneous breathing patients. Whereas a significant decrease in bronchial NO was found after bypass in the two groups without PEEP during bypass, this decrease was not observed in patients with dead space ventilation with PEEP. Alveolar NO was not significantly modified whatever the ventilation settings. In conclusion, the impairment of bronchial NO seemed related to airway closure since dead space mechanical ventilation with PEEP prevented its decrease.Third Study: the development of biomarkers able to predict the occurrence of nosocomial infection could help manage preventive strategies, especially in medical patients whose degree of acquired immunosuppression may be variable. We hypothesized that the NO fraction present in the airways (upper and lower) of critically ill patients under mechanical ventilation could constitute such a biomarker. We conducted an observational study in a medical intensive care unit. Forty-five patients (26 men; 72 [25th-75th percentiles] years [56-82]; Simplified Acute Physiology Score II, 63 [50-81], 14 infected) under mechanical ventilation (>3 days) underwent on day 1 and day 3 of their stay: nasal and exhaled (partitioned in bronchial and alveolar sources) bedside NO measurements, determination of urine NO end products and plasma cytokine (IL-6, IL-10) concentrations, and Sequential Organ Failure Assessment score calculation. Nosocomial infection incidence was recorded during the 15 subsequent days. Fifteen patients (33%) acquired a nosocomial infection. Nasal NO was the only marker significantly different between patients with and without subsequent infection (day 1, 52 ppb [20-142] vs. 134 [84-203], P = 0.038; day 3, 98 ppb [22-140] vs. 225 [89-288], P = 0.006, respectively). Nasal NO fraction 148 ppb or less at day 3 had an 80% sensitivity, a 70% specificity, and an odds ratio of 2.7 (95% confidence interval, 1.9-3.8) to predict acquisition of nosocomial infection. Nasal NO seems to be a relatively sensitive and specific biomarker of subsequent nosocomial infection acquisition.

Il existe plusieurs types d’agressions environnementales : biologiques (virus, bactéries…), chimiques (gaz, fumées, métaux…), physiques (bruits, rayonnements…), et d’autres telles que le stress par exemple. L’appareil respiratoire, qui représente une interface majeure avec l’environnement, est particulièrement vulnérable vis-à-vis de ces agressions, qui ont souvent des conséquences pulmonaires, pouvant parfois conduire au décès. Le tabac notamment est la cause de près de 100 millions de décès au cours du XXème siècle d’après l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), et sera la cause d’environ un milliard de décès au prochain siècle. L’exposition à la fumée de cigarette engendre une inflammation chronique et est souvent corrélée au développement de cancers (1), mais induit aussi de nombreuses autres pathologies pulmonaires telles que la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) / There are several types of environmental attacks: biological (viruses, bacteria …), chemical (gases, smokes, metals …), physical appearances (rumours, brilliances …), and others such as the stress for example. The respiratory system, which represents a major interface with the environment, is particularly vulnerable towards these attacks, which often have lung consequences, being able to sometimes lead to the death. The tobacco in particular is the cause of about 100 million deaths during the XXth century according to the World Health Organization (WHO), and will be the cause about a billion deaths in the next century. The exhibition in the smoke of cigarette engenders a chronic inflammation and is often correlated in the development of cancers (1), but also leads of numerous

La sénescence, perte irréversible des capacités réplicatives des cellules associée à la sécrétion de médiateurs inflammatoires, pourrait participer au développement de l'atteinte pulmonaire dans la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) en initiant, maintenant et propageant un état inflammatoire. L'objectif de ce travail était d'évaluer les mécanismes de la sénescence impliqués dans l'induction et le maintien de l'inflammation au cours de la BPCO. Ainsi, des fibroblastes pulmonaires de témoins et de patients atteints de BPCO ont été mis en culture à long terme. Un phénotype sénescent majoré associée à un sécrétome pro-inflammatoire était détectée dans les fibroblastes de patients avec BPCO par rapport aux témoins. Par ailleurs, ces fibroblastes présentaient une expression accrue des récepteurs à la PGE2 (EP2 /4)au stade non sénescent et une production accrue de PGE2, un médiateur lipidique pro-inflammatoire, au stade sénescent. Dans cette optique, une partie du travail a consisté à déterminer si la PGE2 pouvait induire la sénescence et l'inflammation des fibroblastes pulmonaires de sujets atteints ou non de BPCO. Nous avons pu démontrer que la PGE2 synthétisée par les fibroblastes sénescents induisait, maintenait (effet autocrine) et propageait (effet paracrine) la sénescence et l'inflammation associée via une voie EP2/4 / COX-2 / oxydants / p53. L'implication des oxydants dans l'induction de la sénescence nous a conduit à étudier les effets de l'hème oxygénase (HO)-1, un système anti-oxydant et anti-inflammatoire sur la prévention de la sénescence des fibroblastes pulmonaires. Ainsi, des fibroblastes pulmonaires ont été traités chroniquement avec des substances pharmacologiques modulant l'activité d'HO-1. Des résultats préliminaires nous ont permis d'observer que l'activation de HO-1 prévenait l'induction de la sénescence chez des fibroblastes pulmonaires de témoins et de BPCO. Au total, la modulation des voies de la PGE2 et de l'HO-1 pourrait contribuer à limiter la sénescence des fibroblastes pulmonaires dans la BPCO / Cellular senescence, a state of irreversible loss of replicative capacity associated with the secretion of inflammatory mediators, could participate in the development of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) by initiating, maintaining and propagating an inflammatory state. The aim of this PhD project was to evaluate the mechanisms involved in senescence induction in COPD lung fibroblasts. COPD fibroblasts exhibited an increased senescent phenotype as compared to control cells. In addition, COPD fibroblasts showed an increased PGE2 receptors (EP2 /4) expression at non senescent stage and PGE2 production, apro-inflammatory lipid mediator at senescent stage. In this context, one part of the study was devoted to determine whether PGE2 could induce senescence of lung fibroblasts of subjects with and without COPD. We have shown that PGE2 synthesized by senescent fibroblasts induced, maintained (autocrine effect) and propagated (paracrine effect) senescence and associated inflammation via EP2 /4 / COX-2 / oxidants / p53 pathway. The essential role of oxidants production in the induction of senescence in COPD led us to study the effects of heme oxygenase (HO)-1, an antioxidant and anti-inflammatory system on the prevention of senescence in COPD fibroblasts. Pharmacological activation of HO-1 by hemin prevented the induction of senescence in lung fibroblasts from COPD patients probably in relation with an anti -oxidant effect. The modulation of PGE2 and HO-1 pathways may contribute to attenuate fibroblasts senescence in COPD

Au cours de ma thèse je me suis intéressé à deux aspects de l’immunité dans les pathologies pulmonaires chroniques : l’immunité innée et l’inflammation dans le développement de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) ; l’immunité adaptative et la réponse vaccinale antigrippale chez des patients atteint de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO).Ma première étude a porté sur l’implication de la voie de signalisation IL-1ß/IL-1R1/MyD88 dans le développement de l’HTAP, l’IL-1ß étant une cytokine majeure de l’immunité innée. Nos résultats montrent que le remodelage vasculaire pulmonaire et l'inflammation dans l’HTAP dépendent de la voie de signalisation IL-1R1/MyD88. L’IL-1R1 et MyD88 sont tout deux nettement surexprimés dans les vaisseaux pulmonaires de patients atteints d’HTAP idiopathique. Chez les souris exposées à une hypoxie chronique de 21 jours, l’augmentation de la production d'IL-1ß et de l'expression de IL-1R1 et MyD88 précèdent le développement de l’HTAP. Les souris IL-1R1-/- et MyD88-/- étant protégées similairement contre le développement de l’HTAP, nous avons pu identifier IL-1R1 comme un acteur majeur dans la pathogenèse de l’HTAP, affectant à la fois la prolifération des cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires (CML-AP) et le recrutement des macrophages. La protection partielle contre la maladie des souris M.lys-Cre MyD88fl/fl indique que les effets de l’IL-1ß/IL-1R1 sur l’HTAP sont médiés en partie par l'activation des macrophages. De plus, l’anakinra (IL-1Ra) permet de reverser partiellement l’HTAP établie, chez les souris SM22-5HTT+ et chez les rats exposés à la monocrotaline.Ma seconde étude a porté sur l’efficacité de la réponse vaccinale antigrippale chez des patients atteints de BPCO. Sur une cohorte de 15 sujets atteints de BPCO et 15 sujets sains, nos résultats montrent une altération de la réponse humorale et de la réponse cellulaire au vaccin antigrippale où l’on observe une production d’anticorps anti-hémagglutinine affaiblie et une diminution de la production d’IFNγ par les lymphocytes T auxiliaires (CD4+). L’analyse des sous-populations lymphocytaires indique qu’il existe chez ces patients un défaut de différentiation des cellules B, où l’on observe un taux de cellules B naïves (CD21+CD27-) plus important et un taux de cellules B mémoires (CD21+CD27+) switchées moindre (CD27+IgD-) que chez les patients contrôles, pouvant expliquer l’altération de la réponse vaccinale. Enfin, nous avons observé que les sous-populations lymphocytaires, en particulier les cellules B naïves et mémoires, sont corrélées avec deux paramètres cliniques de la maladie, la DLCO et le score d’emphysème.Ces travaux de thèse montrent donc que les interventions pharmacologiques ciblant la voie IL-1ß/IL-1R1 peuvent être prometteuses pour le traitement de l'HTAP et que de nouvelles stratégies vaccinales antigrippales doivent être développées pour les patients atteints de BPCO afin d’augmenter l’efficacité du vaccin et de prévenir les exacerbations. / During my thesis, I was interested in two aspects of immunity in chronic lung diseases: innate immunity and inflammation in the development of pulmonary arterial hypertension (PAH); adaptive immunity and influenza vaccine response in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD).My first study was focused on the involvement of the IL-1ß/IL-1R1/MyD88 signaling pathway in the development of PAH; IL-1ß is a major cytokine in innate immunity. Our results show that the pulmonary vascular remodeling and inflammation in PAH depend on IL-1R1/MyD88 signaling pathway. IL-1R1 and MyD88 are both significantly overexpressed in pulmonary vessels of patients with idiopathic PAH. In mice exposed to chronic hypoxia during 21 days, the increase in production of IL-1ß and expression of IL-1R1 and MyD88 are involved in the development of PAH. Mice deleted with IL-1R1 and MyD88 were similarly protected against the development of PAH. We identified IL-1R1 as a major player in the pathogenesis of PAH, affecting both pulmonary arteries smooth muscle (PA-SMC) proliferation and recruitment of macrophages. The partial protection against the disease in mice M.lys-Cre MyD88fl/fl indicates that the effects of IL-1ß/IL-1R1 on PAH are mediated partially by activation of macrophages. In addition, anakinra (IL-1Ra) partially reverse established PAH in SM22-5HTT + mice and rats exposed to monocrotaline.My second study was focused on the efficacy of influenza vaccine response in patients with COPD. In a cohort of 15 subject with COPD and 15 healthy subjects, our results show that both the humoral and the cellular responses to influenza vaccination are impaired in patients with COPD, with a blunted antibody response and decreased INFγ production by helper T lymphocytes (CD4+). Analysis of lymphocyte subpopulations indicates an impairment of B cell differentiation in these patients: naive (CD21+ CD27-) B cell counts were higher and switched memory B-cell (CD27+ IgD-) counts were lower in COPD patients, which could explain the impairment of vaccine response. Interestingly, these changes in B cell subsets correlated with DLCO and the CT emphysema score.This thesis work thus shows that pharmacological interventions targeted towards IL-1ß/IL-1R1 may be promising for the treatment of PAH and new influenza vaccine strategies should be developed for COPD patients to increase vaccine efficacy and prevent exacerbations.

La réponse de l’organisme contre un agent pathogène nécessite la mise en jeu d’interactions complexes entre cellules immunitaires et environnement. La matrice extra-cellulaire est remodelée au cours de la réponse immunitaire pour permettre la migration des cellules vers le site infectieux. Les peptides issus de la dégradation de la matrice peuvent influencer les fonctions biologiques des cellules immunitaires. Dans les pathologies impliquant des tissus riches en élastine, les cellules de la réponse inflammatoire et immunitaire, notamment les polynucléaires neutrophiles (PN) et les cellules dendritiques se retrouvent dans un environnement riche en produits issus de la dégradation de l’élastine. Le travail de thèse présenté ici nous a permis de montrer que les peptides d’élastine (PE) régulent les fonctions des PN de sujets sains en augmentant de façon significative leur capacité migratoire, leur capacité à produire des cytokines pro-inflammatoire et à phagocyter les agents pathogènes. Les effets régulateurs des PE sont moindres chez les sujets BPCO et varient en fonction de l’état clinique des patients. Les propriétés biologiques des PN de patients BPCO en exacerbation ne sont pas affectées par les PE. Cette différence de réponse aux PE des PN de patients BPCO à l’état stable ou à l’état exacerbé est proportionnellement liée au niveau d’expression du récepteur S-Gal à la surface des PN. Dans un second travail nous avons montré que les PE sont capables d’attirer les CD au niveau du site infectieux sans influencer la maturation des cellules induite par une activation antigénique. L’effet des PE sur la migration des CD met en jeu le récepteur S-Gal présent à la surface des cellules. Par ailleurs, les PE orientent la réponse cytokinique des CD activées par le LPS vers un profil de type Th-2 et favorisent l’émergence d‟un profil tolérogénique des CD. Ces effets régulateurs des PE sont médiés via l’interaction PE/S-Gal et conduisent au développement d’une réponse adaptative T régulatrice. L’ensemble de ces résultats suggère que les PE participent activement à la régulation de la réponse immunitaire innée et adaptative / Organisme defense against pathogens needs complexe interactions interactions between immune cells and environnement. The extracellular matrix is being remodeled to aloww cells to migrate to infectious site. Peptides generated by this degradation can influence biological fonctions of immune cells. In pathologies involving elastin rich tissue degradation inflammatory and immune cells, especially neutrophils and dendritic cells are in an environnement including numbers of matrix degradation products. This work shows that Elastin Peptides (EP) can regulate the fonctions of neutrophils from healthy subjects, by increasing significantly their migration, their cytokines production and their phagocytic capacity. These EP effects are howeever less important en stable COPD subject and depends on the clinical state of these patients. Indeed the biological properties of neutrophils from COPD patients in exacerbation are not affected by EP. This discrepancy considering the clinical state can be explained by the level of the S-Gal receptor expression. In a second part we have shown the ability of the EP to attract dendritic cell (DC) on the infection site without couetracting DC maturation. This effect involves the S-Gal receptor present on the surface of the cells. EP can also oriente the cytokine production by LPS-induced toward a Th-2 profil and favorise the emergence of DC with tolerogenic features. These effects are mediated throug EP/S-Gal interaction and leads to the developement of a T regulatory response. All of these results suggest that EP are involved in the regulation of innate and adaptative immunity.

Dans le but d'obtenir des composés originaux ayant une activité inhibitrice envers la NE, des triazoles et des 2-aminofuranes diversement substitués ont été synthétisés. Une réaction de "click chemistry" catalysée par le cuivre entre un azide et un alcyne a été appliquée pour la synthèse des triazoles. La synthèse des composés de type 2-aminofuranes est basée sur l'attaque nucléophile d'un isonitrile sur un γ-oxo butynoate d'alkyle en présence d'un aldéhyde aromatique.Les tests biologiques ont été réalisés tout au long de la thèse. Les composés présentant les meilleures IC50 envers la NE ont été sélectionnées pour une évaluation en terme de sélectivité vs les autres sérines protéases du PN (la cathepsine G et la protéinase 3). Enfin, les meilleurs inhibiteurs ont subi une évaluation de leur activité anti-oxydante selon deux méthodes: méthode au DPPH (1,1-diphényl-2-picryl-hydrazyl) et méthode au thiocyanate ferrique. / To prepare new compounds with an inhibitory activity towards NE, diversely substituted triazoles and 2-aminofuranes were synthesized. Triazoles were obtained using the copper catalyzed "click chemistry" between an azide and an alkyne. The synthesis of 2-aminofuranes is based on the nucleophilic attack of an isonitrile on an alkyl γ-oxo-butynoate in the presence of an aromatic aldehyde.Biological assays were carried out throughout the thesis. Compounds owning the best IC50 towards NE were selected for evaluation in terms of selectivity vs the two other serine-proteases of the PN (cathepsin G and proteinase 3). Finally, evaluation of antioxidant activity of the best compounds was achieved using by two approachs: DPPH (1,1-diphenyl -2-picrylhydrazyl) method and ferric thiocyanate method.

Le maintien de l'intégrité de l'épithélium des voies aériennes est assuré par un mécanisme de réparation épithéliale pouvant être dérégulé dans la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO, définie par une obstruction irréversible des débits aériens et émaillée d'épisodes d'exacerbation, présente différents phénotypes, pour lesquels l'évaluation de la sévérité tient compte de la fonction respiratoire et de données cliniques. L'objectif de cette thèse était d'étudier du point de vue phénotypique des patients BPCO lors des exacerbations virales et au cours du processus de réparation épithéliale. Nous avons étudié prospectivement 51 patients BPCO suivis mensuellement et lors des exacerbations. Virus et bactéries étaient recherchés dans l'expectoration induite par PCR et culture. Les résultats analysés en fonction des données cliniques et fonctionnelles respiratoires ont montré qu'une coinfection, présente dans 25% des exacerbations, n'était pas associée au phénotype des patients ni à la sévérité ou à la récidive de l'exacerbation. Nous avons ensuite étudié la réparation de cellules épithéliales bronchiques primaires dans un modèle de réparation de lésion. L'analyse des paramètres de fermeture de lésion (vitesse de fermeture, sécrétions, prolifération cellulaire) en fonction des données cliniques, fonctionnelles et histologiques a montré notamment que la vitesse de fermeture était associée à la sévérité de l'obstruction bronchique. Ces résultats suggèrent le rôle d'anomalies de réparation épithéliale dans la physiopathologie de la BPCO et soulignent la complexité du phénotypage des patients atteints de BPCO. / The integrity of airway epithelium is provided by a complex mechanism of epithelial repair that can be dysegulated in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). COPD is a heterogeneous condition defined by an irreversible obstructive airflow limitation with frequent acute episodes of exacerbations. COPD patients can present different phenotypes, for which severity evaluation must take into account the severity of lung function and clinical data. The aim of this thesis was to study the COPD patients in a phenotypic point of view during viral exacerbations and during the process of epithelial repair.We prospectively studied 51 COPD patients monitored monthly and during exacerbations. Induce sputum were analyzed for viruses and bacteria detection by PCR and culture. These results analyzed according to the clinical and functional respiratory data showed that co-infection was present in 25 % of exacerbations and was not associated with the phenotype of patients or the severity or recurrence of exacerbation.We then studied primary bronchial epithelial cells repair in a model of wound closure. Associations between wound closure parameters (speed of wound closure, secretions, cell proliferation) and clinical, histological and functional data were analyzed. We showed that the speed of wound closure was associated with the severity of bronchial obstruction. These results suggest the role of abnormal epithelial repair in the pathogenesis of COPD and highlight the complexity of phenotypic characterization of COPD patients.

La Broncho-pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une maladie respiratoire grave caractérisée par une inflammation chronique entrainant des lésions irréversibles de l’épithélium respiratoire et du parenchyme pulmonaire. Le principal facteur de risque est le tabagisme mais des études d’association génétique pangénomiques ont montré que certains polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) des récepteurs nicotiniques (nAChRs) sont associés à l’incidence de la BPCO. Un de ces polymorphisme est le variant rs16969968 dans le 5ème exon du gène CHRNA5 codant la sous-unité α5. Le but de ce travail a été d’évaluer in vivo l’implication du SNP α5 dans les lésions pulmonaires caractérisant la BPCO et d’étudier l’impact fonctionnel du polymorphisme sur les voies de signalisation mises en jeu en aval des nAChRs. A l’aide de différents modèles in vivo murins et humains, nous avons pu montrer qu’indépendamment du tabagisme, le SNPα5 est associé à une inflammation cellulaire plus marquée, une sécrétion de cytokines pro-inflammatoires, des lésions emphysémateuses, une hyperplasie des cellules mucipares et des cellules Club moins fréquentes par rapport au génotype sauvage. Le SNPα5 est associé à une altération de la perméabilité calcique des cellules épithéliales et une modulation de la voie de signalisation AC3-PKA/C. Cette étude apporte pour la première fois une explication biologique à l’association entre le SNPα5 et la BPCO décrite dans les études d’association génétique pangénomiques à travers un rôle pro-inflammatoire du SNPα5 au niveau pulmonaire. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a critical respiratory disease characterized by a chronic inflammation leading to irreversible epithelial and parenchymal injuries. The main risk factor is tobacco consumption but several genome-wide association studies (GWAS) described some single-associated polymorphisms (SNP) on nicotinic acetylcholine receptors (nACHR) genes associated with COPD incidence. One of these polymorphisms is the rs16969968 variant in the 5th exon of CHRNA5 gene coding the α5 subunit (SNP α5). The aim of this study was to determine in vivo the involvement of SNPα5 in COPD-associated lung injuries and to deciphere the functional impact of the polymorphism on nAChR signaling pathways. Thanks to several in vivo models (mouse and human), we describe here that the SNPα5 is associated, irrespective of the tobacco consumption, to an increased inflammation, pro-inflammatory cytokines secretion, emphysema, goblet cell hyperplasia, and Club cell diminution compared to the wild-type genotype. The SNPα5 is associated with a decreased calcium influx and a modulation of AC3-PKA/C pathway in airway epithelial cells. Our study describe for the first time a biological explanation for the association between SNPα5 and COPD shown in GWAS with a pro-inflammatory role of SNPα5 in the lung.

Les mécanismes de l'emphysème pulmonaire, caractérisé par la destruction des alvéoles pulmonaire, sont incomplètement connus. L'hypothèse défendue par cette thèse est qu'une altération des systèmes d'alvéologénèse et de réparation alvéolaire portés par les fibroblastes pulmonaires contribue au développement des lésions au cours de cette maladie. Les travaux présentés ici ont permis d'établir que les fibroblastes pulmonaires cultivés in vitro à partir de poumon emphysémateux présentaient un phénotype altéré dans le sens d'une perte de leur capacité à participer à la régénération et à la réparation des alvéoles : Ces cellules sécrétaient à un niveau faible ou non stimulable le Hepatocyte Growth Factor et le Keratinocyte Growth Factor (KGF), qui ciblent les cellules épithéliales et endothéliales de l'alvéole. De plus, l'expression par ces cellules de l'élastine, le composant majeur de la matrice extracellulaire pulmonaire, n'était pas induite par l'acide tout-trans rétinoïque, stimulus central de l'alvéologénèse, du fait d'une faible expression de Cellular Retinoic Acid Binding Protein 2 (CRABP2). Le rôle du KGF dans l'homéostasie de l'alvéole a été démontré dans le modèle d'emphysème induit par l'élastase in vivo : Les souris traitées par le KGF avant l'instillation d'élastase étaient protégées de l'emphysème. Les souris dont le gène de CRABP2 était inactivé de façon globale n'étaient pas sensibilisées vis-à-vis de l'emphysème dans ce modèle. Les données physiopathologiques présentées dans ce mémoire pourraient contribuer à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour l'emphysème.