La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie caractérisée par une réaction inflammatoire intense avec une destruction du parenchyme pulmonaire et une perte d’élasticité du poumon conduisant à une obstruction quasi-irréversible des voies aériennes. L’utilisation du tabac est le principal facteur de risque de cette maladie. La fumée de cigarette active les cellules épithéliales et les macrophages résidents en libérant des protéases et des chimiokines. Ces phénomènes sont responsables de l’infiltration de cellules inflammatoires dans le poumon, telles que les neutrophiles, les macrophages et les lymphocytes. Ces cellules libèrent des enzymes protéolytiques capables de dégrader les composants de la matrice extracellulaire. Parmi ces protéases, l’élastase du neutrophile (NE) semble stimuler la sécrétion de cytokines, participant ainsi à une inflammation chronique. De fortes évidences montrent que des infections bactériennes récurrentes contribuent à ce processus inflammatoire et par conséquent à l’aggravation de la BPCO. A partir de ces observations, nous nous sommes intéressés aux événements précoces du développement de la BPCO associés à une infection bactérienne récurrente. Dans un premier temps, nous avons montré que l’association d’un extrait de fumée de cigarette à de faibles doses de LPS est capable d’augmenter de façon synergique la libération des chimiokines par les cellules épithéliales alvéolaires. Ce phénomène implique l’activation des voies de signalisation MAP kinase ERK1/2 et JAK/STAT. Nous avons mis en évidence que l’inhibiteur de la phosphodiestérase 4, le roflumilast N-oxide, empêche la sécrétion de ces cytokines inactivant ainsi les voies JAK/STAT et ERK1/2. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la NE peut conduire à la libération de chimiokines par des cellules épithéliales alvéolaires en activant la voie de signalisation p38 et que le roflumilast N-oxide diminue le taux de ces chimiokines. Une approche in vitro sur un modèle de cellules épithéliales alvéolaires a permis de démontrer l’effet synergique du CSE associé au LPS sur la libération de cytokines et sur l’activation des voies de signalisation. Cet effet pourrait être responsable de la progression et de l’exacerbation de la BPCO. Notre étude montre aussi les effets du roflumilast sur la libération de cytokines induites par la NE ou par le CSE/LPS. Ces résultats mettent en lumière d’autres mécanismes par lesquels le roflumilast N-oxide exerce son effet anti-inflammatoire dans la BPCO. / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a pathology characterized by an abnormal inflammatory response and associated with a destruction of lung parenchyma and loss of lung elasticity, leading to an airway limitation not fully reversible. Tobacco smoking continues to be a major cause of COPD. Cigarette smoke activates epithelial cells and resident macrophages by releasing proteases and chemokines. This phenomenon is responsible of the migration of inflammatory cells in the lung tissue such as neutrophils, macrophages and lymphocytes. These cells are able to release proteolytic enzymes leading to the degradation of components of the extracellular matrix. Among these proteases, neutrophil elastase (NE) seems to stimulate the secretion of cytokines involved in chronic inflammation. Strong evidence shows that recurrent bacterial infections contribute to the inflammatory process and consequently to the worsening of COPD. Based on these observations, we studied the early events in the development of COPD associated with recurrent bacterial infection. Initially we showed that the combination of a cigarette smoke extract associated with low doses of LPS is able to synergistically increase the release of chemokines, by alveolar epithelial cells through the activation of MAP kinase signaling pathways ERK1/2 and JAK/STAT. We also demonstrated that the phosphodiesterase 4 inhibitor, roflumilast N-oxide (RNO) inhibits the secretion of these cytokines, thereby inactivating pathways JAK/STAT and ERK1/2. Moreover, we have demonstrated that neutrophil elastase (NE) can lead to the release of chemokines by alveolar epithelial cells by activating the p38 signaling pathway. Moreover the treatment of the cells with roflumilast N-oxide significantly reduces the production of these chemokines. This in vitro model demonstrates the synergistic effect of CSE associated with LPS on the release of cytokines and activation of signaling pathways. This effect could be responsible for the progression and exacerbation of COPD. Our study also shows the effect of RNO on the release of cytokines induced by NE or by the combination CSE/LPS. These results highlight other mechanisms by which Roflumilast N-oxide exerts its anti-inflammatory effect in COPD

L’inflammation et le remodelage des voies aériennes sont des processus pathologiques de signification pronostique différente qui caractérisent la plupart des maladies obstructives bronchiques, asthme et bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) notamment. L’examen histologique de l’inflammation et du remodelage requiert un geste biopsique invasif qui est rarement réalisé en routine. Le développement de méthodes d’évaluation non invasives autoriserait un phénotypage plus précis des patients et le développement de thérapeutiques ciblées. Les progrès de la tomodensitométrie (TDM) ont favorisé l’essor d’une imagerie quantitative permettant des mesures morphométriques des lumières et parois bronchiques. Ces paramètres morphométriques sont corrélés aux indices fonctionnels d’obstruction mais leur manque de standardisation limite leur utilisation en routine. Nous avons étudié chez l’homme et le petit animal des paramètres TDM basés non pas sur la morphométrie mais sur la densitométrie de la paroi bronchique. Nos résultats dans l’asthme et la BPCO indiquent que l’atténuation pariétale bronchique possède une valeur diagnostique au moins équivalente à celle des paramètres morphométriques, est mieux corrélée aux indices d’obstruction fonctionnelle, et pourrait être un marqueur du remodelage dans l’asthme. Chez la souris asthmatique, les paramètres d’atténuation péribronchique extraits d’image de micro-TDM sont aussi corrélés au remodelage histologique. Le concept d’atténuation pariétale bronchique est donc prometteur pour l’étude non invasive du remodelage même si des étapes supplémentaires de validation sont nécessaires pour s’assurer de la reproductibilité des méthodes. / Asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are frequent conditions characterized by two main pathological changes: bronchial inflammation and remodelling. Pathological examination requires invasive biopsy, which is rarely performed in routine. Therefore there is a great interest in developing non-invasive methods that would lead to more precise phenotyping of patients and the development of new targeted treatments. Computed tomography (CT) can provide a quantitative morphometry-based analysis of the airways. These morphometric parameters have been shown to correlate with functional obstruction but are poorly used in routine practice due to their lack of standardisation. The aim of our studies was to investigate the value of CT attenuation-based parameters in humans and animals. In asthma and COPD, we have shown that the wall attenuation value had diagnostic performances comparable to those of morphometric parameters, correlated better with functional obstructive indexes, and could be a marker of remodelling in asthma. In asthmatic mice, peribronchial attenuation values extracted from respiratory-gated micro-CT images correlate with remodeling. Therefore, the concept of bronchial wall attenuation seems to be promising for assessing non-invasively airways remodeling. Further studies are required to ensure the full reproducibility of these methods.

La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une pathologie inflammatoire chronique caractérisée par une détérioration irréversible des voies aériennes et des espaces alvéolaires. L'emphysème est la composante principale de la BPCO et l'exposition à la fumée de cigarette en est le principal facteur étiologique. La réponse inflammatoire au cours de la BPCO est caractérisée par une infiltration massive du tissu respiratoire par les cellules inflammatoires qui sécrètent de nombreuses protéases. Ces protéases participent à la dégradation des composants de la matrice extracellulaire et en particulier à la dégradation de l'élastine. Cette dégradation conduit à la genèse de peptides solubles d'élastine (PE) retrouvés dans les différents liquides biologiques de patients BPCO. Si les lymphocytes T CD4+ et les PE sont décrits dans la littérature comme impliqués dans la physiopathologie de la BPCO, en revanche, l'impact de leur interaction sur la polarisation Th reste à élucider. Le travail réalisé au cours de cette thèse a permis de mettre en évidence une polarisation de la réponse lymphocytaire T vers un profil de type Th1 et Th17 au cours de l'emphysème murin induit par le peptide d'élastine VGVAPG. Cette polarisation est dépendante de l'interaction du VGVAPG avec son récepteur spécifique à la surface des lymphocytes T, et est inhibée en présence d'analogues antagonistes du récepteur à l'élastine. Ces résultats permettent d'envisager l'utilisation de tels antagonistes comme des agents pharmacologiques régulant les effets délétères pro-inflammatoires de la réponse T helper au cours de la BPCO. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a chronic inflammatory disease characterized by irreversible damage to airways and alveolar spaces. Emphysema is the main component of COPD and exposure to tobacco smoke is the main etiological factor. The inflammatory response in COPD is characterized by a massive infiltration of respiratory tissue by inflammatory cells that secrete many proteases. These proteases participate in the degradation of extracellular matrix components and particularly in elastin degradation. This elastin breakdown leads to the genesis of soluble elastin peptides (EP) found in various biological fluids of COPD patients. If CD4+ T cells and EP are described in the literature as being involved in the pathophysiology of COPD, consequence of their interaction on the T helper polarization remains to elucidate. The work done during this thesis allowed highlighting the polarization of T cell response towards a Th1 and Th-17 profile during VGVAPG-induced murine emphysema. This polarization, which is dependent of the VGVAPG interaction with its specific receptor expressed on T cells, is inhibited using analogous antagonist elastin receptor peptides. These results allowed us to envisage such antagonist peptides as pharmacological agents that regulate the deleterious pro-inflammatory effects of the T helper cell response during COPD.

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une des maladies chroniques les plus fréquentes et constitue une des premières causes de mortalité dans le monde avec un impact sociétal majeur et des couts de santé considérables. La BPCO est aujourd’hui considérée comme une maladie multi-systémique dont le pronostic est lié en grande partie à ses comorbidités et à la survenue d’exacerbations. Les exacerbations qui vont ponctuer l’évolution de la BPCO précipitent le déclin de la fonction respiratoire et favorisent la décompensation des comorbidités et la survenue d’événements cardiovasculaires comme des infarctus du myocarde ou des accidents vasculaires cérébraux. La prise en charge moderne de la BPCO est basée sur la mise en place d’un soin intégré incluant la prise en charge des comorbidités et une meilleure détection et gestion des exacerbations.Dans ce travail de thèse nous abordons l’atteinte hépatique (stéatopathie hépatique non alcoolique - NAFLD) dans la BPCO comme une comorbidité sous-estimée (publication 1) alors qu’elle a probablement des implications pronostiques importantes (publication 2). La BPCO s'accompagne également de symptômes non respiratoires tel que des douleurs, dont les variations et localisations sont peu connues pendant et après l'exacerbation (publication 3). Le traitement de ces douleurs par des opiacés pourrait avoir un effet spécifiquement délétère dans cette population (publication 5). Les enjeux de réforme du système de santé avec une optimisation cout-efficacité incitent à développer et valider de nouvelles méthodes de prise en charge ambulatoire des exacerbations (publication 6).Dans une première partie de la thèse nous explorons les liens épidémiologiques entre BPCO et NAFLD. Nous explorerons également les conséquences d’une telle association sur le devenir cardiovasculaire des patients à moyen terme. Dans une deuxième partie, nous cherchons à définir les caractéristiques des douleurs avant et après exacerbation au cours de la BPCO, le lien entre douleur, anxiété et dépression chez ces patients et la sécurité d'emploi des morphiniques dans cette population fragile. Dans une dernière partie, nous aborderons la stratification du risque lié à une exacerbation de BPCO, et la possibilité d’une prise en charge ambulatoire extrahospitalière pour les exacerbations de sévérité modérée. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is one of the most common chronic diseases and is one of the leading causes of death in the world with major societal impact and considerable health costs. COPD is now considered a multi-systemic disease whose prognosis is largely related to its comorbidities and the occurrence of exacerbations. The exacerbations that punctuate the evolution of COPD precipitate the decline of respiratory function and promote the decompensation of comorbidities and the occurrence of cardiovascular events such as myocardial infarction or cerebrovascular accidents. The modern management of COPD is based on the implementation of integrated care including the management of comorbidities and better detection and management of exacerbations.In this thesis we address liver injury (non-alcoholic fatty liver disease - NAFLD) in COPD as an underestimated comorbidity (publication 1), although it probably has important prognostic implications (publication 2). COPD is also associated with non-respiratory symptoms such as pain, the variations and locations of which are poorly known during and after exacerbation (publication 3). Treatment of this pain with opiates may have a specifically deleterious effect in this population (publication 5). The challenges of health system reform with cost-effectiveness optimization encourage the development and validation of new methods of outpatient management of exacerbations (publication 6).In a first part of the thesis we explore the epidemiological links between COPD and NAFLD. We will also explore the consequences of such an association on the cardiovascular outcome of patients in the medium term. In a second part, we seek to define the characteristics of pain before and after exacerbation during COPD, the link between pain, anxiety and depression in these patients and the safety of opioids in this fragile population. In the last part, we will discuss the stratification of the risk linked to an exacerbation of COPD, and the possibility of outpatient care for exacerbations of moderate severity.

Ce travail réalisé au sein du Service d'Exploration Fonctionnelle Respiratoire (Hôpital de la Croix-Rousse) évalue la prise en charge de patients souffrant de broncho-pneumopathie obstructive chronique (BPCO) dans le cadre d'une réadaptation fonctionnelle.<br />Nous avons évalué d'abord les effets d'un programme de réhabilitation réalisé sur 80 patients (VEMS à 46%) pendant 14 semaines dans le Service en ambulatoire à raison de 3 fois par semaine. Le bénéfice est significatif sur le test de marche, le questionnaire de qualité de vie et l'index de BODE. <br />Pendant ce programme, nous avons également évalué sur 30 patients les effets d'un entraînement spécifique des muscles ventilatoires avec augmentation significative de la pression maximale inspiratoire à l'issue de ces séances.<br />Un groupe plus restreint de patients (12 patients :VEMS à 34 %) a bénéficié pendant le réentraînement de l'apport d'une ventilation non invasive (VNI) afin de leur permettre d'accomplir la totalité du programme de réentraînement. <br />La suite de la réhabilitation à domicile est également très importante. Notre dernière étude a évalué les effets d'un programme de réhabilitation à domicile sur une période de 1 à 5 ans avec poursuite de l'amélioration des acquis du réentraînement effectué au préalable dans le Service EFR.

Les mécanismes à l'origine de la Bronchopneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) et de ses complications cardiovasculaires restent partiellement connus. Le NO est produit par les NO synthases en quantité importante dans le poumon des sujets emphysémateux, mais son rôle dans la maladie n'est pas connu. Une dysfonction endothéliale précoce liée à une diminution de la disponibilité en NO au niveau vasculaire a aussi été observée chez les patients BPCO. Dans un premier travail, nous avons montré que iNOS et eNOS étaient induites de manière diffuse dans le poumon de souris développant un emphysème après une instillation d'élastase. Le recours à des souris iNOS-/- et eNOS -/-, ainsi qu'à un inhibiteur pharmacologique d'iNOS (1400W) ont permis de montrer que l'induction d'iNOS dans le poumon était responsable d'une accumulation de protéines nitratées dans les pneumocytes de type 2 et d'une diminution de l'oxydation protéique. Cependant ni iNOS ni eNOS n'étaient nécessaires au développement de l'emphysème induit par l'élastase. Dans un deuxième travail, nous avons exploré l'effet de la polyglobulie, une complication de la BPCO hypoxique, sur la fonction endothéliale chez 15 patients polyglobuliques et 13 normoglobuliques atteints de BPCO de sévérité égale. La polyglobulie était associée de base à une viscosité sanguine plus élevée et un diamètre artérielbrachial plus important mais avec des forces de cisaillement calculées similaires. L'étude de la vasodilatation en réponse à l'hyperhémie et celle du flux sanguin de l'avant bras mesuré par plethysmographie d'occlusion veineuse en réponse à une perfusion d'acétylcholine (ACh), et de N-monomethyl-L-arginine (L-NMMA) ont permis de montrer que les artères systémiques despatients polyglobuliques ajustent leur diamètre aux forces de cisaillement aigues et chroniques de manière adaptée grâce à une libération adaptée de NO. De plus, nos résultats suggèrent que la polyglobulie modérée n'a pas d'effet délétère sur la fonctionvasculaire chez les patients BPCO. / The mechanisms that lead to COPD and cause its cardiovascular complications are partially known. NO is produced at high levels by NO-synthases in the human lung with emphysema, but its role in this disease is not clear. Interestingly, COPD patients have an endothelial dysfunction linked to the decrease of NO levels in peripheral blood vessels. In a first study, we demonstrated that iNOS and eNOS were diffusely upregulated in the lung of mice with emphysema after elastase instillation. By using iNOS-/- and eNOS -/- mice and a drug-based inhibitor of iNOS (1400W), we demonstrated that the induction of iNOS in the lung was responsible of an increase of protein nitration in alveolar type 2 cells and of an alleviated oxidation of proteins. However, neither iNOS nor eNOS were required for the development of elastase-induced inflammation and emphysema. In a second study, we evaluated the effectsof polycythemia, a common complication of hypoxic lung diseases, on the endothelial function in 15 polycythemic and 13 normocythemic patients with a COPD of equal severity. Polycythemia was associated with higher blood viscosity and a larger diameter of the brachial artery but with a similar calculated wall shear stress (WSS). We studied the flow-mediated brachial arteryvasodilation and the forearm blood-flow responses to endothelium- and non-endothelium-dependent N-monomethyl-L-arginine (LNMMA) infusion by plethysmography. We demonstrated that systemic arteries in polycythemic patients adjust appropriately to chronic or acute WSS elevations by an appropriate basal and stimulated NO release. Overall, our results suggest that moderate polycythemia has no adverse effect on vascular function in COPD.

La BPCO (bronchopathie pulmonaire chronique obstructive) est un problème majeur de santé publique et représentera la 3ème cause de mortalité dans le monde en 2030. L’âge, le tabagisme, ainsi que la pollution atmosphérique via l’exposition aux particules de diesel mais également la pollution domestique – majoritairement représentée par la combustion domestique de biomasse – sont des facteurs de risque bien identifiés d’apparition d’une BPCO. Il n’existe à ce jour aucun traitement curatif pouvant interférer avec l’histoire naturelle de la maladie.Les cellules souches pluripotentes, et notamment les cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSCs), sont définies par deux propriétés fondamentales : l’auto-renouvellement et la capacité à se différencier en tous les types cellulaires de notre corps. Elles offrent une opportunité sans précédent de modéliser le développement humain normal et pathologique de l’appareil respiratoire.Ce projet de recherche a pour objectif de modéliser in vitro les trajectoires de la BPCO, en lien avec une origine développementale (racines pédiatriques) et/ou une susceptibilité au tabac. Afin d’élucider les mécanismes qui sous-tendent la pathogénie de la BPCO et de la susceptibilité au tabac, nous avons constitué deux groupes caricaturaux : i) 4 patients atteints d’une forme sévère de la BPCO, constituant le groupe « hautement susceptibles », ii) 4 patients fumeurs indemnes de BPCO ou tout autre comorbidité liée au tabac « hautement résistants » au tabac.Nous avons utilisés deux modèles de culture cellulaires in vitro : les hiPSCs et la culture de cellules épithéliales primaires bronchiques humaines (HBECs) cultivées en ALI (interface air liquide).Dans un premier temps, nous avons généré des lignées hiPSCs par reprogrammation cellulaire à partir du sang périphérique d’un sujet sain (contrôle), et de trois patients BPCO sévères hautement caractérisés. Dans un second temps, la différenciation dirigée des hiPSCs a permis de récapituler le développement pulmonaire précoce (génération de progéniteurs bronchiques NKX2.1) par la mise au point d’un protocole de différenciation dirigée robuste et reproductible sur plusieurs lignées hiPSCs. La maturation de ces progéniteurs bronchiques en culture 2D ou 3D a permis d’obtenir des structures épithéliales exprimant les marqueurs de cellules basales (KRT5), de cellules Club (CCSP), et ciliées (FOXJ1). Dans un second temps, ces épithélia seront exposés au tabac (CSE- cigarette smoke extract) afin d’induire un phénotype « BPCO-like ». Enfin, la culture des HBECs cultivées en ALI des patients BPCO sévères a été réalisée en condition exposée (CSE) et non exposée. La résistance transépithéliale, la motilité ciliaire, le profil sécrétoire et la diversité ARN ont été collecté.Ce travail a permis de mettre en place les outils nécessaires pour reproduire les trajectoires in vitro de la BPCO et élucider les origines de la pathologie. Les outils de séquençage à haut débit (transcriptomique dans notre étude), permettront de découvrir de nouveaux candidats, représentants de potentielles cibles en vue d’un criblage pharmacologique. / COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) is a major public health problem and will be the 3rd leading cause of death in the world in 2030. Age, smoking, and air pollution through the exposure to particulate matter but also domestic pollution - mostly represented by domestic biomass combustion - are well-identified risk factors for the development of COPD. To date, there is no cure that can interfere with the natural history of the disease.Pluripotent stem cells, including induced pluripotent human stem cells (hiPSCs), are defined by two fundamental properties: self-renewal and the ability to differentiate into all cell types in our body. They offer an unprecedented opportunity to model the normal and pathological human development of the respiratory system.This research project aimed to model in vitro the trajectories of COPD, related to a developmental origin (pediatric roots) and / or susceptibility to tobacco. In order to elucidate the underlying mechanisms of COPD and tobacco susceptibility, we established two extreme groups: i) 4 patients with a severe form of COPD, the "highly susceptible" group, ii) 4 patients who are free of COPD or other tobacco-related comorbidity despite heavy smoking, called as "highly resistant" to tobacco.We have used two different but complementary in vitro cell culture models: hiPSCs and human bronchial primary epithelial cell cultures (HBECs) grown in ALI condition (Air Liquid Interface).First of all, we generate hiPSCs cell lines by reprogramming cells from peripheral blood of a healthy subject (control), and three highly characterized severe COPD patients. In a second step, the directed differentiation of hiPSCs allowed to recapitulate the early pulmonary development (NKX2.1 generation of bronchial progenitors) by the development of a robust and reproducible directed differentiation protocol of several hiPSCs lines. The maturation of these bronchial progenitors in 2D or 3D culture allows the generation of epithelial structures expressing markers of KRT5 + basal cells , CSSP + Club cells and FOXJ1 + ciliated cells. In a second step, these epithelia will be exposed to tobacco (CSE-cigarette smoke extract) in order to induce a "COPD-like" phenotype. Finally, ALI culture of HBECs of severe COPD patients was performed in unexposed and exposed condition (CSE). Transepithelial resistance, ciliary motility, secretory profile, and RNA diversity were collected.This work allowed to put in place the necessary tools to reproduce the in vitro trajectories of COPD and to clarify the origins of this pathology. The high throughput sequencing tools (transcriptomic in our study), will allow the discovery of new candidates, that represent potential targets for future pharmacological screening.

Le maintien ou le renforcement de la masse et de la fonction musculaire, altérées chez les patients BPCO, est un objectif primordial pour préserver, voire améliorer leur tolérance à l'effort, leur qualité de vie et leur survie. Afin d'optimiser la prise en charge de cette dysfonction musculaire, la réhabilitation est complétée par des interventions nutritionnelles, encore appelées réhabilitations nutritionnelles. Dans ce contexte, l'apport d'acides gras polyinsaturés de la série n-3, et plus particulièrement d'acide docosahexaénoïque (DHA), pourrait s'avérer intéressant en raison de leurs effets bénéfiques démontrés dans plusieurs pathologies chroniques. L'objectif de ce travail était donc de caractériser les effets d'une supplémentation en DHA sur la tolérance à l'effort et sur le métabolisme énergétique des muscles squelettiques de rats adultes exposés à une hypoxie comme modèle de muscle de patient BPCO au stade de l'insuffisance respiratoire chronique. La tolérance à l'effort est améliorée par le DHA, que les rats soient conditionnés en normoxie ou en hypoxie. En normoxie, les mécanismes impliqués seraient liés à un effet du DHA mimétique de celui d'un exercice d'endurance, avec une activation de l'AMPK et une amélioration de la fonction mitochondriale étudiée sur fibres musculaires perméabilisées. En hypoxie, le DHA agirait différemment, réduisant les effets de l'hypoxie sur le muscle, sans que les mécanismes mimétiques de l'exercice d'endurance ne soient clairement retrouvés. La prise de DHA chez des rats entrainés et conditionnés en hypoxie permet également un gain d'endurance mais les mécanismes à l'origine de cet effet ne sont pas élucidés et nécessitent des travaux complémentaires. Au vu des résultats sur le muscle, la supplémentation en DHA pourrait donc être bénéfique dans la prise en charge de la dysfonction musculaire dans les maladies chroniques telles que la BPCO.

Les mécanismes à l'origine de la Bronchopneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) et de ses complications cardiovasculaires restent partiellement connus. Le NO est produit par les NO synthases en quantité importante dans le poumon des sujets emphysémateux, mais son rôle dans la maladie n'est pas connu. Une dysfonction endothéliale précoce liée à une diminution de la disponibilité en NO au niveau vasculaire a aussi été observée chez les patients BPCO. Dans un premier travail, nous avons montré que iNOS et eNOS étaient induites de manière diffuse dans le poumon de souris développant un emphysème après une instillation d'élastase. Le recours à des souris iNOS-/- et eNOS -/-, ainsi qu'à un inhibiteur pharmacologique d'iNOS (1400W) ont permis de montrer que l'induction d'iNOS dans le poumon était responsable d'une accumulation de protéines nitratées dans les pneumocytes de type 2 et d'une diminution de l'oxydation protéique. Cependant ni iNOS ni eNOS n'étaient nécessaires au développement de l'emphysème induit par l'élastase. Dans un deuxième travail, nous avons exploré l'effet de la polyglobulie, une complication de la BPCO hypoxique, sur la fonction endothéliale chez 15 patients polyglobuliques et 13 normoglobuliques atteints de BPCO de sévérité égale. La polyglobulie était associée de base à une viscosité sanguine plus élevée et un diamètre artérielbrachial plus important mais avec des forces de cisaillement calculées similaires. L'étude de la vasodilatation en réponse à l'hyperhémie et celle du flux sanguin de l'avant bras mesuré par plethysmographie d'occlusion veineuse en réponse à une perfusion d'acétylcholine (ACh), et de N-monomethyl-L-arginine (L-NMMA) ont permis de montrer que les artères systémiques despatients polyglobuliques ajustent leur diamètre aux forces de cisaillement aigues et chroniques de manière adaptée grâce à une libération adaptée de NO. De plus, nos résultats suggèrent que la polyglobulie modérée n'a pas d'effet délétère sur la fonctionvasculaire chez les patients BPCO.

La Bronchopneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) associe inflammation et hypoxie, vraisemblablement à l’origine d’altérations du tissu musculaire des patients dont l'état est corrélé au pronostic vital. Bien que justifiée, la réhabilitation par l'exercice n'est pas efficace dans 1/3 des cas, sans que les mécanismes à son origine n’aient été identifiés. Cette non-réponse pourrait impliquer un contrôle épigénétique de l'expression des gènes en lien avec la croissance musculaire via leurs profils d'acétylation. Pour étudier les effets de l'exercice sur le muscle BPCO, nous avons développé un modèle murin d'hypertrophie musculaire induite utilisé dans un contexte d'hypoxie (HC) et d'inflammation pulmonaire chronique (IP). Dans ce contexte, en comparant soléaire et plantaire, il apparaît que l’hypertrophie du soléaire est altérée par l’IP alors que celle du plantaire est fortement inhibée par l’HC. L'administration d'un inhibiteur des Bromodomaines et domaines Extra-Terminaux (i-BET), éléments impliqués dans la lecture des niveaux d’acétylations des histones, restaure leurs capacités d'hypertrophie. Cette altération de la croissance musculaire est associée à des perturbations des voies de protéosynthèse (Akt, S6k1, Erk) et de protéolyse (MuRF-1) muscles dépendantes. Dans le soléaire, l’acétylation des lysines des histones H3 et H4 est augmentée par l’IP ainsi que la transcription d’Histones Déacétylases (HDAC) est diminuée. Ces modifications associées à la restauration de l’hypertrophie du soléaire par l’i-BET malgré la présence d’une IP, suggèrent fortement l’implication des mécanismes épigénétiques dans l‘inhibition de la croissance musculaire. L’augmentation de l’acétylation des histones H3 et H4 du plantaire soumis à une HC tend à confirmer l'implication de mécanismes épigénétiques dans l’altération de la réponse de ce muscle. Toutefois des travaux supplémentaires seraient nécessaires pour confirmer cette hypothèse. Pour finir, les mesures de paramètres hémodynamiques cardiaques nous ont montrés que l’i-BET était également à l’origine d’une diminution de l’Hypertension Artérielle Pulmonaire (HTAP), de l’hypertrophie du ventricule droit et de l’hématocrite lors de l’exposition de nos animaux à une HC.Ces travaux suggèrent que la non-réponse au réentrainement d’un tiers des patients BPCO pourrait être liée à la présence d’une IP associée à une hypoxémie. La restauration des capacités adaptatives du muscle par un traitement à l’iBET pourrait constituer une perspective thérapeutique prometteuse, permettant à ces patients de retirer les importants bénéfices d’une telle prise en charge. Toutefois, la réduction de l’hématocrite de nos animaux traités avec l’i BET en HC, implique une prise en charge parallèle à, ce traitement pour maintenir l’adaptation à l’HC des patients BPCO hypoxémiques. / The Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) associates inflammation with hypoxia, likely causing deterioration of muscle tissue whose status is tightly correlated to vital prognosis. Although justified due by its anabolic effects, rehabilitation through exercise which progressively became a key medical care in COPD is inefficient in 1/3 of the patients. This non-response could involve epigenetic control of gene expression via alterations of the acetylation profile induced by pulmonary Inflammation (PI) and Chronic Hypoxia (CH). To study this, we used a murine model of either soleus or plantaris muscle hypertrophy induced by a functional overload, in PI and CH conditions. Results show that soleus hypertrophy is diminished by PI while plantaris hypertrophy is inhibited by CH. These specific responses are associated with alterations in proteosynthesis (Akt, S6k1, Erk) and proteolysis (MuRF-1) in a muscle-dependent manner. With PI, acetylation of lysines of histones H3 and H4 is increased in soleus muscle while transcription of Histone Deacetylases (HDACs) is decreased. Inhibiting the proteins in charge of reading the acetylations (BET) is able to restore the hypertrophic capacities of the soleus when exposed to PI, reinforcing the hypothesis of an involvement of epigenetic regulatory mechanisms in the problem of muscle response to a hypertrophic stimulus. Moreover, the use of the BET inhibitor (i-BET) prevents the development of pulmonary arterial hypertension, of the right ventricle hypertrophy and the increase in hematocrit in animals exposed to CH. Restoring the muscle adaptive capacities using i-BET led us to consider new promising therapeutic perspectives in COPD patients who present limited or no response to exercise rehabilitation.