Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 77-89. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

L'une des principales manifestations de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est l'intolérance à l'effort. Afin d'améliorer la tolérance à l'effort, il existe différentes interventions : pharmacologiques (bronchodilatateurs) et non pharmacologiques (entraînement). L'efficacité de la bronchodilatation peut être validée à l'aide d'une épreuve d'effort. Il existe cependant une controverse concernant la meilleure épreuve à utiliser. La sensibilité du test de marche de six minutes et de l'épreuve d'endurance sur ergocycle pour détecter les effets de la bronchodilatation n'est pas optimale. Le salmétérol est un bronchodilatateur couramment utilisé pour traiter la MPOC, mais il n'existe pas de consensus quant à son efficacité pour améliorer la tolérance à l'effort. Cela pourrait s'expliquer en partie par le fait que les effets du salmétérol durant l'exercice ont été évalués à l'aide de tests d'effort dont la sensibilité aux changements suite à la bronchodilatation n'était pas optimale. Notre équipe de recherche a récemment évalué l'épreuve de marche navette d'endurance dans la MPOC. Les données préliminaires suggèrent que ce test d'effort serait bien adapté pour évaluer la réponse à la bronchodilatation dans la MPOC. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc d'investiguer si l'épreuve de marche navette d'endurance est sensible à détecter des améliorations de performance à la marche suite à l'administration du salmétérol chez des patients atteints de MPOC

L’aérosolthérapie est une modalité thérapeutique complexe souvent prescrite dans les services de réanimation et de surveillance continue, les services d’urgences et les unités de soins intensifs, notamment chez les patients obstructifs, ce qui fait des bronchodilatateurs la classe médicamenteuse la plus prescrite par voie aérosolisée. Les patients de ces unités de soins aiguë nécessitent aussi fréquemment un support ventilatoire parmi lesquels le haut débit nasal humidifié se montre être une modalité prometteuse en raison de ses effets physiologiques, y compris chez les patients obstructifs. La question de l’administration d’aérosols de médicaments et notamment de bronchodilatateurs chez des patients soumis au haut débit nasal est donc posée. L’administration d’aérosols médicamenteux au cours du haut débit nasal directement dans le circuit de ce support ventilatoire pourrait être une méthode simple, efficace, voire même bénéfique. / Aerosol therapy is a complex method of drug delivery frequently used in intensive care units, step down units and emergency departments, especially in obstructive patients which makes bronchodilators the most prescribed drug class in critical care. Critically ill patients often require ventilatory support, including nasal high flow therapy which showed promising clinical benefits. Given the physiologic effects of nasal high flow therapy, its implementation may be beneficial for obstructive patients. Consequently, the question of aerosol administration, especially bronchodilators, in patients undergoing nasal high flow arises. Aerosol administration during nasal high flow therapy directly in the high flow circuit could be a simple, efficient and possibly beneficial method. However, technical and physiological issues may jeopardize efficacy of this combined administration.

Le chat est la seule espèce animale qui développe spontanément une entité clinique similaire à bien des égards à lasthme allergique humain. Communément appelée « asthme félin » par homologie à la maladie humaine, cette entité pathologique est le résultat dune inflammation persistante des voies respiratoires, associée à des phases aiguës de bronchospasme, une hyperréactivité bronchique à des stimuli divers et dans les stades avancés à des remaniements tissulaires de la paroi bronchique (e.g., érosions épithéliales, hypertrophie de la musculature lisse, hyperplasie glandulaire). Des modèles dasthme félin, obtenus par sensibilisation expérimentale à un allergène, reproduisent la majorité des caractéristiques cliniques, fonctionnelles et lésionnelles de la maladie naturelle et sont au premier plan de la découverte de nouvelles stratégies thérapeutiques (i.e., cyclosporine A, corticostéroïdes oraux et inhalés, immunothérapie spécifique). De la pathogénie de lasthme, ressort toute limportance de dominer lobstruction récurrente des voies respiratoires. Même si les bronchodilatateurs inhalés sont recommandés dans la prise en charge des crises dasthme chez le chat, leur efficacité clinique reste incertaine et peu étayée. Ainsi, les principes actifs, les posologies et les protocoles thérapeutiques actuellement préconisés sont dans une large mesure empiriques et/ou extrapolés de la médecine humaine, et nécessitent dêtre validés dans des conditions expérimentales contrôlées. Nos travaux sinscrivent donc dans cette optique et visent à définir une approche thérapeutique tant préventive que symptomatique des crises de bronchospasme chez le chat, ainsi quune utilisation rationnelle des bronchodilatateurs à longue durée daction pour un contrôle optimal de linflammation asthmatique. Lors dune première étude, nous avons investigué lactivité in vitro, vis-à-vis du muscle lisse bronchique félin, de différentes agents bronchodilatateurs parmi lesquels des agonistes β2-adrénergiques (isoprotérénol, salbutamol [SAL], fénotérol, formotérol, salmétérol [SLM]), un anticholinergique (ipratropium bromide [IB]) et une méthylxanthine (théophylline). Tous ont produit une relaxation dose-dépendante de la musculature lisse bronchique, avec des spécificités propres en termes de puissance, defficacité ou dactivité intrinsèque. Sur une base comparative, le formotérol est le ß2-mimétique le plus puissant, et lisoprotérénol le plus efficace avec le fénotérol. Le fénotérol et le formotérol sont des agonistes complets des récepteurs ß2-adrénergiques, le SAL et le SLM des agonistes partiels. Tenant compte des résultats des essais in vitro et de la disponibilité de formulations administrables par aérosols dans lespèce féline, les effets bronchoprotecteurs (intensité, durée daction) de six médications inhalées ont été caractérisés chez le chat sain, en préambule à leur utilisation dans des conditions pathologiques. Un modèle de bronchoconstriction induite par le carbachol a été retenu dans le cadre de cette deuxième étude. Il ressort de cette étude que le SLM en aérosol-doseur (25µg) présente un effet bronchoprotecteur soutenu persistant 24 heures mais est aussi la médication la moins efficace. Le SAL et lIB (nébulisation ou aérosol-doseur) sont des bronchodilatateurs à courte durée daction (48 heures) dont lutilisation combinée en aérosol-doseur (SAL IB : 100µg/20µg) met en exergue une synergie daction. Les conditions naturelles étant souvent incompatibles avec une approche anticipative de la crise dasthme, les traitements instaurés sont davantage à visée curative que prophylactique. Dans une troisième étude, nous avons exploré les effets bronchorelaxants du SAL (100µg) et de lIB (20µg), administrés seuls ou en traitement combiné, sur une bronchoconstriction induite par un aéroallergène (Ascaris suum) chez des chats rendus expérimentalement asthmatiques. La technique dinhalation par aérosol-doseur a été privilégiée vu les effets synergiques de la combinaison « SAL IB » et lintérêt de cette voie dadministration dans la gestion à domicile des crises dasthme. Aux doses testées, les bronchodilatateurs inhalés nont exercé aucun effet notable, naffectant en rien la résolution du bronchospasme induit. Chez lhomme, les crises et les épisodes dexacerbation de lasthme sont fréquents dans le cours évolutif de la maladie. Aucune étude chez le chat asthmatique en crise aiguë (induite ou spontanée) natteste de lefficacité des corticostéroïdes inhalés ni ne mentionne dans ce contexte lintérêt scientifique dune association aux ß2-mimétiques à longue durée daction. Nous avons donc comparé les effets de la prednisolone orale (1mg/kg q12h) à ceux dune dose élevée de fluticasone inhalée, seule (500µg q12h aérosol-doseur) ou en traitement combiné avec du SLM (500µg/50µg q12h aérosol-doseur), sur la fonction et linflammation pulmonaires dans un modèle félin dasthme aigu. Cette quatrième étude a montré quune courte cure orale de prednisolone diminue significativement linflammation bronchique à éosinophiles. De fortes doses de fluticasone inhalée se sont avérées bénéfiques dans le contrôle de lhyperréactivité bronchique non spécifique, sans toutefois exercer des effets marqués sur linflammation bronchique sous-jacente. Combiner cette corticothérapie inhalée au SLM a permis dobtenir des effets anti-éosinophiliques accrus et comparables à ceux de la prednisolone orale. Aucune des médications testées na modifié significativement la réponse clinique et fonctionnelle consécutive à linhalation de lallergène. Létude précédente permet de supposer que le SLM potentialise lactivité anti-inflammatoire des corticostéroïdes inhalés et/ou est doté de propriétés anti-inflammatoires intrinsèques. Dans une cinquième étude, nous avons donc investigué les effets du SLM en monothérapie (50µg q12h aérosol-doseur) sur la fonction et linflammation pulmonaires. Il ressort de cette étude, conduite sur un modèle félin dasthme aigu, que le SLM en monothérapie nexerce pas deffet protecteur sur la survenue dun bronchospasme allergique et est dépourvu de tout effet anti-inflammatoire propre. Les résultats obtenus, dans les conditions expérimentales de nos essais, conduisent aux conclusions suivantes : 1) les bronchodilatateurs inhalés (SAL, IB, SLM) sont dune efficacité thérapeutique limitée dans la prévention et le traitement symptomatique du bronchospasme allergique chez le chat sensibilisé à Ascaris suum 2) en revanche, recourir au SLM comme thérapie adjuvante aux corticostéroïdes inhalés ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le contrôle de linflammation et de lhyperréactivité bronchiques chez le chat asthmatique./The cat is the only animal species that spontaneously develops a clinical entity closely similar to human allergic asthma and commonly referred to as feline asthma. Feline asthma is a chronic inflammatory disease of the lower airways characterised by intermittent respiratory distress due to bronchoconstriction, non-specific bronchial hyperresponsiveness and airway remodeling at latter stages (e.g., epithelial erosions, smooth muscle hypertrophy, glandular hyperplasia). Based on experimental sensitisation to allergens, models of feline asthma mimic many clinical, functional and lesional features of the naturally developing condition. Moreover, development and implementation of feline asthma models have greatly facilitated the search for novel therapies (i.e., cyclosporin A, oral and inhaled corticosteroids, specific immunotherapy). In considering the pathogenesis of asthma, it is of major importance to control recurrent airway obstruction. Although inhaled bronchodilators are recommended for the management of acute asthmatic exacerbations in cats, their clinical efficacy remains uncertain and poorly documented. Most currently recommended drugs, dosages and therapeutic schemes are largely empirical and extrapolated from human medicine, and need to be further validated under controlled experimental conditions. Hence, our work was aimed at determining the potential of inhaled bronchodilators for preventive and curative treatment of acute bronchospasms in asthmatic cats as well as at exploring the benefit of using long-acting bronchodilators to optimally control the airway inflammation. In the first study, we investigated in vitro effects on isolated feline bronchi of different bronchodilating agents including β2-adrenergic agonists (isoproterenol, salbutamol [SAL], fenoterol, formoterol, salmeterol [SLM]), an anticholinergic (ipratropium bromide [IB]) and a methylxanthin derivative (theophylline). All compounds caused a dose-related relaxation of bronchial smooth muscle, each exhibiting specificities in terms of potency, efficacy and intrinsic activity. On a comparative basis, isoproterenol and fenoterol are the most efficacious β2-mimetics while formoterol is the most potent one. Fenoterol and formoterol act as full agonists of β2-adrenoceptors, SAL and SLM as partial agonists. Taking into account results from in vitro testing procedures and availability of aerosol formulations suitable for lung delivery in cats, we compared the antispasmodic effects (magnitude, duration of action) of six inhaled medications against carbachol-induced bronchoconstriction in healthy cats. This second study showed that SLM by metered-dose inhaler (25µg) has a sustained activity for as long as 24 hours but is also the least efficacious medication. SAL and IB (nebulisation or metered-dose inhaler) are short-acting bronchodilators (4-8 hours) whose combination delivered with a metered-dose inhaler (SAL IB: 100µg/20µg) exhibits a synergistic antispasmodic effect. In the natural disease, asthmatic crisis are difficult to predict in terms of occurrence. Therefore, therapeutic interventions are more curative than preventive. In a third study, we explored the bronchodilating effects of SAL (100µg) and IB (20µg), delivered either alone or as a combined therapy, on allergen-induced bronchospasms in Ascaris suum-sensitised cats. The inhalation technique using a metered-dose inhaler was retained given the synergistic effects of the combination SAL IB with this method and its therapeutic interest for at-home management of asthmatic crisis. At the tested doses, these bronchodilators failed to reverse allergen-induced bronchospasms in cats with experimental asthma. In human beings, crisis and exacerbations of asthma are frequent events in the natural course of the disease. Efficacy of inhaled corticosteroids in cats with acute asthmatic exacerbations (induced or spontaneous) has not yet been determined, nor the potential benefit of adding long-acting β2-agonists in this context. Thus, the fourth study was aimed at comparing the effects of oral prednisolone (1mg/kg q12h) with those of inhaled fluticasone at high doses, alone (500µg q12h metered-dose inhaler) or combined with salmeterol (500µg/50µg q12h metered-dose inhaler), on lung function and airway inflammation in a feline model of acute asthma. This study showed that a short course of oral prednisolone significantly reduced allergen-induced bronchial eosinophilic inflammation. High doses of inhaled fluticasone proved to be efficient for decreasing non specific airway hyperresponsiveness but failed to markedly reduce the underlying airway inflammation. Adding salmeterol to inhaled fluticasone led to anti-eosinophilic effects of the same magnitude as those found for oral prednisolone. None of these treatments improved clinical and functional responses to allergen exposure. According to the previous study, it may be that SLM has an anti-inflammatory effect on its own and/or functions as a steroid-potentiating agent. In a fifth study, we investigated the effects of salmeterol as monotherapy (50 µg q12h metered-dose inhaler) on lung function and airway inflammation in our feline model of acute asthma. This inhaled medication did not prevent occurrence of allergic bronchospasm in Ascaris suum-sensitised and challenged cats, nor did it possess intrinsic anti-inflammatory activity. Under our experimental conditions, the main results achieved led to the following conclusions: 1) the inhaled bronchodilators (SAL, IB, SLM) are of limited efficacy for the prevention and symptomatic treatment of allergic bronchospasm in cats sensitised to Ascaris suum; 2) in contrast, using salmeterol as adjuvant therapy to inhaled corticosteroids opens up new perspectives for the treatment of bronchial inflammation and hyperresponsiveness in asthmatic cats.

Les corticostéroïdes inhalés (ICs) utilisés dans le traitement de l'asthme ont un effet sur le microbiome pulmonaire. Il est toutefois difficile de séparer leurs effets sur les communautés bactériennes via leur rôle immunomodulateur, de leurs effets indirects via l’amélioration de la ventilation. Notre objectif est de déterminer si les ICs altèrent le microbiote pulmonaire indépendamment de leurs effets sur la fonction pulmonaire. Douze chevaux atteints d’asthme en exacerbation ont reçu des bronchodilatateurs à longue durée d'action (LABA, salmétérol) ou une combinaison ICs/LABA (fluticasone/salmétérol) pendant deux semaines. Des tests de fonction pulmonaire et des lavages broncho-alvéolaires (LBA) ont été effectués avant et après traitement. La quantification par PCR et le séquençage du gène codant pour l’ARNr 16S via une plateforme MiSeq-Illumina ont été réalisés sur les LBA. Les données ont été analysées avec mothur. La fonction pulmonaire s’est améliorée dans les deux groupes. Les abondances relatives de familles et genres appartenant au phylum Bacteroidetes ont augmenté suite au traitement ICs/LABA, tandis que les phyla Verrucomicrobia et Actinobacteria se sont appauvris avec les LABA. Une modification de la β-diversité et une diminution de la charge bactérienne ont été observées seulement après le traitement LABA. L’α-diversité n’a en revanche pas varié dans les deux groupes. Les différences observées entre les groupes ICs/LABA et LABA suggèrent que les changements au sein des communautés bactériennes ne sont pas seulement dus à l’amélioration de la ventilation. Il reste toutefois difficile de trancher quant à un effet positif ou bien néfaste des ICs sur le microbiote pulmonaire. / Inhaled corticosteroids (ICs) affect the respiratory microbiome in asthma. It remains difficult to separate the immunomodulatory effects of ICs on bacterial communities from their indirect effects via improvement of ventilation. Our objective was to determine if ICs alter the lung microbiota independently from their effects on lung function. Twelve horses with equine asthma in exacerbation were assigned to receive a long-acting bronchodilator (LABA, salmeterol) or the combination ICs/LABA (fluticasone/salmeterol) for 2 weeks. Lung function and bronchoalveolar lavages (BAL) were performed before and after treatment. 16S rRNA gene quantification and sequencing were performed on BAL fluid, using PCR and the Illumina MiSeq platform. Data were processed using the software package mothur. Lung function improved with both treatments. The relative abundances of families and genera belonging to the Bacteroidetes phylum increased with ICs/LABA, while the Verrucomicrobia and the Actinobacteria phyla decreased with LABA. Furthermore, β-diversity differed from baseline and the bacterial load decreased after LABA only. On the contrary, α-diversity indices did not vary in both groups. The differences observed between the ICs/LABA and LABA groups suggest that the changes in bacterial communities are not only due to improved ventilation. However, it remains difficult to clarify if the effects of ICs are positive or detrimental to the lung environment.