Bronchiolitis obliterans syndrome (BOS), a form of chronic lung allograft dysfunction, represents a major cause of mortality after lung transplantation. This disease is associated with a progressive fibro-obliteration of small airways (known as obliterative bronchiolitis) which leads to respiratory impairment and graft failure. The mechanisms behind airway occlusion remain unclear, and no curative treatment is available at the moment. Myofibroblasts are considered central effectors in this fibrotic process, but their origin is controversial. They can arise either from donor cells (resident fibroblasts and epithelial cells) or recipient cells (bone marrow-derived cells).The purpose of this project was to identify the precursors of mesenchymal cells responsible for post-transplant airway fibro-obliteration. Lineage-tracing tools were used to track or deplete potential sources of myofibroblasts in the heterotopic tracheal transplantation model, which produces a surrogate of obliterans bronchiolitis. Confocal analysis showed that myofibroblasts in the allografts were mostly recipient-derived, even though immunosuppression with tacrolimus induced a mild increase of donor-derived myofibroblasts. Occasional epithelial-to-mesenchymal transition was detected, but only in tacrolimus-treated recipients. On the other hand, fate-mapping techniques demonstrated that myeloid cells gave rise to the majority of mesenchymal cells in occluded airways. Accordingly, specific ablation of Cx3cR1+ mononuclear phagocytes significantly decreased allografts fibrosis. In parallel, single-cell RNA-sequencing unveiled surprising similarities between myeloid-derived cells (i.e. fibrocytes and macrophages) from the allografts and both murine and human samples of pulmonary fibrosis. Finally, analysis of BOS lesions from transplanted patients allowed us to translate our results to a clinical level. Indeed, confocal microscopy revealed that myofibroblasts expressing the macrophage marker CD68 were increased in BOS explants when compared to controls, and their numbers seemed correlated with the intensity of fibrosis.Collectively, these findings indicate that recipient mononuclear phagocyte system constitutes a clinically relevant source of mesenchymal cells infiltrating the airways after allogeneic transplantation. Therefore, therapies targeting migration and differentiation of mononuclear phagocytes and fibrocytes could prevent fibrotic remodelling of small airways and improve long-term outcomes after lung transplantation. / La bronchiolite oblitérante (bronchiolitis obliterans syndrome, BOS), une forme de dysfonction chronique du greffon, représente une des majeures causes de mortalité après transplantation pulmonaire. Cette pathologie est associée à une oblitération progressive et irréversible des petites voies aériennes par de la fibrose, qui mène à une perte de fonction respiratoire jusqu’à la défaillance du greffon. Les mécanismes impliqués dans la fibroproliferation ne sont pas encore bien compris, et il n’existe pas de traitement efficace de la BOS à l’heure actuelle. Les myofibroblastes joueraient un rôle majeur dans le développement de la fibrose, mais leur origine reste controversée. Ils pourraient dériver des cellules du donneur (fibroblastes in situ ou cellules épithéliales) ou bien du receveur (à partir de la moelle osseuse). L’objectif de cette étude était d’identifier les précurseurs des cellules mésenchymateuses responsables de l’obstruction des voies aériennes après transplantation allogénique. Nous avons utilisé des techniques de lineage tracing pour identifier les sources potentielles de myofibroblastes dans un modèle de transplantation hétérotopique de trachée, lequel permet d’obtenir une maladie fibro-oblitérante du greffon qui simule histologiquement la bronchiolite oblitérante. Les analyses par microscopie confocale ont montré que les cellules du receveur constituent la source principale de myofibroblastes dans les allogreffons, malgré une faible augmentation de la proportion de cellules mésenchymateuses dérivées du donneur lors du traitement immunosuppresseur. En plus, une minime fraction de myofibroblastes d’origine épithéliales a également été détectée, mais seulement dans les greffons traités par tacrolimus. D’autre part, nous avons établi que la lignée myéloïde produit la plupart des cellules mésenchymateuses détectés dans les voies aériennes oblitérées. Par ailleurs, la délétion spécifique de phagocytes mononucléaires Cx3cR1+ était associée avec une diminution significative du nombre de myofibroblastes et de la fibrose endoluminale dans les allogreffons. En parallèle, l’utilisation des techniques de séquençage en single cell a permis de révéler des ressemblances inattendues entre des populations de cellules d’origine myéloïdes (macrophages et fibrocytes) retrouvés dans les greffons et celles impliqués dans le développement de la fibrose pulmonaire chez l’homme et la souris. In fine, l’analyse par microscopie confocale des lésions pulmonaires de patients atteints de BOS nous a permis de transposer en clinique nos résultats expérimentaux. En effet, nous avons observé que la fraction de myofibroblastes positifs pour le CD68, un marqueur typiquement exprimé par les macrophages, était significativement augmentée dans les greffons avec bronchiolite oblitérante par rapport aux contrôles. De plus, leur nombre était corrélé avec la sévérité de la fibrose. L’ensemble de ces résultats indique que le système phagocytaire mononuclée constitue une source significative de cellules mésenchymateuses et contribue à la fibro-oblitération des voies aériennes après transplantation. L’utilisation de thérapies ciblant la migration et la différenciation des phagocytes mononuclées et des fibrocytes pourrait bloquer la destruction du greffon pulmonaire et améliorer la survie à long terme des patients transplantés. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Contexte : La survie à long terme après la transplantation pulmonaire est compromise par le rejet chronique (chronic lung allograft dysfunction (CLAD)), une complication qui touche 50% des patients à 5 ans post-greffe. Le CLAD regroupe quatre phénotypes distincts caractérisés par une atteinte pulmonaire obstructive (Bronchiolitis obliterans syndrome (BOS)) ou restrictive (Restrictive allograft syndrome (RAS)), ou une combinaison des deux (phénotypes mixte et non défini). L’obésité est associée à une diminution de la fonction pulmonaire en raison de facteurs mécaniques, métaboliques et inflammatoires qui lui sont associés. Le gain de poids suite à la greffe pulmonaire est fréquent et parfois considérable, ce qui peut compromettre la fonction pulmonaire. Or, le lien entre le gain de poids post-greffe et la survenue des phénotypes du CLAD demeure inconnu. Objectifs : 1) Décrire les trajectoires pondérales post-greffe pulmonaire des patients ayant développé ou non l’un des quatre phénotypes du CLAD; 2) Déterminer si le statut pondéral à la greffe et la variation de poids et d’IMC après la greffe sont associés à la survenue des phénotypes du CLAD; 3) Examiner si les phénotypes du CLAD influencent la survie post-greffe. Méthodologie : Étude rétrospective des dossiers médicaux de patients ayant reçu une transplantation pulmonaire bilatérale au CHUM entre 2000 et 2020. En utilisant la classification de l’International Society for Heart and Lung Transplantation, les patients ont été classés parmi les cinq catégories suivantes : Absence ou présence de l’un des quatre phénotypes du CLAD. Résultats : Parmi les 579 patients inclus; 412 (71.1%) n’ont pas développé de CLAD, et 81 (14.0%), 20 (3.5%), 59 (10.2%) and 7 (1.2%) ont respectivement développé les phénotypes BOS, RAS, mixte et non-défini. Les trajectoires post-greffe de poids des patients qui développent une restriction pulmonaire (RAS, mixte et non-défini) se distinguent par des gains de poids plus importants. Une augmentation du poids (kg) (Hazard ratio [HR] : 1,04, IC 95% [1,01-1,08]; P = 0,008) et de l’IMC (kg/m2) (HR : 1,13, IC 95% [1,03-1,23]; P = 0,008) en post-greffe sont associés à une augmentation du risque de RAS. La survie post-greffe (années) est plus faible chez les patients ayant développé les phénotypes RAS (9,07 [IC 95% 7,43-10,70]), mixte (8,41 [IC 95% 6,56-10,25]) et non défini (9,99 [IC 95% 4,67-15,31]; p<0,001). Conclusion : Les liens entre le gain de poids post-greffe et la survenue des phénotypes restrictifs du CLAD doivent être clarifiées pour déterminer si une gestion optimale du poids préviendrait leur développement. / Background: Chronic lung allograft dysfunction (CLAD) is a common complication after lung transplant (LTx), affecting 50% of patients by five years post-LTx. It is associated with poor survival, limited to 1 to 5 years after CLAD diagnosis. Four CLAD clinical phenotypes have been defined: Bronchiolitis Obliterans Syndrome (BOS), Restrictive allograft syndrome (RAS), mixed and undefined phenotypes. Weight gain is commonly observed after LTx and may negatively impact lung function and post-LTx survival. Yet, the association between post-LTx weight gain and the development of CLAD and its phenotypes remains to be explored. Objectives: 1) To describe post-LTx weight trajectories of CLAD-free patients and patients who developed the various CLAD phenotypes; 2) To determine the associations between BMI at transplant, post-LTx variation of weight and BMI, and the risk of developing the various CLAD phenotypes and; 3) To examine whether the development of the CLAD phenotypes impacted post-LTx survival. Methods: This is a retrospective cohort study of patients who received a first bilateral LTx at the CHUM between 2000 and 2020. We extracted demographic, anthropometric, and clinical data from medical charts. Using the 2019 International Society for Heart and Lung Transplantation classification, patients were categorized among these five categories: CLAD-free or presence of one of the four CLAD phenotypes. Results: Our sample consisted of 579 patients; 412 (71.1%) remained CLAD-free, and 81 (14.0%), 20 (3.5%), 59 (10.2%), and 7 (1.2%) developed BOS, RAS, the mixed and the undefined phenotype, respectively. Weight trajectories showed that patients who developed restrictive CLAD (RAS, mixed and undefined) experienced weight gains of greater amplitude within the first five years post-LTx than CLAD-free patients and patients with BOS. An increase in weight (kg) (Hazard ratio [HR]: 1.04, 95% CI [1.01- 1.08]; P = 0.008) and BMI (kg/m2 ) (HR: 1.13, 95% CI [1.03-1.23]; P = 0.008) during post-LTx follow-up was associated with a greater risk of RAS. Worse survival (years) was seen in patients who developed the RAS (9.07 [95% CI 7.43-10.70]), mixed (8.41 [95% CI 6.56-10.25]), and undefined (9.99 [95% CI 4.67-15.31]; p<0.001) phenotypes. Conclusion: Future studies must clarify the associations between post-LTx weight gain and the onset of restrictive CLAD and whether it could be prevented with appropriate weight management strategies.