L’emphysème pulmonaire est, avec la bronchite chronique à laquelle il est généralement associé, une bronchopathie chronique obstructive (BPCO). Ce groupe de maladie a été la sixième cause de mortalité au monde en 1990 et pourrait devenir la troisième en 2020.L’emphysème pulmonaire est défini par un élargissement anormal et permanent des espaces aériens en amont des bronchioles terminales avec destruction des parois alvéolaires sans fibrose évidente. Compte tenu de cette définition, son diagnostic devrait idéalement être basé sur l’histopathologie. Cependant, en pratique clinique, si les EFR sont à la base de la définition de la BPCO, elles ne suffisent pas au diagnostic de l’emphysème pulmonaire.<p><p>La tomodensitométrie (TDM) est une méthode diagnostique d’obtention in vivo de coupes anatomiques qui, formées de milliers de pixels, en font la méthode morphologique la plus précise pour investiguer la structure pulmonaire. Si la juxtaposition de ces pixels – dont la tonalité de gris est fonction de l’atténuation – est à la base de l’image TDM, la même information peut être représentée par la distribution de fréquence de ces atténuations. En présence d’emphysème, la destruction du tissu pulmonaire (et la plus grande proportion d’air) déterminent le déplacement de cette distribution vers les atténuations plus négatives. Plusieurs index TDM dérivés de cette distribution – notamment l’atténuation moyenne, la surface pulmonaire occupée par des valeurs d’atténuation inférieures à un seuil, un percentile particulier de la distribution – sont de possibles mesures de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. L’émergence de la technique hélicoïdale, permettant notamment d’explorer tout le parenchyme pulmonaire en une seule apnée, justifie de déterminer les seuils et percentiles adéquats par comparaison à une mesure histologique de référence.<p><p>Au cours de nos études, nous avons montré que les index TDM dérivés de la distribution de fréquence d’atténuation tels que les surfaces relatives de poumon occupées par les coefficients d’atténuation inférieures à -960 UH (RA960) ou -970 UH (RA970) et le premier percentile (p1) sont les index les plus appropriés. En revanche, toujours sur base de comparaisons histo-morphométriques, d’autre index qui reflètent la géométrie des espaces emphysémateux – tels que la distribution de la taille des groupes de pixels adjacents occupés par des coefficients d’atténuation inférieurs à un seuil ou à un percentile – ne sont pas des index valables.<p><p>La dose d’irradiation peut être abaissée à 20 mAs effectifs. Cette réduction est particulièrement appropriée dans une pathologie susceptible de concerner des patients jeunes et l’objet d’examens répétés. Cependant, la dose d’irradiation influençant ces index, elle doit être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>En TDM multi-coupes, ces index sont les plus appropriés quelque soit l’épaisseur des coupes. Cependant, cette épaisseur influençant ces index, elle doit aussi être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>L’inspiration incomplète induit une sous-estimation statistiquement significative mais cliniquement insignifiante de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. La destruction du tissu pulmonaire et l’hyperinflation ont des influences séparées sur les index TDM, faisant recommander leur ajustement aux valeurs prédites de la CPT.<p><p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC) sont une cause importante de mortalité et de morbidité dans le monde. L'emphysème pulmonaire fait partie de ces maladies. Il est caractérisé par une inflammation pulmonaire chronique ainsi qu'un élargissement des alvéoles et aucun traitement efficace n'est disponible à ce jour. La préélafine est une protéine de petite taille (9.9 kDa) constituée de deux domaines distincts: un domaine cémentoïne dont la fonction est peu connue et un domaine WAP responsable de l'inhibition protéolytique. La fonction la plus connue de la préélafine est l'inhibition spécifique de peptidases à serine. Cette protéine possède aussi un pouvoir anti-inflammatoire et est un agent anti-microbien, notamment contre Pseudomonas aeruginosa. La préélafine est exprimée localement, entre autres au niveau des alvéoles pulmonaires, et son expression est augmentée lors de réactions inflammatoires. Mon projet de doctorat a consisté à étudier les fonctions de la préélafine dans le contexte de l'inflammation pulmonaire et de faire la relation entre sa structure protéique et ses fonctions biologiques. La première étude présentée dans cette thèse décrit l'effet de la préélafine sur l'inflammation et la destruction du tissu pulmonaire dans un modèle murin d'emphysème pulmonaire induit par l'élastase. Lors de ces expérimentations, nous avons démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'accumulation de neutrophiles 24 heures après le traitement et qu'elle empêchait l'élargissement des alvéoles observé deux semaines après l'administration d'élastase. La préélafine permet aussi l'accumulation du granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) au sein des poumons. Ce facteur est associé à la réparation des alvéoles suite à des lésions et ce résultat suggère que la préélafine serait impliquée dans le processus de réparation tissulaire. Le deuxième article présente l'implication de la fonction anti-protéolytique de la préélafine dans sa capacité anti-inflammatoire et de protection pulmonaire en utilisant le même modèle animal. L'étude de deux mutants de la préélafine présentant des activités inhibitrices réduites démontre que les interactions hydrophobes entre l'inhibiteur et la peptidase au site Pl'- Sl' sont essentielles à l'inhibition protéolytique. La préélafine et ses variants sont tous efficaces à réduire la quantité de neutrophiles retrouvés dans les alvéoles 24 heures après le traitement des animaux à l'élastase. Ceci indique que la préélafine possède une fonction anti-inflammatoire dissociée de son inhibition protéolytique. Toutefois, la fonction anti-protéolytique de la préélafine est absolument nécessaire afin de préserver l'intégrité structurale pulmonaire et ainsi protéger contre les lésions emphysémateuses. L'inhibition protéolytique est aussi requise afin d'observer une augmentation du G-CSF dans les lavages bronchoalvéolaires (LBA). Finalement, des résultats complémentaires, joints en annexe, présentent l'effet de l'héparine sur l'inhibition de l'élastase neutrophilique humaine (ENH) par la préélafine et ses variants ainsi que la mise au point d'un nouveau système d'expression de la préélafine. Donc, nos travaux ont démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'influx neutrophilique et à préserver le poumon contre la destruction suite à une réaction inflammatoire aigûe. Certaines de ces fonctions sont dissociées de la fonction inhibitrice de la préélafine. De plus, nos résultats suggèrent que la préélafine serait impliquée dans la réparation du tissu pulmonaire après que des dommages aient été causés à celui-ci. Ceci fait donc de la préélafine une molécule présentant un potentiel intéressant pour le traitement des personnes souffrant de maladies pulmonaires obstructives chroniques.

L’intoxication tabagique, source d’oxydants, est un facteur de risque important de développement de l’emphysème pulmonaire et du pneumothorax spontané primitif. Les macrophages alvéolaires contribuent pour une large part à l’inflammation pulmonaire au cours de ces pathologies en produisant des métalloprotéases et des espèces réactives de l’oxygène à l’origine du déséquilibre des balances protéase/anti-protéase et oxydant/antioxydant. L'hème oxygénase-1 (HO-1), exprimée principalement par les macrophages, est une enzyme clé des défenses anti-oxydantes pulmonaires. Nous avons initialement étudié l’expression et la localisation cellulaire de l’HO-1 et de ses régulateurs potentiels (Nrf2, Keap1, Bach1 et HIF-1a) dans les macrophages alvéolaires au cours de l’emphysème pulmonaire post-tabagique et du pneumothorax spontané primitif. Les voies de régulation de l’expression de ces protéines ont été analysées in vitro sur des macrophages dérivés de la lignée THP-1 exposés ou non au condensat de fumée de cigarette et à l’hypoxieréoxygénation visant à mimer une partie des effets de l’atélectasie-réexpansion observée lors de la prise en charge thérapeutique des pneumothorax récidivants. Les travaux présentés dans cette thèse nous ont permis de mettre en évidence une altération de l’expression de la voie Nrf2/Keap1-Bach1 associée à une diminution de l’expression des enzymes anti-oxydantes, dont l’HO-1, dans les macrophages alvéolaires au cours de l’emphysème pulmonaire sévère post-tabagique, malgré un stress oxydant important. In vitro, ces altérations pourraient être liées à une activation spécifique des MAPKinases ERK1/2 et JNK par le condensat de fumée de cigarette. Nous avons également montré que la stimulation du système de l’HO-1 était probablement orchestrée par la voie du facteur HIF-1a, et non par celle de Nrf2, dans les macrophages alvéolaires au cours du pneumothorax spontané primitif récidivant du sujet fumeur. Ces résultats pourraient contribuer à une meilleure connaissance de la physiopathologie de l’emphysème pulmonaire et permettre d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques basées sur la préservation et/ou la restauration de l’équilibre Nrf2/Keap1-Bach1. Nos travaux suggèrent également que la physiopathologie du pneumothorax spontané primitif est différente chez les patients fumeurs et non fumeurs. Le pneumothorax du sujet fumeur est associé à un stress oxydant pulmonaire et à une induction de l’HO-1 probablement orchestrée par HIF-1a. Ces résultats, confirmés in vitro, mettent en évidence une interaction potentielle entre le stress oxydant et l’hypoxie-réoxygénation / Chronic cigarette smoking, a source of oxidants, is an important risk factor for lung emphysema and primary spontaneous pneumothorax development. Alveolar macrophages are mainly involved in lung inflammation observed in these pathologies through the production of metalloproteases and reactive oxygen species resulting to protease/anti-protease and oxidant/anti-oxidant imbalances. Heme oxygenase-1 (HO-1), mainly expressed in macrophages, is a key enzyme in pulmonary anti-oxidant defences. Therefore, the first aim of our studies was to investigate the expression and cellular localisation of HO-1 and its potential regulators (Nrf2, Keap1, Bach1 and HIF-1a) in alveolar macrophages from smoking related lung emphysema and primary spontaneous pneumothorax. Regulation pathways involved in expression of these proteins were assessed in vitro in macrophage cell line THP-1 exposed or not to cigarette smoke condensate and with or without hypoxia-reoxygenation mimicking parts of events induced by atelectasia-reexpansion during recurrent pneumothorax constitution and treatment. In these studies, we showed an altered expression of Nrf2/Keap1- Bach1 pathway associated with a reduced expression of anti-oxidants enzymes, like HO-1, in alveolar macrophages from smoking related lung emphysema patients, despite an important oxidative stress. These alterations might be related to cigarette smoke condensate activated ERK1/2 and JNK MAPKinases as observed in THP-1 cells. Furthermore, we showed that HO- 1 system induction was mediated by HIF-1a instead of Nrf2 pathway in alveolar macrophages from smoking related recurrent primary spontaneous pneumothorax. These findings may contribute to a better knowledge of the pathophysiology of lung emphysema and could provide new therapeutic approaches based on preservation and/or restoration of Nrf2/Keap1-Bach1 equilibrium. Our results also suggest that the pathophysiology of primary spontaneous pneumothorax could be different in smokers and non smokers. Spontaneous pneumothorax in smokers is associated with lung oxidative stress and the orchestrated induction of HO-1 probably via HIF-1a. These results provide a new link between oxidative stress and hypoxia/reoxygenation