L’asthme équin est une maladie obstructive récurrente des voies respiratoires. De nombreux facteurs étiologiques ontété déterminés comme pouvant initier ou maintenir l’asthme équin sévère (AES), cependant l’exposition au foin restele facteur de risque principal. L’utilisation de traitements à base de corticoïdes sont efficaces en cas de crise maisinefficaces en l’absence de mesures sanitaires. Ainsi, depuis quelques années un dispositif permettant de « purifier »le foin à la vapeur a été développé, afin de diminuer la teneur en poussières et les antigènes microbiologiques présentsdans le foin. La physiopathologie de l’AES est complexe. Parmi les principaux acteurs de cette réponse immunitaire,les macrophages alvéolaires ont un rôle prédominant dans l’initiation et l’orientation de la réponse immunitaire. Ainsiétudier le rôle des macrophages des chevaux AES permettrait de mieux comprendre l’initiation de la réponseimmunitaire dans l’AES. Dans ce contexte, nous nous sommes interrogés sur l’influence du foin « à la vapeur » surla réponse immunitaire des chevaux AES lors d’un challenge in vivo et lors de la stimulation in vitro des macrophagesalvéolaires. Ainsi nous avons d’abord étudié la réponse systémique et locale des chevaux soumis à un challenged’exposition in vivo à du foin sec ou « à la vapeur ». La première partie de ce travail nous a permis d’observer uneffet bénéfique du foin « à la vapeur » sur le score de mucus trachéal des chevaux CTL et AES cependant nousn’avons pas observé un effet bénéfique significatif du foin « à la vapeur » sur la réponse cytologique et immunitaire.La deuxième partie du travail a permis d’étudier la réponse au foin « à la vapeur » à l’échelle des macrophagesalvéolaires. La microscopie en temps réel a mis en évidence des différences dans le comportement des macrophagesen réponse (1) à différents stimuli, (2) entre les chevaux AES et CTL, (3) entre les HDS provenant de foin sec ou defoin « à la vapeur ». La concentration en IL-1β était significativement plus élevée et la concentration en IL-10significativement plus faible chez les MA des chevaux AES comparés aux chevaux CTL. Une concentration en TNF-α plus élevée après stimulation in vitro a été observée chez les MA des chevaux AES et CTL. Cet état des lieux surla réponse des macrophages alvéolaires stimulés in vivo et in vitro pourra servir de base aux études futures nécessairespour conclure sur le rôle des MA dans le cas de l’AES. Cette triple approche à l’échelle du cheval, du poumon et dela cellule permet une vision globale de la réponse à un challenge d’exposition à du foin sec ou « à la vapeur » etpermet tout de même d’avoir un regard optimiste sur l’utilisation du foin « à la vapeur » pour les chevaux atteintsd’AES. / Equine asthma is a recurrent obstructive disease of respiratory tract. Several aetiologic factors are known to induceor maintain the severe equine asthma (sEA), however the hay exposure is the main risk factor. The use of treatmentswith corticoids are effective in case of crisis, but ineffective in the absence of sanitary measures. So, since severalyears a device allowing to purify the hay with steam was developed, in order to decrease the dust content and themicrobiological antigens within the hay. The pathophysiology of sEA is complex. Among the main actors of thisimmune response, the alveolar macrophages have an important role in the intiatiation and orientation of the immuneresponse. So, investigating the role of the equine alveolar macrophages of sEA horses would allow to betterunderstand the initiation of the immune response in the sEA. In this context, we focused on the influence of steamedhay on the immune response of sEA horses during an in vivo challenge and an in vitro stimulation of the alveolarmacrophages. First, we studied the systematic and local responses of horses submitted to an in vivo challengeexposure to dry and steamed hay. The first part of this work allowed us to show a beneficial effect of the steamedhay on the mucus tracheal score of sEA horses, however we did not observe any beneficial effect of the steamed hayon the cytological and immune response. The second part of the study allowed us to investigate the response of thealveolar macrophages to steamed hay. The real time microscopy showed differences in the behavior of macrophagesin response (1) to various stimuli, (2) between sEA and CTL horses (3) between HDS resulting from dry hay or fromsteamed hay. Moreover, the protein quantification of IL-1β was signifantly higher and the concentration of IL-10significantly lower in AM supernatant of sEA horses compared to CTL. The TNF-α concentration was higher on AMafter in vitro stimulation in sEA and CTL horses. These results on the alveolar macrophages reponse after both invivo challenge and in vitro stimulation, can be used as a basis for future studies in order to further characterize therole of AM in case of sEA. This triple approach on the horse, the lung and the cell scale allows a global vision of theresponse to an exposure challenge to dry or steamed hay and allows having an optimistic preliminary look on the useof the steamed hay for sEA horses.

Equine asthma (EA) is a highly relevant disease, estimated to affect up to 20% of all horses, and compares to human asthma. The pathogenesis of EA is most likely immune-mediated, yet incompletely understood. To study the immune response in the affected lower airways, mixed leukocytes were acquired through bronchoalveolar lavage (BAL) and the cell populations were analyzed on a single-cell basis by flow cytometry (FC). Samples of 38 horses grouped as respiratory healthy or affected by mild to moderate (mEA) or severe EA (sEA) according to their history, clinical signs, and BAL cytology were analyzed. Using FC, BAL cells and PBMC were comprehensively characterized by cell surface markers ex vivo. An increased percentage of DH24A+ polymorphonuclear cells, and decreased percentages of CD14+ macrophages were detected in BAL from horses with sEA compared to healthy horses or horses with mEA, while lymphocyte proportions were similar between all groups. Independently of EA, macrophages in BAL were CD14+CD16+, which contrasts the majority of CD14+CD16- classical monocytes in PBMC. Percentages of CD16-expressing BAL macrophages were reduced in BAL from horses with sEA compared to healthy horses. While PBMC lymphocytes predominantly contain CD4+ T cells, B cells and few CD8+ T cells, BAL lymphocytes comprised mainly CD8+ T cells, fewer CD4+ T cells and hardly any B cells. These lymphocyte subsets' distributions were similar between all groups. After PMA/ionomycin stimulation in vitro, lymphocyte activation (CD154 and T helper cell cytokine expression) was analyzed in BAL cells of 26 of the horses and group differences were observed (p=0.01-0.11). Compared to healthy horses' BAL, CD154+ lymphocytes from horses with mEA, and CD4+IL-17A+ lymphocytes from horses with sEA were increased in frequency. Activated CD4+ T helper cells were more frequent in asthmatics' (mEA, sEA) compared to healthy horses' PBMC lymphocytes. In summary, FC analysis of BAL cells identified increased polymorphonuclear cells frequencies in sEA as established, while macrophage percentages were mildly reduced, and lymphocyte populations remained unaffected by EA. Cytokine production differences of BAL lymphocytes from horses with sEA compared to healthy horses' cells point towards a functional difference, namely increased local type 3 responses in sEA.

Le microbiome bactérien constitue l’ensemble des bactéries retrouvées au sein d’un espace. Le rôle du microbiome pulmonaire dans l’asthme est mal défini, mais il est maintenant établi que celui de patients asthmatiques diffère de celui d’individus sains. Cependant, l’influence des conditions environnementales et de la médication sur le microbiome pulmonaire est méconnue et leurs effets difficiles à contrôler chez l’humain. De plus, la stabilité du microbiome dans le temps demeure controversée. L’hypothèse de l’étude est que les microbiomes pulmonaire, nasal et oral de chevaux non-médicamentés varient avec l’environnement et que le statut asthmatique affecte principalement le microbiome pulmonaire. Six chevaux atteints d’asthme équin sévère et 6 chevaux sains ont été gardés dans 3 environnements distincts (exposition antigénique faible, modérée et élevée). Dans chaque environnement, la fonction pulmonaire a été évaluée et des lavages bronchoalvéolaires (LBA), oraux et nasals ont été prélevés. La région V4 du gène de l’ARN ribosomal 16S a été séquencée (Illumina MiSeq 4) et analysée à l’aide du logiciel Mothur et du progiciel Vegan dans R. Les communautés bactériennes pulmonaires, orales et nasales sont fortement regroupées par conditions environnementales et l’effet de l’environnement est plus marqué chez les chevaux sains. Le microbiome pulmonaire des chevaux asthmatiques diffère de celui des chevaux sains au niveau taxonomique de la famille, avec une tendance à une surreprésentation des Pasteurellaceae, contrairement aux microbiomes nasal et oral qui ne sont pas différents entre les deux groupes. Les familles bactériennes Neisseriaceae, Lachnospiraceae et Bacteroidaceae, dont certaines espèces sont potentiellement pathogènes, ont été seulement retrouvées dans les LBAs de chevaux asthmatiques. Cette étude montre que les microbiomes bactériens pulmonaires des chevaux sains et asthmatiques ne recevant pas de médication sont différents et varient selon le niveau d’exposition antigénique. Cette différence étant présente principalement lorsque les chevaux asthmatiques ont une inflammation pulmonaire suggère que le microbiome pulmonaire altéré dans l’asthme n’est pas inhérent, mais coïncide avec l’inflammation pulmonaire. Le rôle du microbiome dans la perpétuation de l’inflammation reste à investiguer. / Bacterial microbiome is defined as the whole bacterial population found within a space. The role of the pulmonary microbiome in asthma is poorly defined, but it is now well established that the one of asthmatic patients differs from that of healthy individuals. However, the influence of environmental conditions and medication on pulmonary microbiome is poorly known and effects difficult to control in humans. Moreover, microbiome stability over time remains controversial. The hypothesis of this study is that the pulmonary, nasal and oral microbiomes of unmedicated horses vary with the environment and that asthmatic status does affect the pulmonary microbiome. Six horses with severe equine asthma and 6 healthy horses were kept in 3 distinct environments (low, moderate and high antigen exposure). In each environment, pulmonary function has been evaluated and bronchoalveolar lavages (BALs), nasal and oral washes were collected. The V4 region of the 16S rRNA gene was sequenced (Illumina MiSeq 4) and analyzed using the Mothur software and the Vegan package in R. Pulmonary, oral and nasal bacterial communities are strongly grouped by environmental conditions and the effect of the environment is more pronounced in healthy horses. The pulmonary microbiome of asthmatic horses differs from that of healthy horses at the family level of taxonomic designation, with a tendency towards an overrepresentation of Pasteurellaceae, unlike nasal and oral microbiomes which are not different between the two groups. The bacterial families Neisseriaceae, Lachnospiraceae and Bacteroidaceae with pathogenic potential were only found in the BALs of asthmatic horses. This study shows that the lung bacterial microbiomes of healthy and asthmatic horses receiving no medication are different and vary accordingly to the antigenic exposure level. This difference is present mainly when asthmatic horses have a strong pulmonary inflammation which suggest that the altered pulmonary microbiome is not inherent but coincident with pulmonary inflammation. Its role in the perpetuation of inflammation remains to be investigated.

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.

L’asthme équin, une maladie inflammatoire considérée non infectieuse, est néanmoins associé avec la présence de certains streptocoques et Pasteurellaceae. La similarité entre les espèces de Pasteurellaceae complexifie toutefois leur différenciation. L’objectif de cette étude est d’évaluer la présence de différents Pasteurellaceae dans les voies respiratoires de chevaux atteints d’asthme. Des amorces qPCR ont été optimisées pour [Pasteurella] caballi, Nicoletella semolina, Pasteurella multocida et Haemophilus influenzae, mais plusieurs espèces d'intérêt (notamment Actinobacillus spp.) n'ont pas pu être étudiées faute d'amorces spécifiques. Des lavages nasaux, oraux et bronchoalvéolaires de douze chevaux (six sains, six asthmatiques) gardés dans différents environnements ont été analysés. Pour N. semolina, les analyses ont été approfondies chez dix chevaux asthmatiques (phase II : lavages nasaux et bronchoalvéolaires), et chez dix chevaux sains (phase III : lavages nasaux). N. semolina a été identifié dans 0 à 66 % des échantillons et était retrouvé en plus forte quantité dans le nez de chevaux gardés à l’intérieur et nourris avec du foin. Dans les phases II et III, N. semolina a été identifié dans 90 à 100 % des échantillons nasaux, et dans six lavages bronchoalvéolaires. [P.] caballi a été identifié dans la cavité orale de 83 % des chevaux, indépendamment du statut de santé. H. influenzae et P. multocida n’ont pas été détectés. Aucun Pasteurellaceae analysé n’était associé à l’asthme équin sévère. N. semolina était fréquemment retrouvé dans les voies respiratoires et sa charge nasale était influencée par l’environnement. Les amorces synthétisées faciliteront de futures études sur les Pasteurellaceae. / Equine asthma, an inflammatory disease considered non-infectious, is associated with the presence of certain streptococci and Pasteurellaceae. Strong similarities between Pasteurellaceae species prevent specific differentiation. The objective of the study was to evaluate the presence of different Pasteurellaceae in the airways of horses with severe asthma. Quantitative PCR primers were optimized for [Pasteurella] caballi, Nicoletella semolina, Pasteurella multocida and Haemophilus influenzae. Several species of interest (in particular Actinobacillus spp.) could not be studied due to a lack in primer specificity. Nasal, oral and bronchoalveolar lavages from twelve horses (six healthy, six asthmatics) kept in different environments were analyzed. For N. semolina, further investigation was pursued through inclusion of ten asthmatic horses (phase II: nasal washes and bronchoalveolar lavages), and ten healthy horses (phase III: nasal washes). N. semolina was identified in 0 to 66 % of samples and was found in larger loads in the nose of horses kept inside and fed hay. In phases II and III, N. semolina was identified in 90 to 100 % of nasal samples and in six bronchoalveolar lavages. [P.] caballi was only identified in the oral cavity, with 83 % of positive horses regardless of health status. H. influenzae and P. multocida were not detected. No specific Pasteurellaceae studied here were associated with severe equine asthma. N. semolina was identified frequently in respiratory samples and its nasal load was influenced by the horse’s environment. The optimized primers will facilitate future studies on Pasteurellaceae.

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L’asthme équin est une condition inflammatoire fréquente affectant les voies respiratoires inférieures. Cette maladie est caractérisée par une bronchoconstriction, une hyperréactivité bronchique, ainsi que des changements des différentes couches tissulaires des voies respiratoires que l’on regroupe sous le terme de remodelage pulmonaire. Le remodelage du muscle lisse bronchique dans l’asthme comprend une hyperplasie, une hypertrophie, ainsi qu’une altération des propriétés contractiles des myocytes. Bien que ces changements aient été décrits dans la forme sévère de l’asthme équin, la présence de telles altérations chez les chevaux atteints des formes légères à modérées de l’asthme demeure incertaine. L’objectif de notre étude est donc de déterminer si le muscle lisse bronchique présente un remodelage chez les chevaux asthmatiques légers à modérés. Des biopsies endobronchiques provenant de 18 chevaux asthmatiques et de 7 chevaux contrôles ont été étudiées. Le diagnostic était basé sur les signes cliniques et confirmé par cytologie du lavage bronchoalvéolaire. La prolifération des cellules du muscle lisse bronchique était évaluée par l’expression du proliferating cell nuclear antigen marqué par immunohistochimie, et l’expression génique de l’isoforme rapide de la myosine, une protéine hypercontractile, a été mesurée par RT-qPCR. Cette étude a permis de mettre en évidence une surexpression de l’isoforme rapide de la myosine chez les chevaux asthmatiques légers à modérés. Malgré l’absence de différence dans le taux de prolifération cellulaire du muscle lisse bronchique entre les groupes, le pourcentage de myocytes en prolifération était corrélé à l’inflammation pulmonaire neutrophilique ainsi qu’à l’expression de l’isoforme rapide de la myosine chez les chevaux asthmatiques. Cette première étude évaluant le remodelage du muscle lisse bronchique chez les chevaux asthmatiques légers à modérés a démontré une altération fonctionnelle du muscle lisse bronchique dans les formes légères de l’asthme équin, une possible influence de la neutrophilie pulmonaire sur la prolifération du muscle lisse, ainsi qu’une association entre les phénotypes prolifératifs et contractiles. Les altérations identifiées pourraient servir de biomarqueurs potentiels dans l’évolution de la maladie et de la réponse aux traitements. / Equine asthma is a common inflammatory condition affecting the lower airways. This disease is characterised by bronchoconstriction, airway hyperreactivity, and changes in the different tissue layers of the airways, which are referred to as airway remodelling. Remodelling of the smooth muscle in asthma includes hyperplasia, hypertrophy, and altered contractile properties of the myocytes. Although these changes have been described in severe equine asthma, their presence in horses with milder forms of asthma remains unclear. The aim of our study was therefore to determine whether airway smooth muscle remodelling occurs in horses with mild to moderate asthma. Endobronchial biopsies from 18 asthmatic horses and 7 control horses were studied. The diagnosis was based on clinical signs and confirmed by bronchoalveolar lavage cytology results. Airway smooth muscle cell proliferation was assessed by the expression of immunohistochemically labelled proliferating cell nuclear antigen, and the gene expression of the fast contracting myosin isoform, a hypercontractile protein, was measured by RT-qPCR. This study showed overexpression of the fast contracting myosin isoform in horses with mild to moderate asthma. Although there was no difference in the proliferation rate of airway smooth muscle myocyte between groups, it was correlated with neutrophilic lung inflammation as well as with the expression of the fast myosin isoform in asthmatic horses. This first study evaluating airway smooth muscle remodelling in mild to moderate asthmatic horses has demonstrated a functional alteration of airway smooth muscle in mild equine asthma, as well as a possible influence of pulmonary neutrophilia on smooth muscle proliferation, and an association between proliferative and contractile phenotypes. The identified alterations could eventually serve as biomarkers in the evolution of the disease and the response to treatments.