Introduction et objectifs: L’asthme professionnel (AP) est la maladie respiratoire d’origine professionnelle la plus fréquente dans les pays industrialisés. Plus de 300 agents étiologiques de l’AP ont été recensés. Il s’agit d’agents de haut poids moléculaire tels que les enzymes, la farine, les animaux de laboratoire et d’agents de bas poids moléculaire tels que les isocyanates, les persulfates. Les conséquences socioprofessionnelles de l’AP sont graves et mal compensées par la réparation accordée au titre des maladies professionnelles. Des efforts considérables de prévention sont faits dans plusieurs pays. Le repérage rapide du sujet à risque d’AP constitue un aspect majeur de ce volet de prévention. L’inflammation des voies aériennes (IVA) est la manifestation princeps de l’AP. Plusieurs méthodes permettent d’investiguer aujourd’hui cette IVA. Il s’agit de la biopsie bronchique, de la mesure de l’hyperréactivité bronchique (HRB) spécifique, de l’hyperréactivité bronchique non spécifique à stimulus chimique. Mais ces méthodes sont invasives et difficiles à mettre en œuvre en pratique courante. Depuis peu, des méthodes non invasives sont proposées. Parmi ces méthodes figurent la mesure du monoxyde d’azote exhalé (NOE) et l’analyse du liquide de lavage nasal. L’étude MIBAP (Marqueurs d’Inflammation Bronchique dans l’Asthme Professionnel) s’inscrit dans cette ligne. Son principal objectif est d’examiner les performances d’une batterie de tests faciles à mettre en œuvre dans un cadre épidémiologique et professionnel et permettant d’évaluer de façon non invasive l’inflammation bronchique initiale susceptible d’évoluer vers l’installation d’un AP. Matériel et méthodes : Il s’agit d’une étude longitudinale prospective visant à évaluer chez 441apprentis boulangers/pâtissiers et coiffeurs le développement d’une IVA au cours de leurs deux années de formation. La version abrégée du test à la métacholine a été utilisée comme référence pour détecter l’IVA. Les autres examens dont le lien avec l’IVA a été étudié sont : le questionnaire clinique, la mesure du NOE, la spirométrie et l’impédance respiratoire, l’analyse du liquide de lavage nasal, la recherche de la sensibilisation aux allergènes communs et professionnels. Résultats : Les sujets, tous volontaires, sont âgés en moyenne de 17 ans à l’entrée de l’étude. Le nombre de perdus de vue est de 90 (20.0 %), sans lien avec l’objet de l’étude. Parmi les symptômes, seuls ceux évocateurs d’asthme augmentent significativement entre le début et la fin de l’étude. Alors que la prévalence de l’atopie est restée stable, la sensibilisation aux allergènes professionnels est passée de 6.4 % à 9.6 % (p=0.01). L’incidence de l’HRB non spécifique est de 18,2% chez l’ensemble des sujets ; à 7 mois du début de la formation, le taux d’incidence chez les boulangers et pâtissiers est statistiquement plus élevé que chez les coiffeurs (différence de 0,206 cas pour 100 personnes-années [IC à 95 % = 0,01 – 0,40]. L’augmentation du NOE depuis le début de l’apprentissage est associée à l’apparition de l’HRB à un moment donné du suivi (OR = 2,00 IC à 95 % = 1,21-3,32). Cette augmentation est plus importante chez les non atopiques (21,6 % Vs 3,8 % chez les atopiques). L’atopie chez les boulangers/pâtissiers et la sensibilisation aux persulfates alcalins chez les coiffeurs sont associés à l’apparition de l’hyperréactivité bronchique. Discussion et conclusion : Le taux d’abandon observé dans cette étude est plus faible que celui souvent rapporté dans les études de suivi d’apprentis. Ceci montre la faisabilité du protocole et l’acceptabilité des tests par les sujets. La différence dans la cinétique d’apparition de l’HRB observée selon les filières pourrait être due à la différence de mécanisme de sensibilisation mis en jeu par les deux types d’agents (haut poids et bas poids moléculaire). Les agents de haut poids moléculaire impliquent un mécanisme de type IgE alors que le mécanisme des agents de bas poids moléculaire n’est pas encore clairement élucidé. L’augmentation du monoxyde d’azote exhalé pourrait s’avérer être un moyen simple pour repérer la survenue d’une HRB. Ces résultats méritent d’être confirmés dans d’autres études avant de proposer ces outils comme moyen de dépistage des sujets à risque d’asthme professionnel. / Background and objectives: Occupational asthma (OA) is the most frequent work-related lung disease in industrialized countries. More than 300 agents, either of high molecular weight (such as flour, laboratory animal...) or of low molecular weight (isocyanates, alkalin persulfates...) have been reported to cause occupational asthma. The socio-economic consequences of OA are important and poorly compensated by the occupational diseases mitigation system. Considerable efforts of prevention are made in industrial nations. Early identification of subjects at risk of OA represents a major aspect of this prevention. Airways inflammation is the first and key expression of occupational asthma. It is investigated by means of several tests such as bronchial biopsy, assessment of bronchial hyperresponsiveness (BHR) to specific occupational agents, non specific BHR to a chemical stimulus. But these examinations are invasive, time consuming, difficult to implement away from medical facilities. Recently, non invasive tests have been proposed such as measurement of fractional exhaled nitric oxide (FENO), and cellular and molecular analysis of lavage nasal fluid. The MIBAP project (Markers of Bronchial Inflammation in Occupational Asthma) takes place in this setting. Its main objective is to examine the performance of a battery of non invasive tests likely to detect early airways inflammation that might eventually develop into OA. Material and methods: It is a prospective follow-up study of 441 bakers, pastry-makers and hairdressers apprentices in order to evaluate the airways inflammation during their 2-year apprenticeship period. The methacholine challenge test was used the “gold standard” to evaluate the airways inflammation. The other medical examinations whose association with airways inflammation have been studied are a clinical questionnaire, measurement of FENO, spirometry and measurement of respiratory impedance, count of eosinophil cells in nasal lavage fluid, and sensitization to common and occupational allergens by skin prick test. Results: Subjects, all volunteers, are 17 years old on average. Among them, 90 (20.0%) quit for several reasons, unrelated to the study outcome. Among work-related respiratory conditions, only asthma-like symptoms increased significantly since the the beginning of the study. While atopy (sensitization to commons allergens) remained stable, sensitization to occupational allergens increased from 6.4% to 9.6% (p=0.01) during the study. Incidence of BHR was 18.2% over all subjects; 7 months after the beginning of the training, the incidence rate among bakers and pastry-makers was statistically greater than among hairdressers (difference of 0,206 case per 100 person-yaers [CI = 0.01 – 0.40]). The increase of FENO levels is correlated with occurrence of BHR during the follow-up period (OR = 2.0 CI 95% = 1.21-3.32), regardless of atopy (increase of 21.6% and of 3.8% median FENO respectively for non-atopic and atopic subjects). Atopy when engaging in the training programme was associated with incidence of BHR among bakers and pastry-makers, not among hairdressers. Conversely, sensitization of hairdressers to alkaline persulfates at the end of the follow-up was related with occurrence of BHR. Discussion and conclusion: The number of subjects lost to follow-up was reasonably low (about 20%) for this kind of longitudinal study, compared with other similar works, which is in favour of the acceptability of the tests. The difference in the kinetics of BHR according to the training track might relate to differences in the mechanisms of sensitization between LMW and HMW agents. The latter involve IgE dependant processes while the mechanisms at hand with the former are yet to be elucidated. To date, no study has been published concerning the association between the increase of FENO and the occurrence of BHR. Further studies are necessary to confirm these results, before usage of FENO as a means for early detection of subjects at risk of OA be recommended.

Les études des voies métaboliques de l'acide arachidonique ont permis de démontrer l'implication de plusieurs dérivés de ce lipide (leucotriènes et prostaglandines) dans certaines pathologies telles que l'asthme. Les époxy-éicosanoïdes (EET) ont été décrits comme ayant des effets anti-inflammatoires et broncho-relaxants importants et ils représentent une nouvelle cible thérapeutique potentielle. Plusieurs groupes de recherches ont permis d'élucider les mécanismes d'action par lesquels les EET ont leurs effets bénéfiques. Cependant, les connaissances sur cette voie spécifique ne sont pas complètes puisqu'à ce jour, nous ne savons pas quels stimuli endogènes modulent la synthèse et la dégradation de ces lipides. En raison de leurs effets hyperpolarisants sur les cellules musculaires lisses, principalement par l'activation des courants K[indice supérieur +], les EET ont été proposés à titre de facteur hyperpolarisant dérivé de l'épithélium (EpDHF). Il a également été démontré que la synthèse d'autres EpDHF, tels que le NO et la PGI?, est induite par l'action de la Bradykinine. Notre hypothèse de recherche était donc que les effets de la Bradykinine au niveau des bronchioles humaines sont en partie causés par la synthèse endogène des époxy-éicosanoïdes. Le but du projet était, d'une part de démontrer la relation potentielle entre l'action de la BK et la synthèse des EET et, d'autre part de mettre au point un nouveau modèle d'hyperréactivité bronchique pour mieux caractériser les effets des EET. De façon spécifique, les objectifs étaient de : 1) comparer les effets relaxant de la BK à ceux du 14,15-EET sur des bronchioles humaines en présence ou non d'inhibiteurs spécifiques, 2) quantifier l'effet de la réduction de la biodisponibilité des EET sur les effets électrophysiologiques de la BK au niveau des cellules musculaires lisses et épithéliales, 3) caractériser l'effet d'un prétraitement à l'IL-1? ou à l'IL-13 sur la réactivité bronchique à différents agents pharmacologiques et 4) déterminer l'effet d'un prétraitement à la 15(R)-épi-Lipoxine A? sur l'hyperréactivité bronchique induite au TNF?. Les résultats obtenus nous indiquent que la BK et le 14,15-EET induisent le même cours et le même niveau de relaxation. De plus, l'utilisation d'inhibiteurs qui interagissent avec la biodisponibilité et les effets des EET réduisent significativement les effets relaxants et hyperpolarisants de la BK. Tous ces résultats nous indiquent qu'il existerait une relation entre l'action de la BK et la synthèse d'EET endogènes au niveau de bronchioles humaines. Les données que nous avons obtenues indiquent que l'IL-13, mais pas l'IL-1?, suite à un prétraitement de 48h induit un statut d'hyperréactivité bronchique à différents agents pharmacologiques. Nous avons démontré qu'un prétraitement à la Lipoxine A? permet d’abolir l'hyperréactivité bronchique induite par le TNF?. La modulation de la biodisponibilité des lipides anti-inflammatoires endogènes, tels que les EET ou la Lipoxine A?, s'avère une option potentielle dans le traitement de l'asthme. [symboles non conformes]

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La libération de l'acide arachidonique (AA) de la membrane des cellules par les phospholipases activées, le rend accessible pour être métabolisé par plusieurs enzymes impliquées dans la biosynthèse des eicosanoïdes. Ceux-ci incluent les cyclooxygénases (COX), les lipoxygénases (LOX) et plusieurs isoformes des cytochromes P450 (CYP450) qui produisent les acides époxy-eicosatriénoïques (EET) et les acides hydroxy-eicosatétraénoïques (HETE). Tandis qu'une attention considérable a été accordée aux rôles des eicosanoïdes dérivés des COX et des LOX, relativement peu de données sont disponibles sur les rôles potentiels des eicosanoïdes produits par les CYP450 sur la réactivité des muscles lisses des voies respiratoires (MLVR). L'objectif général de ce projet était de déterminer les modes d'action de ces eicosanoïdes bioactifs sur les tissus pulmonaires humains. L' idée étant de mieux cerner les mécanismes cellulaires et moléculaires activés lorsque ces tissus sont traités avec différents médiateurs lipidiques (eicosanoïdes) et inflammatoires (cytokines). Pour cela les propriétés électrophysiologiques, pharmacomécaniques et biochimiques susceptibles d'être modulées par ces eicosanoïdes sur les MLVR ont été analysées. Premièrement, nous avons démontré que l'acide 14,15-époxy-eicosatriénoïques (14,15-EET) hyperpolarise et relaxe les MLVR humains via l'activation des canaux potassiques de grande conductance activé par le Ca[exposant]2+ (BK[indice]Ca ). De plus, nous avons démontré que cet époxy-eicosanoïde diminue la sensibilité au Ca[indice]2+ des bronchioles perméabilisées à la [bêta]-escine, ce qui est corrélé avec une baisse du niveau de phosphorylation et d'expression de la protéine CPI-17 (protein kinase C-potentiated myosin phosphatase inhibitor). Par la suite, nous avons mis au point un modèle d'hyperréactivité bronchique (HRB) induit par un prétraitement des tissus au tumor necrosis factor [alpha] (TNF[alpha]). Ce modèle nous a permis d'évaluer les effets anti-inflammatoires des époxy-eicosanoïdes. Nous avons démontré que ces eicosanoïdes interfèrent avec l'activation du Nuclear Factor [kappa] B (NF[kappa]B) via leur interaction avec le peroxisome proliferator-activated receptors [gamma] (PPAR[gamma]). De plus, le 14,15-EET et l'acide 17,18-époxy-eicosatetraénoïque (17,18-EpETE) diminuent l'hypersensibilité au Ca[exposant]2+ des bronchioles prétraitées au TNF[alpha], en interférant avec la voie de signalisation de p38 mitogen-activated protein kinase (p38-MAPK), ce qui entraîne une réduction de la phosphorylation et de l'expression de la protéine CPI-17. L'introduction de siRNA dirigés contre les transcrits de la CPI-17 dans les bronchioles humaines traitées au TNF[alpha] a permis de mettre en évidence le rôle crucial de cette protéine dans l'HRB. Cette étude a aussi permis de démontrer que l'époxyde hydrolase soluble (sEH) est surexprimée dans les bronchioles humaines traitées au TNF[alpha] et dans les biopsies de patients asthmatiques. L'utilisation d'un inhibiteur pharmacologique de la sEH, le 12-(3-adamantyl-ureido)-dodecanoic acid (AUDA), a permis d'augmenter la biodisponibilité des époxy-eicosanoïdes et leurs effets bénéfiques sur les tissus bronchiques traités au TNF[alpha]. Les stratégies expérimentales établies ont permis de définir les modes d'action de ces eicosanoïdes et de démontrer leurs rôles potentiels contre l'HRB.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Résumé : Dans les maladies respiratoires chroniques, les propriétés biochimiques et mécaniques des muscles lisses des voies respiratoires (MLVR) ont été analysées, mais les modes d’action des médiateurs lipidiques endogènes dérivés des oméga-3 (époxy- ou polyhydroxy- éicosanoïdes) restent à clarifier. Mon travail de recherche a pour but de caractériser le rôle potentiel de monoacyglycéride de l’acide éicosapentaénoϊque (MAG-EPA) et de monoacylglycéride de l’acide docosahexaénoϊque (MAG-DHA) ainsi que leurs métabolites (acide 17,18-époxyéicosatétraénoϊque : 17,18-EpETE, résolvine D1 : RvD1), sur le statut inflammatoire et l’activité contractile des voies respiratoires mises en culture organoϊde avec des cytokines pro-inflammatoires. Sur des trachées de cobayes (TC) natives précontractées au U-46619 (agoniste du récepteur thromboxane prostanoϊde), le 17,18-EpETE relaxe les tissus de manière plus importante que son précurseur, le MAG-EPA. Dans les TC mises en culture pendant 3 jours, les niveaux de TNF-α ont augmenté dans les fractions microsomales par rapport aux trachées natives. Sur ces tissues cultivés et traités avec 0.3 µM 17,18-EpETE, une réduction de la sensibilité au Ca2+ a été démontrée. De plus, une diminution de niveaux de détection des P-p65-NFκB, c-fos et c-Jun a été quantifiée en présence de 17,18-EpETE et des inhibiteurs de PKC ou Rho kinase lorsque les TC sont préalablement traités par 10 ng/ml TNF-α. Les cytokines pro-inflammatoires (IL-13 et TNF-α, etc…) jouent un rôle majeur dans la physiopathologie de l’asthme. Le projet de bronchioles humaines évalue l’effet de la RvD1 et de ses précurseurs (MAG-DHA, MAG-DPA et 17(S)-HpDoHE) sur le statut inflammatoire et la bronchoréactivité, in vitro. Dans les bronchioles stimulées par l’IL-13 pendant 48 h, le MAG-DHA ainsi que ces métabolites diminuent l’activation de la voie TNF-α/NFκB et la sensibilité au Ca2+ des tissus prétraités avec l’IL-13 vers des niveaux proches des conditions contrôles. Dans les bronchioles prétraitées par le TNF-α, l’inflammation et l’hypersensibilité au Ca2+ sont abolies par 1 µM MAG-DPA. De plus, l’aspirine combinée au MAG-oméga-3 potentialise les effets inhibiteurs de ce dernier sur l’inflammation et l’hyperréactivité bronchique induite par les cytokines, tout en régulant à la hausse les niveaux de détection du GPR-32 (le récepteur de RvD1). En conclusion, les dérivés des oméga-3 à longue chaîne pourraient résoudre l’inflammation et contrer les causes de l’hyperréactivité bronchique (HRB). / Abstract : In chronic respiratory diseases, the biochemical and mechanical properties of airway smooth muscle were analyzed, but the mode of action of omega-3 derivatives (epoxy or polyhydroxy-eicosanoids) remains to be clarified. My research work aims to characterize the potential role of eicosapentaenoic acid monoacyglyceride (MAG-EPA) and docosahexaenoic acid monoacylglyceride (MAGDHA) and their bioactive metabolites (17,18-epoxyeicosatetraenoic acid: 17 18-EpETE, resolvin D1: RvD1) on the inflammatory status and the contractile activity of organcultured airway explants with pro-inflammatory cytokines. On 30 nM U-46619 (Thromboxane prostanoid receptor agonist) pre-contracted fresh guinea pig trachea, 17,18 EpETE displays a greater ability than its precursor, MAG-EPA to relax airways. In 72-h-cultured tracheal rings, TNF-α levels increase in the microsomal fractions when compared to native trachea. In cultured and pre-treated tracheal rings with 0.3 µM 17,18-EpETE, the Ca2+ hypersensitivity is alleviated in comparaison to 3 day cultured tracheal rings. In addition, the detection levels of P-NFκB, c-fos and c-Jun were abolished in the presence of 17,18-EpETE and PKC or Rho kinase inhibitors in short term-TNF-α- incubated tracheal rings. Pro-inflammatory cytokines (IL-13, TNF-α, etc…) play a major role in asthma pathophysiology. The human bronchi project evaluates the effect of RvD1 and its precursors (MAG-DHA, MAG-DPA and 17 (S)-HpDoHE) on the inflammatory status and bronchial reactivity, in vitro. In IL-13 stimulated human bronchi for 48 h, the MAG-DHA and its metabolites decrease the activation of TNF-α / NFκB pathway and blunt the Ca2+ hypersensitivity triggered by IL-13. In TNF-α-pretreated human bronchi, airway inflammation and Ca2+ hypersensitivity are reversed by 1 µM MAG-DPA. Hence, aspirin combined with MAG-omega-3 potentiate the inhibitory effects of MAG-DHA on inflammation and bronchial hyperrresponsiveness triggered by pro-inflammatory cytokines, while upregulating the GPR-32 detection levels (RvD1 receptor). In conclusion, omega-3 derivatives could counteract the causes of airway hyperrresponsiveness (AHR).