Introduction : Les patients atteints de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) ont une dysfonction importante au niveau des muscles locomoteurs caractérisés, entre autres, par de la faiblesse, de l’atrophie et des dommages oxydatifs. Certains auteurs ont également suggéré que la fonction mitochondriale soit altérée dans la MPOC, possiblement en lien avec le tabagisme. Objectifs : Évaluer la fonction et le nombre de mitochondries, ainsi que les dommages à l’ADN chez les sujets atteints de la MPOC et déterminer les effets du tabagisme sur les mitochondries et la qualité du muscle, indépendamment de la maladie. Méthodes/Résultats : Nous avons recruté 22 patients atteints de la MPOC et 23 sujets témoins. Tous sont ex-fumeurs et sédentaires. Une biopsie du quadriceps a été effectuée. Nous avons démontré que les sujets atteints de la MPOC ont une plus grande proportion de fibres dont le complexe IV de la chaine de transport des électrons ne fonctionne pas comparativement aux sujets témoins (p=0,032). Ils ont également une diminution de l’expression de la protéine SDHB (succinate dehydrogenase complexe iron sulfur subunit B) (complexe II) comparativement aux sujets témoins (p=0,002), mais celle de la protéine COX4 (cytochrome c oxidase subunit 4) (complexe IV) est similaire entre les deux groupes (p=0,076). Il n’y a pas de différence entre les deux groupes pour la présence de la délétion commune, la quantité de mitochondries, l’expression protéique de MFN1 (mitofusin-1), MFN2 (mitofusin-2), TFAM (mitochondrial transcription factor A) et Mn-SOD (manganese-dependent superoxide dismutase) et la quantité de 8-OHdG (8-hydroxy-2’- deoxyguanosine) présente dans l’ADN. Il y a une corrélation entre l’exposition cumulative au tabac (nombre de paquets-année) et la quantité de 8-OHdG (p=0,026), la proportion de fibres déficientes en COX (p=0,002), l’atténuation musculaire moyenne (p=0,041) et l’atténuation du muscle normal (p=0,020) lorsque tous les sujets (témoins et MPOC) sont regroupés. Conclusion : Nous avons démontré qu’il y a des anomalies de la fonction mitochondriale dans la MPOC. Il est intéressant de noter que le tabac affecte la fonction des mitochondries et la qualité du muscle de façon indépendante à la MPOC. / Rationale : Patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) demonstrate a locomotor muscle dysfunction characterized by weakness, atrophy and poor oxidative capacity. Some authors also suggested that the mitochondrial function might be altered in this disease, possibly linked with smoking. Objectives : To evaluate the function and the number of mitochondria, and DNA damage in patients with COPD and to determine the effects of smoking on the mitochondria and the quality of the muscle, independently of the disease. Methods/Results : We recruited 22 patients with COPD and 23 healthy subjects. All were exsmokers and sedentary. A biopsy of the quadriceps was performed. We demonstrated that patients with COPD had a larger proportion of COX (cytochrome c oxidase)-deficient fibers than healthy subjects (p=0.032). They also had a decreased expression of the protein SDHB (succinate dehydrogenase complex iron sulfur subunit B) (complex II) compared to controls (p=0.002), but no change in the expression of the protein COX4 (cytochrome c oxidase subunit 4) (complex IV) (p=0.076). There was also no difference between the two groups for the common deletion, the quantity of mitochondria, the protein expression of MFN1 (mitofusin-1), MFN2 (mitofusin-2), TFAM (mitochondrial transcription factor A) and Mn-SOD (manganese-dependent superoxide dismutase) and the quantity of 8-OHdG (8- hydroxy-2’-deoxyguanosine) in the DNA. There was a correlation between the cumulative smoking exposure (pack-year) and the quantity of 8-OHdG (p=0.026), proportion of COX-deficient fibers (p=0.002), mean muscle attenuation (p=0.041) and attenuation of the normal muscle (p=0.020) when all subjects (healthy and COPD) were regrouped. Conclusion : We demonstrated evidences of mitochondrial dysfunction in COPD. Interestingly, there was an effect of smoking on the mitochondria and the quality of the muscle, independently of COPD.

Dans la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), les muscles périphériques des patients subissent couramment une atrophie non négligeable. Les causes exactes de ce phénomène ne sont pas encore bien comprises, mais l'hypoxémie fait partie des hypothèses les plus souvent mentionnées pour expliquer cette perte de masse musculaire. Aucune étude n'a mesuré directement les effets de l'hypoxie sur la cellule musculaire. Le but de ce projet de maîtrise était donc de documenter la relation entre l'hypoxie et la protéolyse musculaire dans un modèle de myotubes de rat. Nos résultats indiquent que l'hypoxie augmente la protéolyse des protéines contractiles et que le système ubiquitine-protéasome semble impliqué. De plus, l'hypoxie affecte de façon négative et réversible la voie de synthèse protéique IGF-1/PI3K/Akt. Cette étude laisse donc entrevoir que l'hypoxémie que manifeste bon nombre de patients MPOC a le potentiel de contribuer au processus d'atrophie musculaire.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Lille 2 Droit et Santé, Lille, France / Le tableau clinique des patients atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique(MPOC) est caractérisé par une dysfonction des muscles locomoteurs, une intolérance à l'effort, ainsi qu'une dépendance fonctionnelle pouvant conduire à un syndrome de fragilité. L'utilisation des tests de terrain, tels que le test de lever de chaise d'une minute (1STS), s'est généralisée dans les milieux cliniques pour évaluer la tolérance à l'effort des patients, à défaut parfois d'une évaluation préalable, indispensable à leur validation et utilisation sécuritaire. De plus, nouvellement empruntés à la gériatrie clinique, la capacité fonctionnelle et le syndrome de fragilité ne sont encore que trop peu documentés dans la MPOC, et leur évaluation est rare dans un contexte de réadaptation respiratoire. Elle est pourtant nécessaire chez les patients présentant une intolérance à l'effort sévère, tels que les patients atteints d'insuffisance respiratoire chronique, pour qui les objectifs et les programmes de réadaptation respiratoire nécessiteraient davantage de personnalisation. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer les mécanismes musculaires, cardiorespiratoires et symptomatiques limitants la réalisation du 1STS chez des patients atteints de MPOC. Le second objectif était d'évaluer l'efficacité d'un programme de réadaptation respiratoire à domicile chez des patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique, ainsi que l'impact du syndrome de fragilité physique sur l'efficacité et l'adhésion au programme de réadaptation. Les premiers travaux de cette thèse ont démontré que bien qu'il s'agisse d'un test de terrain, le1STS entraîne une réponse cardiorespiratoire quasi maximale chez les patients atteints de MPOC sévère. Par ailleurs, la mise en évidence d'un retard dans la récupération des paramètres cardiorespiratoires à la suite du 1STS, chez les patients atteints de MPOC, démontre la pertinence clinique de surveiller sa période de récupération. Bien que la principale limitation du 1STS semblait être cardiorespiratoire, la fatigue musculaire du quadriceps, présente chez plus de deux tiers des patients à la suite du 1STS, a pu également contribuer à la limitation de la performance au 1STS. Les travaux associés au deuxième objectif de cette thèse ont mis en évidence que le syndrome de fragilité physique affectait près de la moitié des patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique, débutant une réadaptation respiratoire. Ces patients fragiles étaient caractérisés par une diminution de l'activité physique, de la tolérance à l'effort et de la capacité fonctionnelle par rapport à leurs homologues non-fragiles. Toutefois, la fragilité physique n'était pas un obstacle pour bénéficier de l'intervention à court et moyen termes. Par ailleurs, le programme de réadaptation respiratoire permettait l'amélioration du syndrome de fragilité chez plus de 80% des patients initialement fragiles. En conclusion, les travaux de cette thèse ont mis en évidence : i) L'utilité clinique des tests de terrain, tels que le 1STS, pour évaluer la tolérance à l'effort des patients atteints de MPOC ; et ii) L'importance d'évaluer la fragilité physique chez les patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique afin de personnaliser l'approche de la réadaptation respiratoire et d'aider les patients à retrouver un état plus robuste après l'intervention. / The clinical portrait of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is often characterized by limb muscle dysfunction, exercise intolerance, and functional dependence that may lead to a frailty syndrome. The use of field tests, such as the one-minute sit-to-stand (1STS), has become widespread in clinical settings to assess patients' exercise tolerance, sometimes lacking the prior assessment essential for their validation. Moreover, firstly developed in clinical geriatrics, the concepts of functional capacity and frailty syndrome have received little attention in COPD, and their evaluation is sparse in pulmonary rehabilitation settings. Yet, these evaluations are necessary inpatients with advanced disease, such as patients with chronic respiratory failure, for whom pulmonary rehabilitation goals and programs would require a more personalized approach. The first objective of this thesis was to evaluate the muscular, cardiorespiratory and symptomatic mechanisms limiting 1STS performance in patients with COPD. The second objective was to evaluate the effectiveness of a home-based pulmonary rehabilitation program on exercise tolerance, functional capacity and frailty syndrome in patients with COPD and chronic respiratory failure. The impact of physical frailty syndrome on the effectiveness and adherence to the pulmonary rehabilitation program was also assessed. First, despite being coined as a field exercise test, the 1STS elicit near maximum cardiopulmonary response and dynamic hyperinflation. Furthermore, the evidence of a delayed recovery in cardiorespiratory parameters following the 1STS in patients with COPD, demonstrated the clinical relevance of monitoring the recovery following 1STS. Although the main limiting mechanism during the 1STS appeared to be cardiorespiratory, quadriceps muscle fatigue, present in more than two thirds of the patients following 1STS, may also have contributed to limiting the performance during the 1STS. Secondly, the results demonstrated that physical frailty affected nearly half of COPD patients with chronic respiratory failure starting a pulmonary rehabilitation program. These frail patients were characterized by further decreases in physical activity, exercise tolerance and functional capacity compared to their non-frail counterparts. However, physical frailty was not a barrier to benefiting from the intervention in the short and medium term. Moreover, physical frailty was reverse in almost 80% of the patients who were frail prior to the program, shifting towards a more robust state. In conclusion, studies presented in the thesis highlighted: i) the clinical utility of field tests, such as the 1STS, to assess exercise tolerance in patients with COPD; and ii) the importance of assessing physical frailty in COPD patients with chronic respiratory failure to personalize the pulmonary rehabilitation approach, helping patients return to a more robust state after the intervention.

La dysfonction musculaire est une des manifestations importantes de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Cette dysfonction musculaire amène plusieurs anomalies musculaires tant au niveau clinique, structural, métabolique que biochimique. Ces anomalies contribuent à l’intolérance à l’effort, la perte de masse maigre et de force musculaire, ainsi qu’à la diminution de la qualité de vie des patients atteints de la MPOC. Cette thèse a pour objectif général l’étude de la dysfonction musculaire périphérique dans la MPOC, plus précisément 1) l’étude des mécanismes cellulaires impliqués dans l’atrophie musculaire 2) l’étude du métabolisme musculaire à la suite d’un exercice en endurance et 3) l’étude de la réponse cellulaire suite à un exercice en résistance. Tout d’abord, nous avons démontré que la voie de signalisation des MAPK, plus précisément les protéines p38 MAPK, ERK 1/2 et JNK, pourrait jouer un rôle important dans le développement de l’atrophie musculaire chez les patients atteints de la MPOC. Par la suite, nous avons démontré que le SAA1 pourrait être impliqué dans la dysfonction des muscles périphériques chez les patients atteints de la MPOC. Le SAA1 est augmenté de façon significative tant au niveau de l’expression du gène que le niveau d’ARNm chez les patients présentant une MPOC. En second lieu, nous avons démontré une plus grande dépendance du système énergétique à la glycolyse a été observée lors d’un exercice en endurance chez les patients MPOC, ce qui pourrait contribuer à l’intolérance à l’exercice chez la MPOC. Finalement, nous avons déterminé qu’il existe une réponse cellulaire différente pour les protéines associées au maintien de la masse maigre suite à une session d’exercice en résistance chez les patients MPOC en comparaison à des sujets sains appariés pour l’âge. Cette thèse jette donc la lumière sur la contribution des voies de signalisation et des facteurs inflammatoires impliqués dans la dysfonction musculaire chez les patients présentant une MPOC et de la réponse à l’exercice tant en endurance qu’en résistance dans la MPOC. Ces résultats ajouteront aux connaissances moléculaires et cellulaires qui contribuent à la dysfonction musculaire périphérique et à l’intolérance à l’effort chez les patients atteints de la MPOC. / Peripheral muscle dysfunction is one of the most important systemic manifestations of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). This dysfunction brings many muscle abnormalities at the clinical, structural, metabolic and biochemical levels. These abnormalities contribute to the exercise intolerance, loss of muscle mass and force as well as diminishing quality of life of patients with COPD. This thesis as for general objective the investigation of peripheral muscle dysfunction in COPD, more precisely 1) the study of signalling pathways involved in muscle atrophy 2) the study of muscle metabolism in response to endurance exercise involved in exercise intolerance and 3) the study of muscle cellular adaptations to resistance exercise involved in the less than optimal response following resistance training in patients with COPD. First, we showed the possible contribution of the MAPKs, more precisely p38 MAPK, ERK1/2 and JNK, to the peripheral muscle dysfunction in COPD. The phosphorylation levels as well as the mRNA expression of these key proteins are elevated in patients with COPD compared to age-matched healthy controls. We also demonstrated that SAA1 could have a possible role in the peripheral muscle dysfunction in COPD. Secondly, we observed that patients with COPD have a greater reliance on the muscle glycolytic metabolism during an endurance exercise done until exhaustion, therefore possibly contributing to the exercise intolerance seen in patients with COPD. Lastly, we demonstrated that the cellular adaptation in response to resistance exercise training is different for proteins involved in muscle mass regulation in patients with COPD compared to age-matched healthy controls, thus possibly contributing to the less-than-optimal response to resistance exercise training in patients with COPD. This thesis puts at the forefront the signalling pathways and inflammatory markers contributing to the inherent peripheral muscle dysfunction in patients with COPD, as well as the investigation of exercise response in patients with COPD. These results will add to the scientific knowledge of the metabolic and cellular aspects of peripheral muscle dysfunction in COPD.

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est une maladie chronique se situant au 4e rang mondial en terme de mortalité et qui affecte près d’un demi-million de personnes au Québec. Les patients avec une MPOC présentent une détérioration progressive de leur fonction respiratoire, associée notamment à des épisodes de toux et de dyspnée de plus en plus invalidante. La diminution de la tolérance à l’effort, du statut fonctionnel et de la qualité de vie sont des conséquences habituelles de la maladie. Parmi les nombreuses répercussions systémiques caractéristiques de la MPOC, la diminution de la force des muscles locomoteurs est un meilleur prédicteur de mortalité que la fonction respiratoire seule. Son évaluation fait à ce titre partie des recommandations internationales de prise en charge des patients avec une MPOC. Malgré ces recommandations, l’évaluation de la fonction musculaire n’est pas systématique dans les milieux cliniques. Les objectifs de ce mémoire sont donc de faire un état des connaissances recueillies pendant mon cheminement post-gradué et de présenter les résultats d’un projet de recherche visant à 1) évaluer les propriétés métrologiques (fidélité test-retest et validité de construit) et la faisabilité d’un protocole standardisé d’évaluation de la force maximale volontaire isométrique du quadriceps avec un dynamomètre manuel commercial fixé (CMVi-DM) chez des patients avec une MPOC, et 2) déterminer les associations entre la CMVi-DM du quadriceps et la capacité fonctionnelle de ces patients (évaluée avec le test composite Short Physical Performance Battery [SPPB]). Le protocole standardisé de CMVi-DM a démontré une excellente fidélité test-retest et une bonne validité de construit avec les mesures obtenues avec un dynamomètre informatisé (mesure-étalon). Les CMVi-DM étaient faiblement associées avec les sous-composantes de vitesse de marche et d’équilibre du SPPB, mais pas avec le temps pris pour compléter le test de cinq levers de chaise du SPPB ni le score total du test. Ces résultats permettent de conclure qu’un protocole standardisé d’évaluation de la CMVi-DM procure des valeurs reproductibles et valides chez les patients canadiens avec une MPOC, mais que l’évaluation de la force isométrique du quadriceps ne permet pas de statuer sur la capacité fonctionnelle des patients

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 92-112. Publié aussi en version électronique.

Amongst respiratory diseases, inflammatory lung diseases constitute a major part of public <p>health problem. As a consequence, investigating the immune mechanisms that contribute to <p>the pathogenesis of these diseases is essential to identify candidate targets for the <p>development of new therapeutic drugs. Furthermore, over the past 20 years, the growing awareness <p>that purinergic signalling events shape the immune and inflammatory responses to infection and <p>allergic reactions warranted the development of animal models to assess their importance in vivo in <p>acute lung injury and chronic airway diseases. The field of purinergic inflammation formulated the <p>unifying concept that ATP is released as a «danger signal» to induce inflammatory responses upon <p>binding purinergic receptors.<p>According to these elements, we began in 2007 to evaluate lung inflammation in mice deficient for <p>the P2Y2 purinergic receptor in TH2 and TH1 models. The most convincing evidence that the P2Y2<p>receptor is engaged during alarm situations comes from studies related to cystic fibrosis and asthma. <p>Indeed, chronic respiratory diseases are commonly associated with elevated airway ATP <p>concentrations, as reported in cystic fibrosis, but also in idiopathic pulmonary fibrosis and chronic <p>obstructive pulmonary disease (COPD) patients, and they are raised by allergens in asthmatic <p>patients.<p>First, we demonstrated a significant role of the P2Y2R in a TH2-ovalbumin(OVA)-induced asthma <p>model. We observed that eosinophil accumulation, a distinctive feature of lung allergic inflammation, <p>was defective in OVA-treated P2Y2-deficient mice compared with OVA-treated wild type animals. <p>Interestingly, the upregulation of VCAM-1 was lower on lung endothelial cells of OVA-treated P2Y2 <p>knockout mice compared with OVA-treated wild type animals. Adhesion assays demonstrated that <p>the action of UTP on leukocyte adhesion through the regulation of endothelial VCAM-1 was <p>abolished in P2Y2-deficient lung endothelial cells. Additionally, the level of soluble VCAM-1, reported <p>as an inducer of eosinophil chemotaxis, was strongly reduced in the bronchoalveolar lavage fluid of <p>P2Y2-deficient mice.<p>Secondly, we studied the consequences of P2Y2R loss in lung inflammation initiated after pneumonia <p>virus of mice (PVM) infection in collaboration with the group of Pr. Daniel Desmecht (ULg). We <p>demonstrated here that P2Y2<p>-/-<p>mice display a severe increase in morbidity and mortality rate in <p>response to PVM. Lower survival of P2Y2<p>-/-<p>mice was not correlated with excessive inflammation <p>despite the higher level of neutrophil recruiters in their broncho-alveolar fluids. Interestingly, we <p>observed lower numbers of dendritic cells, CD4<p>+<p>T cells and CD8<p>+<p>T cells in P2Y2<p>-/-<p>mice compared to <p>P2Y2<p>+/+<p>infected lungs. Lower level of IL-12 and higher level of IL-6 in broncho-alveolar fluid support <p>an inhibition of Th1 response in P2Y2<p>-/-<p>mice. Quantification of DC recruiter expression revealed <p>comparable IP-10 and MIP-3& / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chemoattractant agents play a crucial role in the initiation of immune responses, by regulating the traffic and function of leucocyte populations. Their receptors are therefore considered as potential targets for the development of new therapies in the fields of cancer and inflammatory diseases. ChemR23, a previously orphan receptor discovered in the laboratory, is structurally related to receptors for chemoattractant agents. It is expressed on immature myeloid and plasmacytoid dendritic cells (mDCs and pDCs respectively), as well as on adipocytes, macrophages, NK and endothelial cells. Chemerin, the endogenous ligand of ChemR23, is abundant in various human samples originating from inflammatory diseases, including pleural effusions. Chemerin is secreted as an inactive precursor, prochemerin, and is activated by the removal of six or seven amino-acids from its carboxy-terminus by serine proteases, such as as cathepsin G and elastase. Chemerin acts as a chemoattractant agent of low nanomolar potency for macrophages, immature mDCs and pDCs. It is however more active on pDCs, in line with the higher expression of ChemR23 on these cells. pDCs possess important immunoregulatory properties in lung diseases, and their ability to secrete large amounts of type I interferon (IFN) upon viral infection makes them crucial players in anti-viral immunity.<p>According to these elements, and to the role of neutrophils in the physiopathology of many inflammatory lung diseases and in the generation of active chemerin, we began in 2007 to study the role of chemerin and its receptor ChemR23 in inflammatory lung diseases. We first characterized the mouse chemerin/ChemR23 system, and described that this system was very similar to the human one, in terms of distribution, pharmacology and functional properties. We then used wild type mice (WT) and mice invalidated for the receptor (ChemR23-/-) in various models of inflammatory lung diseases, including asthma, lung fibrosis, viral pneumonia, and acute lung injury. <p>Whereas the asthma and lung fibrosis models did not allow to demonstrate a significant role of the chemerin/ChemR23 system (possibly as a result of the lack of production of active chemerin in these models), infection by either the Pneumonia Virus of Mice (PVM), the mouse counterpart of human RSV, or by a murinized H1N1 influenza strain resulted in a significantly higher mortality rate in ChemR23-/- mice as compared to their WT counterparts. Using the PVM-induced pneumonia model, we observed that the excessive mortality of knock-out mice is caused by an inadequate and excessive innate immune response characterized by a massive recruitment of neutrophils to the lungs, associated with a delayed viral clearance and lower type I IFN synthesis. This latter observation suggested an impairment of pDC recruitment, according to the important contribution of pDCs to the production of type I IFNs in viral diseases, and the role of chemerin in the recruitment of these cells. We indeed confirmed a lower recruitment of pDCs in the lung of infected ChemR23-/- mice, as compared to WT mice. However, experiments of adoptive transfert and depletion of pDCs failed to proof a link between impaired pDC recruitment and the excessive morbidity and mortality observed in ChemR23-invalidated mice. <p>In parallel, we studied the role of the chemerin/ChemR23 system in the control of innate immune responses, by using a model of acute lung injury caused by the intra-tracheal instillation of bacterial lipopolysaccharide (LPS). In this model, administration of recombinant chemerin together with LPS in WT mice resulted in a significant (about 50%) reduction of neutrophil recruitment to both lung parenchyma and airways. Assessment of pro-inflammatory cytokines and chemokines in broncho-alveolar lavage fluids confirmed this anti-inflammatory effect of chemerin, which was ChemR23-dependent, as the inflammatory response of ChemR23-/- mice was unaffected by chemerin. In our hands, chemerin does not modulate macrophage functions, in contrast to data recently published by other groups, attributing anti-inflammatory effects of chemerin or chemerin-derived peptide to the modulation of macrophage activation and phagocytosis. Other hypotheses that could take our observations into account are presently investigated, including an immunomodulatory role of chemerin on lung epithelial or endothelial cells, and/or the ChemR23-dependent recruitment of subtypes of macrophages or other myeloid cells endowed with immunosuppressive properties. <p>In conclusion, our studies characterized the mouse chemerin/ChemR23 system and highlighted the role of this system in the physiopathology of some inflammatory lung diseases. Our results suggest that the chemerin/ChemR23 system might be considered as a potential therapeutic target for the development of future anti-infectious and anti-inflammatory therapies, particularly for viral pneumonia, which represent a major public health problem, as well as for acute respiratory distress syndrome (ARDS) following severe acute lung injuries.<p> <p><p>Les agents chimioattractants jouent un rôle fondamental dans l’initiation des réponses immunes en régulant le trafic et la fonction des populations leucocytaires. Leurs récepteurs constituent dès lors des cibles d’intérêt pour le développement de traitements contre les maladies inflammatoires et le cancer. Le laboratoire d’accueil a identifié le récepteur ChemR23, exprimé à la surface des cellules dendritiques myéloïdes (mDCs) et plasmacytoïdes (pDCs) immatures, des macrophages, des cellules NK, des adipocytes, et des cellules endothéliales. Le ligand endogène du récepteur ChemR23, la chémérine, est présent en abondance dans divers échantillons pathologiques d’origine inflammatoire. La chémérine est produite sous la forme d'un précurseur inactif, la prochémérine, qui nécessite pour devenir active le clivage protéolytique de six ou sept acides aminés à son extrémité carboxy-terminale. La chémérine induit le chimiotactisme des macrophages et des DCs immatures, et en particulier des pDCs immatures en accord avec l’expression plus importante de ChemR23 par les pDCs. Les pDCs jouent un rôle immunorégulateur important en pathologie pulmonaire, en particulier dans la physiopathologie des pneumonies virales, par leur capacité à produire d’importantes quantités d’interféron (IFN) de type I.<p>Compte tenu de ces éléments et du rôle des polynucléaires neutrophiles dans de nombreuses pathologies pulmonaires, ainsi que dans la génération de chémérine active à partir de son précurseur, nous avons débuté en octobre 2007, l’étude du rôle de la chémérine et de son récepteur ChemR23 dans le contrôle des pathologies pulmonaires inflammatoires. Nous avons tout d’abord caractérisé le système chémérine/ChemR23 chez la souris et avons montré que ce système présentait des caractéristiques similaires à celles décrites chez l’homme, en termes de distribution, de pharmacologie et de propriétés fonctionnelles. <p>Ensuite, nous avons comparé des souris sauvages et invalidées pour le récepteur ChemR23 (ChemR23-/-) dans divers modèles de pathologies pulmonaires. Les modèles d’asthme et de fibrose pulmonaire induite par instillation de bléomycine ou de silice n’ont pas permis de mettre en évidence un rôle important du couple chémérine/ChemR23, peut-être en raison de l’absence de génération de forme active de chémérine dans ces modèles. En revanche, l’administration de deux agents viraux différents, le PVM (Pneumonia Virus of Mice), l’équivalent murin du RSV humain, et un virus de l’influenza H1N1 murinisé, a résulté en un taux de mortalité 40% plus élevé pour les souris ChemR23-/- par rapport à leurs homologues sauvages. En utilisant le modèle de pneumonie induite par le PVM, nous avons montré que cette différence de mortalité est causée par une réponse immune inappropriée et excessive, associée à une réduction de l’élimination du virus, ainsi qu’à un déficit de synthèse d’IFN de type I. Les pDCs, dans un contexte d’infection virale, sont capables de synthétiser d’importantes quantités d’IFN de type I, et nous avons mis en évidence un déficit relatif de recrutement en pDCs chez les souris ChemR23-/- infectées. Néanmoins, les expériences de transfert adoptif et de déplétion de pDCs n’ont pas permis de lier ce défaut de recrutement à l’excès de morbidité et de mortalité observé chez les souris ChemR23-/- infectées. <p>En parallèle, le rôle de ce couple ligand-récepteur dans le contrôle des réponses immunitaires innées a été étudié dans un modèle de pneumopathie aiguë induite par instillation intra-trachéale de lipopolysaccharide (LPS). Dans ce modèle, l’administration simultanée de chémérine recombinante avec le LPS entraîne chez les souris sauvages une diminution significative (environ 50%) du nombre de polynucléaires neutrophiles recrutés dans les voies aériennes et dans le parenchyme pulmonaire, ainsi qu’une importante diminution de synthèse de cytokines pro-inflammatoires. Cet effet anti-inflammatoire de la chémérine est dépendant de ChemR23, et ne semble pas être secondaire à un effet de la chémérine sur l’activation des macrophages, contrairement à certaines données publiées récemment par d’autres groupes. D’autres hypothèses permettraient cependant de prendre en compte ces observations, notamment un effet de la chémérine sur les cellules épithéliales et/ou endothéliales pulmonaires, ainsi que sur le recrutement de sous-populations de macrophages ou d’autres cellules myéloïdes possédant des propriétés immunosuppressives. Des expériences complémentaires ont été initiées afin de tester ces hypothèses. <p>En conclusion, après avoir caractérisé le système chémérine/ChemR23 chez la souris, nos études ont permis de mettre en évidence le rôle de ce couple ligand/récepteur dans la physiopathologie de certaines pneumopathies inflammatoires, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques, en particulier pour le traitement des pneumopathies virales, qui constituent un problème de santé publique majeur, ainsi que des syndromes de détresse respiratoire aiguë (ARDS). / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie orpheline, progressive, incurable, caractérisée par un remodelage intense de la paroi des artérioles pulmonaires résistives conduisant à l’augmentation des résistances vasculaires pulmonaires. Des anomalies génétiques associées à des mutations du gène codant pour le récepteur de type 2 de morphogenèse osseuse (BMPR2) ont été mises en évidence chez près de 70% des formes héréditaires d’HTAP. Dans le présent travail et ce à l’aide de cultures cellulaires primaires réalisées à partir de biopsies pulmonaires collectées chez des patients souffrant d’HTAP idiopathique et des sujets contrôles, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l’hyperplasie des cellules musculaires lisses présente dans l’HTAP, plus particulièrement à l’implication de la voie angiopoîétine (Ang)/Tie2 dans la communication intercellulaire existant entre cellules endothéliales (CE) et cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP), ainsi qu’à la voie des BMP/BMPR2 chez des patients HTAP porteurs de mutations BMPR2. <p>Contrairement aux expressions inchangées des Ang1 et Ang2, l’expression du récepteur endothélial Tie2 est augmentée tant au niveau pulmonaire que cellulaire dans l’HTAP. Les CML-AP isolées à partir de patients souffrant d’HTAP présentent in vitro un phénotype prolifératif accru et ce d’autant plus en présence de surnageants de culture collectés à partir de CE pulmonaires (CE-P). Cet effet prolifératif est d’autant plus intense que les CE-P proviennent de patients HTAP et qu’elles ont été préalablement stimulées par l’Ang1. La fluoxétine, un inhibiteur du transporteur de la sérotonine (5-HT) inhibe ces effets prolifératifs, alors que le bosentan, un antagoniste non sélectif des récepteurs A et B à l’endothéline (ET) n’a pas d’effet. De plus, l’activation du récepteur Tie2 induit la synthèse et la libération de 5-HT et d’ET1 par les CE-P isolées à partir de patients souffrant d’HTAP. La voie angiopoïétine/Tie2 joue donc un rôle central dans le dialogue croisé existant entre l’endothélium et le muscle lisse vasculaire pulmonaire et son activation contribue à la prolifération accrue des CML-AP responsable du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients souffrant d’HTAP idiopathique. <p>L’expression du BMPR2 est diminuée tant au niveau pulmonaire, que cellulaire chez les patients souffrant d’HTAP et porteurs de mutations BMPR2. Dans ces CML-AP mutées, le BMP4 ne freine pas la prolifération et n’induit pas l’apoptose, normalement induites dans les cellules isolées à partir de contrôles et de patients souffrant d’HTAP non porteurs de mutations BMPR2. Ces particularités fonctionnelles sont associées à une activation de la voie p38MAPK et un défaut d’activation de la voie Smad. Parmi les 9 mutations BMPR2 étudiées, seule la mutation par délétion de 22 paires de bases dans le domaine transmembranaire ne présente pas ces particularités fonctionnelles. Des anomalies génétiques, telles les mutations BMPR2 concourent donc à une perte du contrôle de la prolifération cellulaire associé à l’activation de la voie p38MAPK, présentant les mutations BMPR2 étudiées, comme des facteurs de risque supplémentaires au développement de l’hyperplasie médiale dans l’HTAP. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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