La MPOC est une maladie chronique, mais évitable et traitable, en expansion et dont la principale cause est le tabagisme. Contrairement à ce que nous avons l'habitude de penser, la MPOC n'est pas seulement une maladie pulmonaire, mais également une maladie qui entraîne des changements dans des nombreux organes et systèmes. Beaucoup de recherches ont été effectuées dans ce domaine et il semble que l'inflammation est le lien entre les manifestations au niveau pulmonaire et ceux au niveau systémique comme la perte de poids, la perte de masse musculaire, et la diminution de la qualité de vie. Dans mon projet, on s'est intéressé à l'obésité associée à la MPOC et à son rôle protecteur sur la survie comme le suggère le "paradoxe de l'obésité". Effectivement, dans la cohorte que j'ai suivi de façon prospective, les patients avec un index de masse corporelle (IMC) supérieur à 25 kg/m2 ont eu une meilleure survie que ceux ayant un faible IMC (moins de 25 kg/m2). Après voir corrigé les courbes de survie pour les facteurs confondants les plus significatifs, nous avons été en mesure de démontrer que cet effet protecteur d'un IMC supérieur n'était pas dû à la pure accumulation de masse graisse, mais davantage à une moindre gravité de la maladie, à une meilleure capacité à l'effort et à une masse musculaire plus élevée chez les patients avec un IMC supérieur à 25 kg/m .

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est une maladie complexe caractérisée par une obstruction non complètement réversible des voies aériennes. Actuellement, aucun remède n’existe pour soigner cette maladie qui deviendra la 3e cause de mortalité d’ici 2030. Bien que des progrès importants furent réalisés dans les dernières décennies, la pathogenèse de la maladie demeure largement mal comprise. Cette thèse a pour objectif général l’étude des composantes génétiques de la MPOC, plus précisément 1) l’identification de gènes impliqués dans le développement de l’obstruction respiratoire, 2) l’identification d’eQTL pulmonaires dans le complexe majeur d’histocompatibilité et de leurs liens avec certains phénotypes pulmonaires, 3) l’identification de nouveaux gènes de susceptibilité au développement de la MPOC et 4) la caractérisation des variations génétiques du gène SERPINA1 dans la population canadienne et l’évaluation du séquençage de l’ADN comme nouveau test diagnostique pour détecter le déficit en alpha-1 antitrypsine. Dans une première étude, nous avons identifié des gènes (CST3, CD22) et des voies biologiques (métabolisme des xénobiotiques, apoptose, balance protéase-antiprotéase et balance oxydant-antioxydant) impliqués dans le développement de l’obstruction respiratoire. Pour ce faire, nous avons combiné les génotypes, les valeurs d’expression et les caractéristiques cliniques de 1,111 sujets. En combinant ces trois types de données, nous avons trouvé des variations génétiques influençant l’expression de gènes qui sont impliqués dans la perte de fonctions respiratoires. Ce projet a permis d’identifier des mécanismes précis impliqués dans le développement de l’obstruction respiratoire. Par la suite, nous avons étudié une région clé du génome humain pour le système immunitaire, soit le complexe majeur d’histocompatibilité (MHC). Des études antérieures ont associé des variations génétiques présentes dans ce locus à plusieurs phénotypes pulmonaires (asthme, cancer du poumon, fibrose kystique, maladie pulmonaire interstitielle, MPOC). Les résultats obtenus nous ont permis d’identifier des gènes d’intérêts pour l’asthme (AGPAT1, CDSN), le cancer du poumon (BTN3A2, ZFP57), les fonctions respiratoires (MICB) et la maladie pulmonaire interstitielle (AGPAT1). Les résultats de cette étude ont permis de mieux comprendre et d’interpréter les résultats obtenus précédemment. Nous avons également participé à la plus grande étude pangénomique (GWAS) sur la MPOC. Cette étude, réalisée par l’International COPD Genetics Consortium (ICGC), ai dentifié 22 régions chromosomiques impliquées dans le développement de la MPOC. Pour ce projet, les génotypes de 63,192 sujets (47,936 cas et 15,256 témoins) provenant de 26 cohortes différentes ont été combinés dans une méta-analyse. Par la suite, les résultats ont été répliqués dans 9,498 cas et 9,748 témoins supplémentaires provenant de la UK Biobank. Parmi les 22 loci identifiés, 15 ont été précédemment associés avec les fonctions respiratoires et quatre n’avaient jamais été observés (EEFSEC, DSP, MTCL1, et SFTPD). Cette étude a permis de mieux comprendre l’architecture génétique de la maladie et de confirmer le lien existant entre les gènes associés aux fonctions respiratoires et la MPOC. Finalement, nous avons caractérisé les variations génétiques du gène SERPINA1 dans la population canadienne et testé le séquençage de l’ADN comme outil potentiel de diagnostic du déficit en alpha-1 antitrypsine. Pour ce faire, tous les exons codants du gène ont été séquencés dans 400 individus du projet pancanadien CanCOLD (Canadian Cohort of Obstructive Lung Disease). Nous avons identifié 19 variations génétiques dans le gène, dont 15 mutations faux sens et une nouvelle mutation. Une fois l’extraction d’ADN complété, le séquençage s’est effectuéet a permis de déterminer de façon définitive la nature de l’anomalie génétique sous-jacente. Ce projet a démontré que cette technique permettrait d'accélérer le diagnostic et de diminuer les coûts pour ainsi faciliter la prise en charge et le traitement des patients souffrant d’un déficit en alpha-1 antitrypsine. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat permettent de mieux comprendre les gènes et les voies biologiques impliqués dans le développement de la MPOC. / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a complex disease characterized by airflow obstruction that is not fully reversible. Currently, no treatment existsto reverse COPD, which is predicted to be the third leading cause of mortality in the world by the year 2030. Important discoveries were made in the last decade, but the pathophysiology of the disease remains largely unknown. The aim of this thesis is to study the genetic component of COPD and more specifically 1) identify genes involved in the development of airflow obstruction, 2) identify lung eQTL in the major histocompatibility complex and find causal genes for lung function and respiratory diseases in this region, 3) find new susceptibility loci for COPD, and 4) evaluate the feasibility and effectiveness of DNA sequencing of the SERPINA1 gene as a single test to diagnose alpha-1 antitrypsin deficiency (AATD) and test the frequencies of AATD alleles in a Canadian COPD population. In the first study, we identified genes (CST3 and CD22) and signalling pathways (xenobiotic metabolism, apoptosis, protease–antiprotease and oxidant–antioxidant balance) involved in the development of airflow obstruction. We combined lung gene expression, whole genotyping data and clinical information’s from 1,111 subjects to identify potential causal genesand pathways. This study has identified underlying mechanisms implicated in the development of airflow obstruction. In the second study, westudied a critical genomic region for the immune system, the major histocompatibility complex (MHC). Previous studies have associated single nucleotide polymorphisms (SNPs) located inside this locus with lung diseases and phenotypes (asthma, cystic fibrosis, idiopathic interstitial pneumonia, lung cancer and lung function). We have identified new susceptibility genes for lung cancer (BTN3A2 and ZFP57), asthma (AGPAT1 and CDSN), lung function (MICB) and idiopathic interstitial pneumonia (AGPAT1). Results from this study provide important biological insights about previously associated SNPsin the MHC. We were also involved in the largest genome-wide association study (GWAS) on COPD. This GWAS was performed by the International COPD Genetics Consortium (ICGC) and identified 22 loci associated at genome-wide significance. Genotypes of 63,192 subjects (15,256 cases and 47,936 controls) from 26 studies were used in the meta-analysis. Results were further replicated in 9,498 cases and 9,748 controls from the UK Biobank. Among the 22 associated loci, 9 were previously associated with COPD, 15 with lung function and 4 (EEFSEC, DSP, MTCL1and SFTPD) werenovel loci. Our findings highlight new loci associated with COPD and demonstrate the genetic overlap between lung function and COPD. Finally, the frequencies of deficient SERPINA1 alleles were evaluated in Canadian patients with COPD and DNA sequencing was evaluated as a single test strategy to detect AATD. DNA sequencing of the coding regions of SERPINA1 was performed in 400 individuals from the CanCOLD study (Canadian Cohort of Obstructive Lung Disease). Nineteen genetic variants were identified, including 15 missense mutations and one new mutation. DNA sequencing of SERPINA1 revealed the true genetic nature of AATD and was demonstrated has an effective, fast, and inexpensive single test strategy to detect AATD. Studies presented in this thesis have identified genes and pathways involved in the development of COPD, which are new targetsfor future studies.

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) se caractérise par une intolérance à l'effort, étant liée à une faible qualité de vie. Cette intolérance à l'effort est causée par une limitation d'origine pulmonaire mais aussi par une dysfonction musculaire périphérique. À ce jour, plusieurs études ont entrepris d'explorer le lien complexe unissant ces deux facteurs, restant encore mal définit. Le présent mémoire vise à explorer la relation entre le muscle périphérique et la réponse ventilatoire à l'exercice dans une population atteinte de MPOC. Pour ce faire, nous ferons d'abord un bref tour d'horizon afin de bien définir la MPOC. Par la suite, nous poserons progressivement les différentes bases scientifiques sous-tendant notre question de recherche. Il s'agira donc de préciser les divers mécanismes responsables de l'intolérance à l'effort, de la modulation de la ventilation à l'exercice et de bien exposer les diverses interactions reliant le muscle périphérique au poumon.

Les patients atteints d’une maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) ont des exacerbations menant à une perte de leur qualité de vie. La documentation est incomplète quant à l’identité des microorganismes responsables, due à l’utilisation d’approches classiques, telle la culture de microorganismes. L’utilisation de nouvelles approches telles les méthodes d’écologie microbienne et le séquençage de nouvelle génération basées sur la biologie moléculaire permet l’identification de microorganismes, et ce, sans culture. Le microbiome de patients MPOC contrôles, stables et exacerbés ont été comparés. Une diminution de Proteobacteria ou de Firmicutes vers une augmentation de Firmicutes ou de Proteobacteria respectivement a été observée lors des exacerbations. Le microbiome de patients MPOC contrôles a été comparé à trois mois d’intervalle. Un débalancement de leur microbiome vers les Proteobacteria a été observé après trois mois. Ces résultats pourront mener à des traitements plus appropriés et plus ciblés afin d’accroître la qualité de vie des patients. / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients are often affected with exacerbation lowering their quality of life. The scientific community is unclear on which microorganism is responsible. This confusion is due mostly because of the culture techniques that are used to evaluate the presence of pathogens. The use of new approaches such as microbial ecology techniques and next generation sequencing based on molecular biology can identify the presence of bacteria without the need of culture. The microbiome of control, stable and exacerbated COPD patients was compared. Principal microbiome shift during exacerbation was a proportional reduction in Proteobacteria or Firmicutes and enrichment in Firmicutes or Proteobacteria respectively. The microbiome of control COPD patients was compared at baseline and three months later. Their microbiome shifted over a period of three months towards Proteobacteria. This study could lead to a better understanding of exacerbation and a better quality of life for COPD patients.

Raisonnement. La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est associée à une atteinte importante de la tolérance à l'effort et de la qualité de vie. Une des interventions les plus efficaces est la réadaptation pulmonaire. L'obésité à des impacts importants sur la physiologie respiratoire et en particulier en présence de MPOC. L'objectif principal des travaux de recherche qui suivent est de caractériser l'impact de l'obésité sur la réadaptation pulmonaire de patients MPOC. Méthodes et résultats. Nous avons étudié une cohorte de patients participant à un programme de réadaptation pulmonaire. Ainsi, il a été possible de déterminer que les patients MPOC obèses avaient une tolérance à la marche réduite. L'amélioration avec la réadaptation était similaire peu importe la présence d'obésité. Conclusion. En reconnaissant les limitations spécifiques de ce groupe, à savoir une limitation à la marche, il sera possible d'améliorer nos interventions thérapeutiques pour arriver à dispenser de meilleurs soins.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Introduction : Le programme d'immunisation contre le SARS-CoV-2, était initialement composé de deux doses de vaccins, et priorisait les groupes à risque élevé de complications de l'infection à COVID-19 tel que les patients souffrant de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Avec l'évolution de la campagne et la recherche active dans le domaine, la campagne de vaccination québécoise a ajouté une dose de rappel en cours d'étude. Les vaccins contre le SARS-CoV-2 à vecteur viral tel que le ChAdox nCoV-19 d'AstraZeneca (Vaxzevria) ou à ARN messager tels que le BNT162b2 de Pfizer-BioNTech (Comirnaty) et le mRNA-1273 de Moderna (Spikevax) visent à générer des anticorps dirigés contre la protéine S (Spike) du virus qui est responsable de l'attachement du virus aux cellules humaines. Bien que plusieurs études d'envergure aient démontré l'efficacité de la vaccination contre la COVID-19 pour la population générale, les patients souffrant de maladie chronique comme MPOC y étaient sous-représentés. Ce manque de données était préoccupant puisque les effets indésirables et la protection n'y étaient pas bien décrits chez cette population à risque des complications sévères d'une infection à SARS-CoV-2. Objectifs : Les objectifs de cette étude étaient de décrire la réponse vaccinale chez les patients MPOC au Québec notamment quant à la sécurité (exacerbations, réactions locales et systémiques), l'efficacité (sérologie des anticorps anti-S pour la vaccination) et le portait de la vaccination (vaccin reçu et la réception ou non d'une 3ᵉ dose). Devis : Compte tenu du peu de données sur le phénomène d'intérêt, un devis d'étude descriptive quantitative de type enquête descriptive longitudinale a été utilisé. Méthodologie : L'échantillonnage a été effectuée de manière non-probabiliste intentionnelle au sein des 415 patients de la clinique MPOC de l'IUCPQ. Sur les 415 patients de la clinique, 407 ont acceptés d'être vaccinés, et 327 ont participé au projet de recherche. Sur les 327 patients de l'étude, 191 ont eu des prélèvements sanguins. La collecte de données a débuté à la fin du mois de février 2021 et s'est terminée au mois de juin 2022. La collecte de données a été effectuée à l'aide de questionnaires téléphoniques standardisés avec des questions directes et à l'aide de prises de sang, de sérologies et d'immunodosage des anticorps dirigés contre la protéine S par chimiluminescence par les machines Abbott et Siemens. Les données ont été analysées de manière bivariée et multivariée, et à l'aide de modèles linéaires mixtes. Ces analyses visaient à déterminer l'influence de différentes variables sur l'intensité de la réponse vaccinale. Résultats : Au terme de la collecte de données, la majorité des deux premières doses de vaccins administrées était composée de deux doses de BNT162b2. La majorité des patients de l'étude (283/312; 90,7%) a reçu une 3ᵉ dose. La majorité des 3ᵉ dose administrées était du mRNA-1273. Plus d'effets indésirables ont été rapportés après la 2ᵉ dose de vaccin. Les plus fréquents effets indésirables observés étaient la douleur au site d'injection chez 47,4% des patients après la 1ᵉʳᵉ dose et 64,5% après la 2ᵉ dose, et la fatigue chez 23,7% des patients après la 1ᵉʳᵉ dose et 34,5% après la 2ᵉ dose. Le risque d'exacerbations était augmenté de manière statistiquement significative dans les 2 semaines suivant la vaccination des doses additionnelles, 2ᵉ et 3ᵉ, lorsque comparé à la première dose. Ce risque montait à 0,2480 exacerbation/patient-année dans les deux semaines après la 1ᵉʳᵉ dose, 0,7439 après la 2ᵉ dose et 0,6999 après la 3ᵉ dose. Concernant l'efficacité des deux premières doses seulement, l'âge supérieur à 70 ans et la réception d'une ou deux doses de vaccins non à ARNm prédisaient des niveaux anticorps anti-S inférieurs, et le sexe féminin et l'utilisation de corticostéroïdes inhalés tendaient à avoir des niveaux d'anticorps plus élevés que les hommes et les non-utilisateurs de corticostéroïdes inhalés, respectivement. La quasi-totalité des patients MPOC (99,7%) ont développé une réponse sérologique dépassant le seuil de protection établi par le fabricant du test utilisé pour le dosage des anticorps après 1 an. L'utilisation de corticostéroïdes inhalés et une histoire d'infection à la COVID-19 semblaient augmenter les niveaux d'anticorps observés tandis qu'un âge supérieur à 70 ans et la réception d'au moins un vaccin non à ARNm semblaient diminuer ces changements. Les autres variables indépendantes observées tel que le sexe, la corticodépendance, le score de Charlson, l'IMC, le statut tabagique, le VEMS, la classification GOLD, le score CAT et l'administration ou non d'une 3ᵉ dose de vaccin n'étaient pas associées à une différence statistiquement significative d'anticorps anti-S au suivi à un an. Conclusion : Bien que la majorité des patients MPOC de l'étude a développé des niveaux d'anticorps suffisant au suivi après la 2ᵉ dose de vaccin et au suivi à 1 an, un âge avancé et/ou supérieur à 70 ans, la réception d'au moins un vaccin non à ARNm et la non-utilisation de corticostéroïdes inhalés étaient associés à une moins bonne réponse sérologique selon les deux études. Les effets indésirables les plus fréquents étaient la fatigue et la douleur au site d'injection, et leur fréquence chez les patients MPOC de cette étude semblaient être moindre que chez le reste de la population âgée de plus de 55 ans présentée dans les études de mRNA-1273 et BNT162b2. Le risque d'exacerbations était augmenté de manière statistiquement significative dans les 2 semaines suivant la vaccination des doses de rappel. Le risque d'exacerbation était supérieur dans les deux semaines suivant l'administration de la 2ᵉ dose de vaccin. / Introduction: The Quebec SARS-Cov-2 vaccination campaign, originally consisting of 2 shots of vaccine, prioritized groups at high risk of developing severe SARS-CoV-2 infection such as elderly people or those suffering from chronic diseases as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). With multiple studies published and constant new data brought to light, the campaign recommended a third and booster shot of vaccine while this study was on-going. The vaccines target the spike protein (S-protein), responsible of the attachment of the virus to the human cell, by using viral vector-based vaccine such as AstraZeneca's Vaxzevria, and RNA vaccines such as Pfizer-BioNTech's Comirnaty (BNT162b2) and Moderna's Spikevax (mRNA-1273). The vulnerability of patients with COPD to SARS-CoV-19 makes it important to document the effectiveness and the security of the COVID-19 vaccines. However, data regarding the safety and efficacy of COVID-19 vaccination in patients with COPD patients is lacking. Objectives: This study aims to describe the response to COVID-19 vaccination in patients with COPD by assessing its safety profile (exacerbations, local and systemic side effects) and efficacy (serum anti-S antibodies). Methods: Data collection started in February 2021 and ended in June 2022. Patients were recruited from the IUCPQ COPD clinic having 415 patients. Standardized phone interviews were used to collect information about the safety of the vaccines. Immunization status against SARS-CoV-2 was assessed using a commercially available immunoassay (Siemens, Dimension Vista 1500; COV2T assay) that quantifies IgG and IgM against the spike (S) protein. To differentiate between natural and vaccine-related immunity, an immunoassay (Architect i2000; Abbott system; SARS-CoV-2 IgG assay) measuring IgG directed against nucleocapsid (N) protein was conducted. Statistical analysis was done to identify factors predicting lower serologic responses. Results: The most frequent vaccine combination administered consisted in two shots of BNT162b2. Most patients (90.7%) received three shots of COVID-19 vaccine, the third being mostly mRNA-1273. More adverse effects were reported after the second dose of vaccine than after the first one. The most frequent local and systemic adverse effects reported were pain in 47.4% of the patients and fatigue in 23.7% after the first dose. Pain was observed in 64.5% of the patients and fatigue in 34.5% after the second dose. A higher exacerbation risk was observed in the 2-week period following the booster shots, amounting to 0.7439 exacerbation/patient-year after the second dose and 0.6999 after the third dose compared to 0.2480 exacerbation/patient-year during the 2-week period following the first dose vaccination. When looking at the efficacy of the first two shots only, old age (above 70 years old), and having at least one non-mRNA vaccine predicted lower anti-S antibodies levels, while female sex, and inhaled corticosteroids (ICS) use tended to have higher anti-S antibodies level than males and non-ICS users. Most COPD patients reached the manufacturer's proposed anti-S antibodies threshold indicating immunity one year after the first dose administration. An advanced age (patient aged over 70 years-old) and a combination other than two RNA vaccines were associated to a lower antibody response, while ICS use and a positive history infection to COVID-19 predicted a higher response. The remaining independent variables including sex, corticodependence, Charlson score, BMI, smoking status, FEV1, GOLD classification, CAT score and a third dose administration were not statistically associated with the anti-S protein change in this one-year study. Conclusion: Most patients with COPD involved in this study showed adequate anti-S antibodies levels after the second dose of vaccines and one year after the administration of the first dose. However, being older than 70 years, having at least one non-mRNA vaccine and not using ICS were associated to lower serum anti-S antibodies levels. The most frequent side effects reported by patients with COPD after COVID-19 vaccination were fatigue and pain at the injection site. When compared to general population aged over 55 years old who received mRNA vaccines, the frequencies of these adverse effects were lower in COPD patients. Furthermore, the risk of COPD exacerbation was significantly increased during the 2-week period following the booster shots of vaccine, second and third, being highest after the second shot.

La tolérance à l'effort résulte de l'interaction de paramètres pulmonaires, cardiovasculaires, musculaires et psychologiques; elle ne peut être prédite avec justesse à partir de mesures au repos. Dans la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), la diminution de la tolérance à l'effort est l'un des symptômes les plus importants et est associé à une mortalité accrue ainsi qu'à une piètre qualité de vie. La mesure de la tolérance à l'effort dans la MPOC peut être influencée par plusieurs facteurs physiologiques, la nature de l'intervention à laquelle est soumise le patient et le choix du test d'effort. Cet ouvrage a comme objectifs d'aborder certains de ces facteurs. Le premier article a démontré que les femmes atteintes de MPOC avaient une tolérance à l'effort, mesurée avec le test d'endurance à charge constante sur ergocycle (CET), inférieure à celle des hommes, et semblaient plus susceptibles à l'hyperinflation dynamique. L'impact de l'obésité en combinaison avec la MPOC a par la suite été étudié; nous avons démontré que les patients MPOC obèses présentaient une susceptibilité similaire à l'hyperinflation dynamique lors d'un CET, qu'ils étaient désavantagés dans leur performance au test de marche de 6 minutes (TM6) et que leurs réponse à la réadaptation pulmonaire n'était pas différente des patients avec un poids normal. Ensuite, nous avons démontré qu'une supplementation antioxydante pouvait potentialiser les effets d'un programme de réadaptation pulmonaire sur la perception de la fatigue. Les deux derniers articles ont adressé l'interprétation des changements induits par la bronchodilatation et la réadaptation pulmonaire. Nous avons déterminé que le CET était plus sensible qu'un TM6 pour détecter les changements induits par la réadaptation pulmonaire. La signification clinique des changements observés au CET a également été établie. De plus, nous avons démontré que les valeurs cliniquement significatives étaient différentes pour le test de marche navette d'endurance selon la nature de l'intervention, soit la bronchodilatation et la réadaptation pulmonaire. En conclusion, plusieurs facteurs intrinsèques (sexe, obésité, stress oxydant) et extrinsèques (choix du test, nature de l'intervention) peuvent influencer le résultat d'une mesure de tolérance à l'effort. Il est donc important de choisir judicieusement l'instrument, en considérant la population cible, les objectifs de l'évaluation et la disponibilité de valeurs cliniquement significatives.

Altération de la régénération musculaire dans la maladie pulmonaire obstructive chronique. La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est caractérisée par une obstruction bronchique irréversible et progressive. L’atrophie musculaire périphérique y est fréquente et a un impact négatif sur la capacité fonctionnelle et la survie des sujets atteints. Toutefois, on ignore si une altération du processus de régénération musculaire est un processus ayant cours dans l’atrophie musculaire périphérique. Le but de la présente thèse était donc d’étudier les cellules satellites, principales cellules responsables de la régénération musculaire dans les muscles périphériques de patients ayant une MPOC. Dans un premier temps, nous avons évalué l’historique de réplication du tissu musculaire et la sénescence des cellules satellites. Les changements morphologiques ayant lieu dans le muscle au cours de la progression de la maladie rendent le muscle plus susceptible aux dommages, induisant un raccourcissement prématuré des télomères. Un raccourcissement des télomères chez les sujets ayant une MPOC avec atrophie est concomitant avec une augmentation du nombre de cellules satellites sénescentes et de l’épuisement du potentiel de régénération compromettant le maintien de la masse musculaire chez ces sujets. Dans un deuxième et troisième temps, nous avons étudié les étapes amenant une cellule satellite vers une cellule musculaire dans les muscles périphériques et respiratoires de patients ayant une MPOC comparativement à des sujets contrôles. Les cellules satellites sont impliquées dans la réparation du tissu musculaire. Dans les cellules satellites provenant des sujets ayant une MPOC, une altération de la prolifération et de la différentiation a été observée. Ces résultats sont compatibles avec une altération de la régénération musculaire pouvant conduire à l’atrophie musculaire dans la MPOC. Le quatrième volet de ce projet s’intéressait à l’impact d’un entraînement en résistance sur l’activité des cellules satellites et le rôle joué par la myostatine dans ce contexte. La littérature montre que l’exercice en résistance est bien toléré et aide les patients ayant une MPOC à retrouver une meilleure qualité de vie. Cependant, il semble qu’ils n’y répondent pas tous aussi bien que les sujets contrôles. La capacité de réponse des cellules satellites à un entraînement en résistance semble inadéquate, suggérant ainsi un défaut de leur activation. Dans la dernière étude de cette thèse, nous avons voulu évaluer l’impact de l’inflammation systémique en étudiant SAA1, une protéine de phase aiguë et p21, une protéine du cycle cellulaire dans la dégradation des protéines des cellules musculaires. Les liens de causalité entre l’affection primaire et les différentes comorbidités demeurent nébuleux dans la MPOC. SAA1 et p21 sont augmentés dans les muscles squelettiques des patients ayant une MPOC et par ailleurs, SAA1 est capable d’induire la dégradation des protéines musculaires. Cette thèse expose les premiers éléments impliquant l’altération de la régénération musculaire avec la dysfonction musculaire observée chez les patients ayant une MPOC. Ces résultats vont certainement contribuer au développement de nouvelles thérapies et stratégies d’intervention dans le but d’améliorer la qualité de vie des personnes atteintes d’une MPOC. En somme, les travaux effectués dans le cadre de la présente thèse montrent que plusieurs mécanismes agissent de concert avec l’inactivité physique afin d’induire le phénotype dysfonctionnel dans les muscles des patients ayant une MPOC. / Skeletal muscle regeneration is altered in skeletal muscles of patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Chronic Obstructive Pulmonary Disease is associated with an irreversible and a progressive airflow obstruction. In COPD, the loss of muscle mass has a significant impact on quality of life and is associated with premature death. Many biochemical factors have been proposed to trigger and perpetuate the skeletal muscle atrophy in COPD. The maintenance of peripheral muscle mass may be compromised in patients with COPD due to premature cellular senescence and exhaustion of the regenerative potential of the muscles. Shortening of telomeres in patients with COPD is consistent with an increased number of senescent satellite cells and an exhausted muscle regenerative capacity, compromising the maintenance of muscle mass in these individuals. Muscle mass maintenance relies on the delicate regulation between protein degradation, synthesis and the addition of new myonuclei from satellite cells. Comparing the signalisation involved in the skeletal muscle regeneration between two muscles with different levels of activation within the same subjects is an interesting strategy to evaluate the impact of local versus systemic factors in the regulation of skeletal muscle regeneration. Impaired satellite cell activation, proliferation and differentiation affecting skeletal muscle regeneration could contribute to the progression of muscle dysfunction in patients with COPD. Resistance training, as provided in pulmonary rehabilitation, is an essential tool to promote muscle hypertrophy and increase muscle strength. However, hypertrophic response to resistance training is heterogeneous in patients with COPD. Failure in satellite cell function can lead to delayed, impaired or failed recovery after muscle injury, and such failures become increasingly prominent in cases of progressive muscle disease. Although the inflammatory response has been linked to the initiation and development of muscle atrophy, discrepancies exist in the literature concerning the presence and the nature of systemic and/or local inflammatory response in patients with COPD. This inflammation could be linked to the skeletal muscle protein imbalance and ultimately atrophy. The quest to identify a key inflammatory factor that could orchestrate the signaling cascade involved in contractile protein synthesis/degradation or even tissue renewal in peripheral muscles of patients with COPD is of major importance for future direction in this research field. This thesis demonstrates for the first time the role played by satellite cells in muscle atrophy associated with COPD. Better knowledge of the regenerative capacity in the context of COPD will enhance the understanding of the atrophying process and deepen the reasoning on training interventions in this population.

Introduction. Un retard de récupération de la fréquence cardiaque (RFC = fréquence cardiaque (FC) à l’effort maximal - FC 1 minute plus tard) reflète une dysfonction cardiaque autonome, associée à un mauvais pronostic. Objectifs. Comparer la RFC de patients avec maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) à celle de témoins; comparer la survie de patients MPOC selon leur RFC; vérifier l’influence d’une modification de RFC par réadaptation respiratoire sur la survie. Méthodes et résultats. La RFC de 147 patients MPOC et de 25 témoins étaient comparées (11±9 vs 19±9 battements, p< 0,0001). Dans la MPOC, une RFC anormale (≤14 battements) était associée à un risque de mortalité de 5,12; IC 95% [1,54-17,00]. Après réadaptation (n=77), la persistance d’une RFC anormale augmentait le risque de mortalité (8,12; IC 95% [2,12-31,02]). Conclusions. La RFC est diminuée dans la MPOC et, lorsque anormale, présage une survie diminuée. Sa persistance après réadaptation s’associe à un mauvais pronostic. / Background. A delayed heart rate recovery (HRR = peak exercise heart rate (HR) – HR at 1-minute recovery) reflects cardiac autonomic dysfunction, which is associated with a poor prognosis. Purpose. To compare HRR between patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and controls; to compare survival in patients with COPD according to HRR; to evaluate survival influence of HRR modification following pulmonary rehabilitation. Methods and results. HRR was compared between 147 COPD patients and 25 controls (11±9 vs 19±9 beats, p< 0.0001). In patients with COPD, abnormal HRR (≤14 beats) was associated with a 5.12 mortality hazard ratio (CI 95% [1.54-17.00]). After pulmonary rehabilitation (n=77), persistent abnormal HRR represented a higher mortality risk (8.12; CI 95% [2.12-31.02]). Conclusions. HRR is decreased in COPD and, when abnormal, is linked with decreased survival. Persistent abnormal HRR after rehabilitation is associated with a poor prognosis.

La mortalité due à la MPOC chez les femmes a grandement augmenté ces dernières années alors qu'elle est restée stable chez les hommes. L'investigation sur l'existence d'une susceptibilité accrue au développement de la MPOC est donc d'une importance vitale. Nos résultats illustrent que les femmes sont aux prises avec une MPOC d'une sévérité similaire malgré une histoire tabagique très inférieure, un âge moins avancé et un patron d'atteinte respiratoire différent. Les femmes n'arborent pas les même prédicteurs de survie que les hommes, ce qui soutient l'hypothèse d'une réponse différente à la MPOC. Il semble que la MPOC chez les femmes se développe suite à une exposition inférieure au tabac, qu'elle n'engendre pas les mêmes conséquences sur la physiologie respiratoire, mais qu'elle menace autant la capacité fonctionnelle et la survie que chez les hommes. Davantage d'études seront nécessaires afin d'élucider les mécanismes différentiels menant à la MPOC chez les femmes.