Le tabagisme demeure le principal contributeur au développement de plusieurs maladies, tel que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). La MPOC est caractérisée par un déclin des fonctions pulmonaires progressif et peu réversible associé à une inflammation chronique, surtout neutrophilique. Alors que les neutrophiles sont cruciaux pour la défense de l'hôte, le dogme général stipule que l'inflammation pulmonaire induite par l'exposition à la fumée de cigarette est responsable de la destruction pulmonaire. Toutefois, cette thèse propose que les neutrophiles et les processus de l'immunité innée sont plutôt bénéfiques dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Premièrement, nous avons évalué le rôle des neutrophiles dans la régulation de l'inflammation et l'homéostasie du surfactant chez des souris exposées à la fumée de cigarette. Puisque le tabagisme endommage le surfactant pulmonaire, nous avons investigué l'internalisation du surfactant par les neutrophiles. En incubant les cellules du lavage bronchoalvéolaire (LBA) avec du surfactant fluorescent ou en administrant du surfactant marqué par voie intranasale chez des souris exposées à la fumée de cigarette, nous avons observé que les neutrophiles internalisent le surfactant in vitro et in vivo. Afin d'explorer l'impact de l'absence des neutrophiles sur la réponse inflammatoire et sur l'homéostasie du surfactant en contexte tabagique, nous avons administré un anticorps qui déplète les neutrophiles (anti-Gr-1 ou anti-Ly6G) chez les souris. Nous avons constaté que les souris déplétées de leurs neutrophiles pendant l'exposition ont des niveaux plus élevés de cytokines inflammatoires et de protéines de surfactant dans le LBA. De plus, leurs macrophages alvéolaires expriment davantage d'ARNm de Mmp12 qui code pour une métalloprotéinase liée à l'emphysème. Nos résultats démontrent que les neutrophiles participent à la clairance du surfactant et semblent jouer un rôle important dans la régulation de la réponse inflammatoire en contexte tabagique. Notre deuxième objectif visait à investiguer l'impact du statut tabagique sur l'efficacité d'un traitement biologique et l'adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette. Alors que l'impact du statut tabagique n'est pas toujours considéré dans les études cliniques en MPOC, quelques études ont observé que l'efficacité des traitements biologiques diffère entre les fumeurs actifs et les ex-fumeurs. En utilisant un modèle d'exposition à la fumée de cigarette répétée, nous avons démontré qu'il existe une adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette, menant à une diminution de la neutrophilie et des niveaux de cytokines dans le LBA. Toutefois, l'administration d'un anticorps neutralisant l'IL-1α pendant l'exposition interfère avec cette adaptation et décale la réponse inflammatoire suite à une cessation tabagique (recrudescence de la neutrophilie, augmentation des niveaux de cytokines et augmentation de l'expression de Mmp12). À l'inverse, l'administration du même traitement pendant la cessation tabagique améliore ces paramètres. En tout, ces données indiquent que l'inhibition des voies centrales à la réponse inflammatoire, tel qu'avec l'anti-IL-1α, pendant l'exposition interfère avec l'adaptation alors que le traitement pendant la cessation tabagique encourage la résolution et le retour à l'homéostasie. Finalement, nous voulions atténuer l'inflammation pulmonaire sans interférer avec la défense de l'hôte via l'administration d'un peptide antimicrobien en contexte tabagique. Puisque l'inhibition de la réponse inflammatoire peut augmenter la susceptibilité aux infections chez les patients MPOC, nous avons testé l'efficacité du peptide antimicrobien human β-defensin 2 (hBD-2) à moduler la réponse inflammatoire sans interférer avec la clairance bactérienne en contexte tabagique. Chez les souris exposées à la fumée de cigarette, l'administration de l'hBD-2 a diminué la neutrophilie et la signalisation pro-inflammatoire pulmonaire (analyse biopuce). De plus, dans un modèle d'exacerbation où des souris exposées à la fumée de cigarette ont été infectées avec une bactérie, on note une charge bactérienne moins élevée chez les souris traitées avec l'hBD-2 alors que l'infiltration des neutrophiles est aussi diminuée. Ces données suggèrent que l'hBD-2 pourrait être étudié chez les fumeurs et les patients MPOC puisqu'elle module la neutrophilie tout en supportant la défense de l'hôte. En conclusion, les résultats présentés suggèrent fortement que les neutrophiles et l'immunité innée jouent un rôle complexe, mais crucial, dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Ainsi, dans le développement de thérapie pour la MPOC qui vise la neutrophilie, il faut prendre en considération l'importance des fonctions homéostatiques de l'immunité innée afin de préserver les processus de la défense de l'hôte. / Cigarette smoking remains the major contributor to pulmonary and systemic disease burden worldwide. In particular, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is strongly linked to tobacco smoking and is marked by largely irreversible lung tissue damage and neutrophilic pulmonary inflammation. The general dogma in the field is that inflammatory mediators, reactive oxygen species and proteases secreted by neutrophils during chronic inflammation are at the root of cigarette smoke-induced lung pathology. This thesis argues that neutrophils and the innate immune response play a beneficial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure. Firstly, we sought to evaluate the contribution of neutrophils to pulmonary surfactant and inflammatory homeostasis during cigarette smoke exposure. As phagocytes, we wanted to assess the ability of neutrophils to clear surfactant damaged during cigarette smoke exposure. We treated immune cells from the bronchoalveolar lavage (BAL) fluorescently labeled surfactant or intranasally administered the labeled surfactant in mice and found that neutrophils actively internalize labeled surfactant both in vitro and in vivo in cigarette smoke-exposed mice. Next, we explored the effects of neutrophil depletion on an acute 4-day cigarette smoke exposure model via neutrophil-depleting antibody administration (anti-Ly6G or anti-Gr-1). Neutrophil depletion during cigarette smoking led to dramatically increased pro-inflammatory cytokine and surfactant protein levels in the BAL fluid (BALF). Furthermore, alveolar macrophages expressed elevated levels of Mmp12 mRNA, encoding for a metalloproteinase tightly linked to emphysema. Taken together, these data indicate that neutrophils actively internalize surfactant and seem to play a beneficial role in limiting/resolving the inflammatory response to cigarette smoke exposure. Our second objective was to investigate the impact of treatment timing and smoking status on treatment efficacy in the context of cigarette smoke exposure. Though clinical trials of COPD patients often fail to take smoking status into consideration, some studies have found that the efficacy of biologic treatments and cytokine inhibitors differs greatly based on patient smoking status, favouring either active smokers or ex-smokers. Firstly, we found that repeated exposure to cigarette smoke, where mice were exposed for 2 weeks followed by a 1-week smoking cessation period and then acutely re-exposed for 2 days, led to reduced BAL neutrophilia and cytokine levels compared to mice exposed only for 2 days. Interestingly, we found that administration of anti-IL-1α antibody during cigarette smoke exposure led to delayed inflammation (rebound neutrophilia and increased cytokine levels) as well as elevated Mmp12 expression, while treatment with the same antibody during the smoking cessation period improved these outcomes. These data suggest that neutrophilic inflammation is uncoupled from destructive processes in the lungs and that disruption of the innate immune response via anti-IL-1α during cigarette smoking interferes with pulmonary adaptation; conversely, treatment during smoking cessation effectively hastened inflammatory resolution. Thirdly, we sought to mitigate pulmonary inflammation while supporting host defense during cigarette smoking via treatment with an antimicrobial peptide. Since treatments that mitigate inflammation without interfering with normal host defense would be of great value in COPD, we assessed the effect of the antimicrobial peptide human β-defensin 2 (hBD-2) on the pulmonary response to cigarette smoke exposure. We found that in both acute and chronic mouse models, hBD-2 treatment significantly reduced pulmonary neutrophilia and normalized the expression of several pro-inflammatory signaling pathways in the lungs normally upregulated by cigarette smoke exposure, such as leukocyte migration, as assessed via microarray. To confirm that this reduction in neutrophil count was not associated with increased susceptibility to infection, chronically exposed mice treated with hBD-2 were infected with non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). We found that despite a dramatic reduction in neutrophilia, cigarette smoke-exposed mice administered hBD-2 had reduced bacterial load in the lungs compared to vehicle-treated mice, making it an interesting candidate for future clinical research. In all, the work presented herein strongly suggests that neutrophils and innate immune processes play a crucial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure and that destructive processes in the lungs seem to be uncoupled from pulmonary neutrophilia. Therefore, the development of treatments that specifically target neutrophils should consider the importance of innate immune competence in pulmonary homeostasis and host defense.

Le tabagisme demeure le principal contributeur au développement de plusieurs maladies, tel que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). La MPOC est caractérisée par un déclin des fonctions pulmonaires progressif et peu réversible associé à une inflammation chronique, surtout neutrophilique. Alors que les neutrophiles sont cruciaux pour la défense de l'hôte, le dogme général stipule que l'inflammation pulmonaire induite par l'exposition à la fumée de cigarette est responsable de la destruction pulmonaire. Toutefois, cette thèse propose que les neutrophiles et les processus de l'immunité innée sont plutôt bénéfiques dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Premièrement, nous avons évalué le rôle des neutrophiles dans la régulation de l'inflammation et l'homéostasie du surfactant chez des souris exposées à la fumée de cigarette. Puisque le tabagisme endommage le surfactant pulmonaire, nous avons investigué l'internalisation du surfactant par les neutrophiles. En incubant les cellules du lavage bronchoalvéolaire (LBA) avec du surfactant fluorescent ou en administrant du surfactant marqué par voie intranasale chez des souris exposées à la fumée de cigarette, nous avons observé que les neutrophiles internalisent le surfactant in vitro et in vivo. Afin d'explorer l'impact de l'absence des neutrophiles sur la réponse inflammatoire et sur l'homéostasie du surfactant en contexte tabagique, nous avons administré un anticorps qui déplète les neutrophiles (anti-Gr-1 ou anti-Ly6G) chez les souris. Nous avons constaté que les souris déplétées de leurs neutrophiles pendant l'exposition ont des niveaux plus élevés de cytokines inflammatoires et de protéines de surfactant dans le LBA. De plus, leurs macrophages alvéolaires expriment davantage d'ARNm de Mmp12 qui code pour une métalloprotéinase liée à l'emphysème. Nos résultats démontrent que les neutrophiles participent à la clairance du surfactant et semblent jouer un rôle important dans la régulation de la réponse inflammatoire en contexte tabagique. Notre deuxième objectif visait à investiguer l'impact du statut tabagique sur l'efficacité d'un traitement biologique et l'adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette. Alors que l'impact du statut tabagique n'est pas toujours considéré dans les études cliniques en MPOC, quelques études ont observé que l'efficacité des traitements biologiques diffère entre les fumeurs actifs et les ex-fumeurs. En utilisant un modèle d'exposition à la fumée de cigarette répétée, nous avons démontré qu'il existe une adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette, menant à une diminution de la neutrophilie et des niveaux de cytokines dans le LBA. Toutefois, l'administration d'un anticorps neutralisant l'IL-1α pendant l'exposition interfère avec cette adaptation et décale la réponse inflammatoire suite à une cessation tabagique (recrudescence de la neutrophilie, augmentation des niveaux de cytokines et augmentation de l'expression de Mmp12). À l'inverse, l'administration du même traitement pendant la cessation tabagique améliore ces paramètres. En tout, ces données indiquent que l'inhibition des voies centrales à la réponse inflammatoire, tel qu'avec l'anti-IL-1α, pendant l'exposition interfère avec l'adaptation alors que le traitement pendant la cessation tabagique encourage la résolution et le retour à l'homéostasie. Finalement, nous voulions atténuer l'inflammation pulmonaire sans interférer avec la défense de l'hôte via l'administration d'un peptide antimicrobien en contexte tabagique. Puisque l'inhibition de la réponse inflammatoire peut augmenter la susceptibilité aux infections chez les patients MPOC, nous avons testé l'efficacité du peptide antimicrobien human β-defensin 2 (hBD-2) à moduler la réponse inflammatoire sans interférer avec la clairance bactérienne en contexte tabagique. Chez les souris exposées à la fumée de cigarette, l'administration de l'hBD-2 a diminué la neutrophilie et la signalisation pro-inflammatoire pulmonaire (analyse biopuce). De plus, dans un modèle d'exacerbation où des souris exposées à la fumée de cigarette ont été infectées avec une bactérie, on note une charge bactérienne moins élevée chez les souris traitées avec l'hBD-2 alors que l'infiltration des neutrophiles est aussi diminuée. Ces données suggèrent que l'hBD-2 pourrait être étudié chez les fumeurs et les patients MPOC puisqu'elle module la neutrophilie tout en supportant la défense de l'hôte. En conclusion, les résultats présentés suggèrent fortement que les neutrophiles et l'immunité innée jouent un rôle complexe, mais crucial, dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Ainsi, dans le développement de thérapie pour la MPOC qui vise la neutrophilie, il faut prendre en considération l'importance des fonctions homéostatiques de l'immunité innée afin de préserver les processus de la défense de l'hôte. / Cigarette smoking remains the major contributor to pulmonary and systemic disease burden worldwide. In particular, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is strongly linked to tobacco smoking and is marked by largely irreversible lung tissue damage and neutrophilic pulmonary inflammation. The general dogma in the field is that inflammatory mediators, reactive oxygen species and proteases secreted by neutrophils during chronic inflammation are at the root of cigarette smoke-induced lung pathology. This thesis argues that neutrophils and the innate immune response play a beneficial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure. Firstly, we sought to evaluate the contribution of neutrophils to pulmonary surfactant and inflammatory homeostasis during cigarette smoke exposure. As phagocytes, we wanted to assess the ability of neutrophils to clear surfactant damaged during cigarette smoke exposure. We treated immune cells from the bronchoalveolar lavage (BAL) fluorescently labeled surfactant or intranasally administered the labeled surfactant in mice and found that neutrophils actively internalize labeled surfactant both in vitro and in vivo in cigarette smoke-exposed mice. Next, we explored the effects of neutrophil depletion on an acute 4-day cigarette smoke exposure model via neutrophil-depleting antibody administration (anti-Ly6G or anti-Gr-1). Neutrophil depletion during cigarette smoking led to dramatically increased pro-inflammatory cytokine and surfactant protein levels in the BAL fluid (BALF). Furthermore, alveolar macrophages expressed elevated levels of Mmp12 mRNA, encoding for a metalloproteinase tightly linked to emphysema. Taken together, these data indicate that neutrophils actively internalize surfactant and seem to play a beneficial role in limiting/resolving the inflammatory response to cigarette smoke exposure. Our second objective was to investigate the impact of treatment timing and smoking status on treatment efficacy in the context of cigarette smoke exposure. Though clinical trials of COPD patients often fail to take smoking status into consideration, some studies have found that the efficacy of biologic treatments and cytokine inhibitors differs greatly based on patient smoking status, favouring either active smokers or ex-smokers. Firstly, we found that repeated exposure to cigarette smoke, where mice were exposed for 2 weeks followed by a 1-week smoking cessation period and then acutely re-exposed for 2 days, led to reduced BAL neutrophilia and cytokine levels compared to mice exposed only for 2 days. Interestingly, we found that administration of anti-IL-1α antibody during cigarette smoke exposure led to delayed inflammation (rebound neutrophilia and increased cytokine levels) as well as elevated Mmp12 expression, while treatment with the same antibody during the smoking cessation period improved these outcomes. These data suggest that neutrophilic inflammation is uncoupled from destructive processes in the lungs and that disruption of the innate immune response via anti-IL-1α during cigarette smoking interferes with pulmonary adaptation; conversely, treatment during smoking cessation effectively hastened inflammatory resolution. Thirdly, we sought to mitigate pulmonary inflammation while supporting host defense during cigarette smoking via treatment with an antimicrobial peptide. Since treatments that mitigate inflammation without interfering with normal host defense would be of great value in COPD, we assessed the effect of the antimicrobial peptide human β-defensin 2 (hBD-2) on the pulmonary response to cigarette smoke exposure. We found that in both acute and chronic mouse models, hBD-2 treatment significantly reduced pulmonary neutrophilia and normalized the expression of several pro-inflammatory signaling pathways in the lungs normally upregulated by cigarette smoke exposure, such as leukocyte migration, as assessed via microarray. To confirm that this reduction in neutrophil count was not associated with increased susceptibility to infection, chronically exposed mice treated with hBD-2 were infected with non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). We found that despite a dramatic reduction in neutrophilia, cigarette smoke-exposed mice administered hBD-2 had reduced bacterial load in the lungs compared to vehicle-treated mice, making it an interesting candidate for future clinical research. In all, the work presented herein strongly suggests that neutrophils and innate immune processes play a crucial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure and that destructive processes in the lungs seem to be uncoupled from pulmonary neutrophilia. Therefore, the development of treatments that specifically target neutrophils should consider the importance of innate immune competence in pulmonary homeostasis and host defense.

Notre objectif est d'étudier les effets de la fumée de cigarette (FC) sur les fibroblastes gingivaux humains. Nos travaux démontrent que FC réduit la viabilité cellulaire cellules vivantes par le biais de la voie apoptotique/nécrotique. Une analyse génomique a montré une surexpression significative de plusieurs gènes dont les gènes de Bax, récepteurs du TNF et caspases; mais une régulation des gènes Lymphotoxin alpha, BCLA1 et BIRC3. Une analyse protéique montant une augmentation des protéines Bax et p53 et de la caspase -3 confirmant l’effet nocif du FC biais un mécanisme apoptotique/nécrotique. Une exposition répétée au FC pendant de courtes périodes, favorise la prolifération cellulaire en augmentant l'activité de la télomérase. En conclusion, ces résultats démontrent qu’à hautes doses la FC est toxique mais à faibles doses la FC provoque une surcroissance cellulaire qui pourrait contribuer au développement des maladies parodontales et des caries.

L’objectif principal de cette étude est d’étudier l’effet de la fumée de cigarette (FC) sur C. albicans et sur son interaction avec les fibroblastes gingivaux humains. Nous avons démontré que Candida se multiplie présence FC, en adoptant la forme hyphe. La FC rende C. albicans sensible au H2O2, mais résistant aux la chaleur et au NaCl. La FC augmente la production de chitine par C. albicans. Préincubé avec le FC, C. albicans adhère beaucoup plus aux cellules gingivales en monocouche, prolifère plus et adopte la forme hyphe plus facilement. Les fibroblastes quant à eux ils montrent une réduction de leur croissance, mais produisent plus de l’IL-1b. En conclusion: le CFC module d’un côté C. albicans et de l’autre côté les cel-lules de l’hôte. Ceci suggère un négatif important de la fumée de cigarette favorisant les candidoses orales chez les fumeurs. / The main objective of this study was to investigate the effect of cigarette smoke (CS) on C. albicans and its interaction with human gingival fibroblasts. We have shown that Candida multiplies presence CS, by adopting the hyphae form. CS makes C. albicans sensitive H2O2, but resistant to heat and NaCl. CS in-creases chitin production by C. albicans. Preincubated with CS, C. albicans adheres more to gingival cells in monolayer, proliferating more and adopts the hyphae form more easily. Fibroblasts show a reduction of their growth, but produce more IL-1b. CSC modulates C. albicans and on the other side also CS modulates the host cells. This suggests a significant negative cigarette smoke promotes oral candidiasis in smokers.

PROBLÉMATIQUE. Le tabagisme induit une réponse inflammatoire pulmonaire qui, lorsque soutenue, peut engendrer des dommages tissulaires. Il existe des systèmes de régulation de l’inflammation afin de maintenir et de rétablir l’homéostasie cellulaire tel que le système « Signal regulatory protein alpha » (SIRPa)/CD47. SIRPa est exprimée principalement par les cellules myéloïdes, alors que CD47 est retrouvée de façon ubiquitaire. Il a été démontré que l’activation de SIRPa par la protéine de fusion CD47-Fc réduit la réponse inflammatoire pulmonaire dans un modèle d’asthme allergique sensibilisé à l’ovalbumine. Nous posons donc l’hypothèse que l’activation de SIRPa pourrait limiter l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. OBJECTIFS. 1) Évaluer l’effet de la fumée de cigarette sur les niveaux d’ARNm et protéiques de SIRPa. 2) Investiguer l’impact d’une activation de SIRPa sur l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. MÉTHODES. Des souris BALB/c ont été exposées à la fumée de cigarette 2h/jour, 5 jours/semaine pendant 2, 8 et 24 semaines afin d’explorer, par qPCR, les niveaux d’ARNm de SIRPa. D’autres protocoles d’exposition de 4 jours ont été réalisés afin de déterminer les niveaux protéiques de SIRPa par cytométrie en flux et d’investiguer l’impact d’une activation de SIRPa par l’administration systémique du CD47-Fc. L’efficacité du CD47-Fc sur la réponse inflammatoire pulmonaire a été déterminée par des comptes cellulaires totaux et différentiels dans le lavage broncho-alvéolaire. RÉSULTATS. En contexte tabagique, les niveaux d’ARNm de SIRPa augmentent dans le poumon alors que le nombre de phagocytes exprimant cette protéine semble diminuer. Or, SIRPa est retrouvée en plus grande quantité sur les cellules qui l’expriment toujours. L’administration du CD47-Fc engendre une diminution de la neutrophilie chez les souris fumeuses. CONCLUSION. Ces résultats suggèrent que le CD47-Fc peut réduire l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. De plus amples recherches permettront d’évaluer son potentiel thérapeutique. / RATIONAL. Smoking induces an inflammatory response in the lung that can cause significant tissue damage if sustained. Fortunately, there exist inflammatory regulatory pathways that help maintain and restore cellular homeostasis, such as through the signal regulatory protein alpha (SIRPa)/CD47 system. SIRPa is mainly expressed by myeloid cells while CD47 is found ubiquitously. It has been shown that activation of SIRPa by CD47-Fc fusion protein reduces the inflammatory pulmonary response in an ovalbumin-induced allergic asthma mouse model. Thus, we hypothesize that activation of SIRPa could limit lung inflammation induced by cigarette smoke exposure. OBJECTIVES. 1) To evaluate the effect of cigarette smoke on SIRPa mRNA and protein levels. 2) To investigate the impact of SIRPa activation on lung inflammatory response induced by cigarette smoke exposure. METHODS. SIRPa mRNA levels were explored by qPCR in BALB/c mice that were exposed to cigarette smoke 2 hours/day, 5 days/week during 2, 8 and 24 weeks. Also, 4 days cigarette smoke protocols were performed to investigate SIRPa protein levels by flow cytometry and to evaluate the impact of SIRPa activation by systemic administration of CD47-Fc. Treatment efficacy was determined via total and differential cellular count in the bronchoalveolar lavage (BAL). RESULTS. SIRPa mRNA levels were increased in the lungs of mice exposed to cigarette smoke. Although, the number of phagocytes expressing SIRPa protein seems to decrease, our data show that these cells expressed SIRPa at a higher intensity. Finally, we found that CD47-Fc treatment reduced neutrophilia in BAL of mice exposed to cigarette smoke. CONCLUSION. These results demonstrate that CD47-Fc treatment can reduce lung inflammation induced by cigarette smoke exposure, suggesting further research into CD47-Fc therapeutic potential is required.

PROBLÉMATIQUE : Une exposition à la fumée de cigarette de tabac (FC), via un stress oxydatif accru, affecte l’homéostasie lipidique pulmonaire, induisant une réponse inflammatoire ainsi qu’une altération fonctionnelle et structurelle pulmonaire. L’arrêt tabagique demeure l’outil préventif le plus efficace pour pallier ces effets délétères et le développement de maladies telle la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Récemment, une augmentation d’anticorps pulmonaires contre les lipoprotéines de faible densité oxydées (anti-OxLDL) a été démontrée chez un modèle murin d’exposition à la FC. Des anticorps semblables ont été observés dans l’athérosclérose, qui possèdent des similitudes avec la MPOC associée au tabagisme, et ont servi au développement de stratégies d’immunisation visant la réduction des plaques d’athérome. OBJECTIF : Déterminer l’impact d’un protocole de sensibilisation aux lipides oxydés sur la réponse pulmonaire induite par la FC. MÉTHODES : Un protocole d’immunisation composé d’OxLDL ou de PBS seul (véhicule/contrôle) a été développé puis administré en prophylaxie chez un modèle murin d’exposition à la FC. Les niveaux d’anticorps anti-OxLDL systémiques et pulmonaires, la réponse inflammatoire, les fonctions pulmonaires ainsi que les changements structuraux et transcriptionnels ont été comparés lors de l’administration de l’immunothérapie ou du véhicule. RÉSULTATS : Aucune différence significative au niveau inflammatoire, mais des niveaux d’anticorps anti-OxLDL plus élevés qu’en contexte tabagique seul ont été observé dans les poumons et le sérum des souris immunisées. L’immunothérapie seule affectait les fonctions pulmonaires similairement à la FC, sans induire de changements additifs. Aucun changement histologique ou transcriptionnel n’a été observé entre l’immunisation et le véhicule. CONCLUSION : Bien qu’aucun effet délétère additionnel à la FC n’ait été observé lors de l’administration prophylactique de cette immunothérapie à base d’OxLDL, ces résultats n’apparaissent pas prometteurs quant au développement d’une telle thérapie réduisant les conséquences pulmonaires du tabagisme. De plus amples analyses seront toutefois nécessaires. / BACKGROUND: Cigarette smoke exposure, through increased oxidative stress, affects pulmonary lipid homeostasis, resulting in an inflammatory response as well as functional and structural alterations in the lungs. Smoking cessation remains the most effective prevention tool to counteract these deleterious effects and the development of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Recently, an increase in pulmonary antibodies against oxidized low-density lipoproteins (anti-OxLDL) has been demonstrated in a mouse model of cigarette smoke exposure. Similar antibodies have been observed in atherosclerosis, a condition similar to COPD associated with smoking, and have been used to develop immunization strategies for atheroma plaque reduction. OBJECTIVE: To determine the impact of an oxidized lipids’ sensitization protocol on the pulmonary response induce by cigarette smoke exposure. METHODS: An immunization protocol composed of OxLDL or PBS alone (vehicle/control) was developed and then administered prophylactically in a mouse model of acute or subchronic cigarette smoke exposure. Levels of systemic and pulmonary anti-OxLDL antibodies, inflammatory response, pulmonary functions as well as structural and transcriptional changes were compared (immunotherapy vs vehicle). RESULTS: No significant difference in inflammatory response but higher levels of anti-OxLDL antibodies than in smoking context were observed in the lungs and serum of the immunized mice. Immunotherapy with OxLDL alone affected pulmonary functions similarly to cigarette smoke exposure, but did not induce additive changes. No apparent histological changes or transcriptional changes were observed between immunization and the vehicle. CONCLUSIONS: Although no additional deleterious effects to cigarette smoke exposure have been observed during prophylactic administration of this OxLDL immunotherapy, these results do not seem promising for the development of such a therapy reducing the pulmonary consequences of smoking. However, further experimentations will be necessary.

Introduction. Les effets du tabagisme demeurent problématiques dans notre société. Les mécanismes initiateurs de la réponse immunitaire pulmonaire induits par la fumée de cigarette sont peu caractérisés. Un des phénomènes dominants en contexte tabagique est l’augmentation de la taille des macrophages alvéolaires. Ce changement phénotypique se distingue par une accumulation intracellulaire de lipides suggérant que le transport lipidique pulmonaire des macrophages alvéolaires est modifié en contexte tabagique. Le transport lipidique pulmonaire est composé de plusieurs étapes, dont la capture, le remaniement et l’export de lipides par les macrophages alvéolaires. Les impacts du tabagisme sur le transport lipidique pulmonaire sont actuellement inconnus. Hypothèse. Le tabagisme altère le transport lipidique pulmonaire. Objectifs : Chapitre 1) Investiguer l’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur le transport lipidique pulmonaire dans un modèle murin et chez l’humain ainsi qu’évaluer l’impact d’une thérapie d’augmentation des high-density lipoproteins (HDLs) dans un modèle murin. Chapitre 2) Investiguer les effets d’une thérapie avec un agoniste du récepteur nucléaire liver X receptor (LXR) activant l’export lipidique dans un modèle murin. Chapitre 3) Caractériser les répercussions d’une carence alimentaire sur la santé pulmonaire et sur la réponse pulmonaire en contexte tabagique dans un modèle murin. Méthodes. 1. Le transcriptome pulmonaire de souris exposées à la fumée de cigarette et de sujets non-fumeurs, fumeurs et ex-fumeurs a été étudié. La capacité d’efflux de cholestérol a été mesurée dans le sérum et dans le lavage bronchoalvéolaire (LBA) de souris fumeuses et non fumeuses. Une HDL recombinante, le MDCO-216, a été administrée à des souris fumeuses et non-fumeuses et leurs réponses immunitaires, leurs fonctions pulmonaires et leurs compositions corporelles ont été analysées. 2. Un agoniste du LXR, le T0901317, a été administré à des souris en contexte tabagique. Le transcriptome pulmonaire relié au transport lipidique, la réponse immunitaire pulmonaire et du macrophage alvéolaire ainsi que les impacts sur le surfactant pulmonaire ont été investigués. 3. Des souris fumeuses et non fumeuses ont été nourries avec des diètes déficientes en méthionine (MD), choline (CD) et méthionine et choline (MCD) et leurs fonctions pulmonaires, leurs réponses immunitaires pulmonaires et leurs expressions géniques pulmonaires ont été caractérisées. Résultats. Chapitre 1. L’expression des gènes impliqués dans le transport lipidique pulmonaire murin et humain est modifiée en contexte tabagique. La capacité du sérum et du LBA à promouvoir la sortie de cholestérol est augmentée après une seule exposition à la fumée de cigarette. L’administration du MDCO-216 réduit la réponse inflammatoire pulmonaire et la taille des macrophages alvéolaires dans un modèle d’exposition aiguë à la fumée de cigarette. Le MDCO-216 semble protéger les fonctions pulmonaires et induit une augmentation de la quantité de masse maigre chez les souris fumeuses. Chapitre 2. L’agoniste du LXR augmente l’expression des gènes de transport lipidique pulmonaire, cependant il exacerbe la réponse immunitaire pulmonaire en contexte tabagique. Les macrophages alvéolaires ont aussi un phénotype inflammatoire exacerbé et ont davantage de stress au réticulum endoplasmique lorsqu’ils sont traités en contexte tabagique. L’activation de LXR mène à une réduction des niveaux de surfactant pulmonaire. Chapitre 3. La diète MCD altère les fonctions pulmonaires en induisant un profil restrictif pulmonaire et abolit la réponse immunitaire pulmonaire à la fumée de cigarette. En histologie, ces souris nourries avec la diète MCD n’ont toutefois aucun foyer fibrotique pulmonaire. L’expression génique de plusieurs gènes associés à la matrice extracellulaire et les niveaux de surfactant pulmonaire sont réduits chez les souris nourries avec la diète MCD. Les phénotypes pulmonaires de la diète MCD sont toutefois réversibles après un retour d’une semaine sur la diète contrôle. La diète CD induit un profil pulmonaire de type emphysémateux et la diète MD mène à un profil restrictif. Conclusions. Ces travaux démontrent que le transport lipidique pulmonaire a un rôle majeur en contexte tabagique et qu’il est modulé rapidement. La thérapie d’augmentation des HDLs, avec le MDCO-216, propose une nouvelle voie de traitement envisageable pour les ex-fumeurs. La thérapie ciblant LXR suggère qu’il pourrait y avoir des effets délétères chez les sujets fumeurs actifs. Les carences alimentaires en méthionine et en choline démontrent d’importants changements sur la physiologie pulmonaire. Ce tout nouveau domaine de recherche, le nutri-respiratoire, requiert davantage d’études afin de mieux comprendre l’impact d’une mauvaise nutrition sur la santé pulmonaire. / Introduction. Cigarette smoking remains a major problem in our society.While a lot of cigarette smoke impacts are actually known, few data are available on initiating mechanisms involved in the pulmonary immune response to cigarette smoke. One of the most intriguing phenomena under cigarette smoke exposure conditions is the presence of enlarged alveolar macrophages. This phenotypic change is characterized by an intracellular lipid accumulation which may be a sign of inadequate lipid export by alveolar macrophages induced by cigarette smoking. Pulmonary lipid transport begins with lipid capture, lipid reorganization and lipid droplet formation followed by lipid export by alveolar macrophages. Cigarette smoke impacts on these steps are actually unknown. Hypothesis. Cigarette smoking alters pulmonary lipid transport. Objectives: Chapter 1) To investigate the effect of cigarette smoke exposure on pulmonary lipid transport in cigarette smoke-exposed mice and in healthy controls, smokers and former smokers. To investigate the impact of high-density lipoprotein (HDLs) therapeutic potential in cigarette smoke-exposed mice. Chapter 2) To investigate, in mice, the therapeutic potential of an agonist activating the nuclear receptor liver X receptor (LXR) involved in the transcription of lipid export genes. Chapter 3) To explore, in mice, if a dietary deficiency alters the pulmonary health and the pulmonary response to cigarette smoke. Methods. 1. The pulmonary transcriptome of cigarette smoke-exposed mice and healthy controls, smokers and former smokers was assessed. Cholesterol efflux capacity of serum and bronchoalveolar lavage (BAL) was measured in unexposed and cigarette smoke-exposed mice. MDCO-216, a recombinant HDL, was administered to unexposed and cigarette smoke-exposed mice and analyzed their pulmonary immune response, lung functions and body composition. 2. T0901317, an LXR agonist, was systemically given to mice under cigarette smoke exposure conditions. Pulmonary genes associated with lipid transport, lungs and alveolar macrophage immune pulmonary response to cigarette smoke and the impact of T0901317 on the pulmonary surfactant were assessed. 3. Unexposed and cigarette smoke-exposed mice were fed with methionine deficient (MD), choline deficient (CD) or methionine and choline deficient (MCD) diet. Diets impact on lung functions, pulmonary immune response to cigarette smoke and pulmonary transcriptome were characterized. Results. Chapter 1. Cigarette smoking altered the expression of pulmonary lipid transport genes in mice and in humans. Serum and BALF cholesterol efflux capacities were increased following a twohour cigarette smoke exposure. MDCO-216 dampened the pulmonary inflammatory response and reduced the size of alveolar macrophages in our acute cigarette smoke exposure model. MDCO-216 also seemed to be beneficial to lung functions and induced an increase in lean mass in cigarette smokeexposed treated mice. Chapter 2. T0901317 treatments led to an increase in the expression of pulmonary lipid transport genes. However, it also induced an exacerbated pulmonary immune response during cigarette smoking. Cigarette smoke-exposed treated-alveolar macrophages displayed an exacerbated inflammatory phenotype and showed an augmented endoplasmic reticulum stress. Furthermore, LXR activation led to pulmonary surfactant depletion under cigarette smoke exposure conditions. Chapter 3. The MCD diet altered lung function displaying a restrictive profile and almost abolished the pulmonary immune response to cigarette smoke. Lung histology showed no signs of fibrosis, a phenotype usually associated with restrictive pulmonary functions. MCD diet led to a dramatic change in the pulmonary expression of extracellular matrix genes and also reduced pulmonary surfactant levels. Nevertheless, these pulmonary phenotypes were reversible within a week when mice were refed a control diet. Interestingly, the CD diet induced an emphysema-like profile, while MD diet showed similar pulmonary functions to the MCD diet. Conclusions. The present thesis adds major data to an underestimated field of research and demonstrates the importance of pulmonary lipid transport, especially during cigarette smoking. Recombinant HDL therapy with MDCO-216 may be a new opportunity to overcome adverse effects of cigarette smoking, while activating LXR seems rather deleterious. Nutrient deficiencies, such as methionine and choline led to unprecedented impacts on the pulmonary health and on the pulmonary response to cigarette smoke. This completely new field of research, “nutri-respiratory”, requires additional studies to fully decipher the impact of unhealthy nutrition on the respiratory system.

Mon projet de recherche vise à évaluer l'effet à long terme de l'exposition à la fumée de cigarette (FC) sur la croissance des cellules épithéliales gingivales et l'expression de plusieurs kératines (K). Les cellules exposées à la FC montrent une activité métabolique et une prolifération cellulaire élevées par rapport aux cellules non exposées. Cependant, une exposition prolongée à la FC réduit le rapport Bax/Bcl-2 ce qui suggère une résistance des cellules exposées à la mort cellulaire. Nos analyses montrent aussi que l'exposition à la FC diminue le niveau d'ARNm des kératines K5, K1, K10, K16. Cependant les K14 et K6 montrent une augmentation après une certaine période d'exposition. Fait intéressant, l'analyse de la production de protéines dont les K5, K1 et K16 montre une expression stable de ces protéines après l'exposition à la FC. En revanche, les K14 et K6 sont significativement augmentées, tandis que la K10 a diminué. Ces observations peuvent expliquer l’hyperplasie observée au niveau des tissus gingivaux des fumeurs, et la fréquence des maladies parodontales. / This research project is aimed to evaluate the effect of long-term exposure to cigarette smoke (CS) on the gingival epithelial cells growth and the expression of different keratins (K). The CS-exposed cells are showing high metabolic activity and cell proliferation as compared to non-exposed cells, suggesting an increase in the cells growth. Importantly, the prolonged exposure to CS was found to decrease Bax/Bcl-2 ratio that indicates the death resistance. Moreover, the gene expression analysis showed that the exposure to CS decreases the mRNA level of K5, K1, K10, and K16; excepting K14 and K6 were showing an increase after a certain exposure period. Interestingly, protein production analysis of K5, K1, and K16 are showing a stable expression after the exposure to CS. In contrast, K14 and K6 are significantly increased, while K10 decreased after CS exposure. These observations suggest an abnormal growth of the gingiva that may lead to the periodontal diseases.

Le tabagisme est un facteur de risque dans le développement des maladies parodontales. Une dérégulation des fonctions ostéoblastiques du parodonte pourrait entrainer des maladies parodontales. Le but de cette étude est d’évaluer les effets de différentes concentrations d’un condensé de fumée de cigarette (CFC) sur l’adhésion, la croissance, la mort cellulaire et la minéralisation des ostéoblastes. Méthode: Différentes techniques ont été utilisées afin d’évaluer les effets du CFC sur l’adhésion, la prolifération, la mort cellulaire ainsi que la minéralisation des ostéoblastes. Résultats: Le CFC a des effets directs sur les ostéoblastes; leurs adhésion et prolifération sont modifiées de façon significative. Une augmentation de la lactate déshydrogénase et une modification du rapport Bax/Bcl2 ont été montrées. Ces effets ont une répercussion sur la minéralisation puisque la formation de nodules osseux est réduite en présence de CFC. Le CFC est nocif pour les ostéoblastes, augmentant le risque de développement d’une maladie parodontale. / Smoking is a risk factor in the development of periodontal disease. Deregulation of osteoblast function could lead to periodontal gum disease. The purpose of this study is to evaluate the effects of different concentrations of cigarette smoke condensate (CFC) on the adhesion, growth, cell death and mineralization of osteoblasts. Method: Various techniques have been used to assess the effects of CFC on the adhesion, proliferation, cell death and mineralization of osteoblasts. Results: The CFC has direct effects on osteoblasts; their adhesion and proliferation are significantly modified. Increased lactate dehydrogenase and a change in the ratio of Bax / Bcl2 were shown. These effects have an impact on bone mineralization. Nodule formation is reduced in the presence of CFC. CFC is harmful to the osteoblasts, increasing the risk of developing periodontal disease.

Nos études ont permis de vérifier l'influence de la fumée de cigarette et de l'exposition aux dérivés du chlore sur la muqueuse bronchique. Nous avons comparé les changements au niveau de la muqueuse bronchique entre des sujets asthmatiques fumeurs et non-fumeurs. Nos résultats suggèrent que le tabagisme chez de jeunes asthmatiques influence le processus inflammatoire en induisant des modifications précoces de la muqueuse bronchique semblables à celles observées dans les premiers stades du développement des maladies pulmonaires obstructives chroniques. Afin d'exposer spécifiquement les cellules épithéliales bronchiques à la fumée de cigarette, nous avons utilisé deux modèles d' exposition: l' extrait de fumée de cigarette (EFC) ainsi que la chambre d' exposition. Nos résultats ont démontré que la production de médiateurs inflammatoires par les cellules épithéliales bronchiques est différente entre les deux modèles d' exposition. Le modèle d'EFC présente plusieurs avantages, nous l'avons donc utilisé afin d'exposer les cellules épithéliales bronchiques contrôles et asthmatiques isolées de rats et de sujets humains. Nos résultats ont démontré que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques produisent des niveaux , différents . de médiateurs inflammatoires et de remodelage comparativement aux cellules contrôles. De plus, l'EFC influençait le patron de production des médiateurs inflammatoires chez les cellules exposées. Nos études suggèrent que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques provenant d'un modèle de rats et de sujets humains conservent in vitro leur phénotype inflammatoire, alors que l'EFC modifiait le profil inflammatoire des cellules épithéliales bronchiques. Nous avons aussi vérifié l'influence des chloramines sur les cellules épithéliales bronchiques. Nous avons élaboré un modèle d' exposition in vitro aux chloramines. Après une exposition simple ou répétée aux dérivés de chlore, il a été impossible d' induire des modifications dans le patron de production de médiateurs impliqués dans l'inflammation et dans le remodelage. Nos résultats suggèrent que les dommages induits aux cellules épithéliales bronchiques à la suite d'expositions aux chloramines n' induisent pas d'inflammation bronchique. Nos études ont permis d'évaluer le rôle des cellules épithéliales bronchiques à la suite d' expositions à des stimuli environnementaux. Nos résultats suggèrent que ces cellules participent à la réponse immune à la suite d' expositions à la fumée de cigarette mais non aux dérivées du chlore.