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

Introduction : La toux est un symptôme fréquent dans l’asthme, en particulier à l’effort mais peu des choses sont connus quant aux mécanismes impliqués. L’objectif de cette étude a été d’établir le rôle de l’exercice dans la modulation du réflexe de toux (RT) sur un modèle de lapin anesthésié en ventilation spontanée, présentant une inflammation éosinophilique des voies aériennes. Méthode : Nous avons étudié 10 lapins sensibilisés à l’ovalbumine (OVA) et 8 lapins contrôles. La réponse ventilatoire à la stimulation mécanique trachéale (ST) a été analysée pour chaque lapin en conditions de repos et à l’exercice pour quantifier l’incidence et la sensibilité de la toux. Le lavage bronchioloalaveolaire (LBA) et le comptage cellulaire a été réalisé pour vérifier la présence d’une inflammation à éosinophiles chez les lapins sensibilisés à l’OVA. Pour reproduire l’exercice, des contractions musculaires au niveau des pattes arrière ont été induites par stimulation électrique (CME). Résultats : Au total, 494 ST ont été réalisées, 261 en repos et 233 à l’exercice. Le taux d’éosinophiles dans le LBA a été retrouvé significativement plus élevé chez les lapins sensibilisés à l’OVA (vs contrôles, p=0.008). La CME a permis une augmentation similaire de l’ordre de 35% de la ventilation minute chez les lapins sensibilisés à l’OVA et chez les lapins contrôles par rapport au repos. La sensibilité du RT a été retrouvée significativement diminuée à l’exercice par rapport au repos pour les lapins contrôles (p=0.0313) contrairement aux lapins sensibilisés à l’OVA pour lesquels elle reste inchangée. Conclusion : Le phénomène de “down-regulation” du RT à l’exercice décrit chez les lapins contrôles n’a pas été observé chez les lapins sensibilisés à l’OVA. D’autres études sont nécessaires afin d’établir le rôle spécifique de l’inflammation bronchique sur la disparition du phénomène de “down-regulation” de la toux à l’exercice chez les patients asthmatiques / Introduction: Cough is a major symptom of asthma frequently experienced during exercise but little is known about interactions between cough and exercise. The goal of our study was to clarify the potential modulation of the cough reflex (CR) by exercise in a spontaneously breathing anaesthetized animal model of airway eosinophilic inflammation. Materials & methods: Ten ovalbumin (OVA) sensitized rabbits and 8 controls were studied. The ventilatory response to direct (TS) performed both at rest and during exercise was determined to quantify the incidence and the sensitivity of the CR. Broncho-alveolar lavages (BAL) and cell counts were performed to assess the level of the airway inflammation following OVA-induced sensitization. Exercise was mimicked by electrically induced hind limb muscular contractions (EMC). Results: Among 494 TS were performed, 261 at rest and 233 at exercise. The OVA sensitized rabbits have a higher level of eosinophil (p=0.008) in BAL. EMC increased minute ventilation by 36% in OVA rabbits vs 35% in control rabbits, compared to rest values. The sensitivity of the CR decreased during exercise compared to baseline in control rabbits (p=0.0313) while it remained unchanged in OVA rabbits. Conclusion: The down-regulation of the CR during exercise in control rabbits was abolished in OVA rabbits. The precise role of airway inflammation in this lack of CR downregulation needs to be further investigated but it might contribute to the exercise-induced cough in asthmatics

Les dépenses de santé augmentent continuellement année après année et prennent une grande partie du budget d’un pays. Pendant les soins médicaux, les signes vitaux, tels que le rythme cardiaque et la respiration, sont des paramètres clés qui sont surveillés en permanence. La toux est un indicateur important de plusieurs problèmes comme la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), et c’est aussi la principale raison pour laquelle les patients consultent un médecin. En fait, c’est un mécanisme de défense pulmonaire des voies respiratoires qui permet l’expulsion de substances indésirables et irritantes. Les capteurs de corps sans fil sont de plus en plus utilisés par les cliniciens et les chercheurs, dans un large éventail d’applications telles que le sport, l’ingénierie spatiale et la médecine. La surveillance des signes vitaux en temps réel peut considérablement augmenter la précision du diagnostic et peut permettre des méthodes de guérison automatiques, par exemple, la détection et l’arrêt des crises d’épilepsie ou de narcolepsie. Les paramètres respiratoires sont essentiels en oxygénothérapie, en milieu hospitalier et en surveillance ambulatoire, tandis que l’évaluation de la sévérité de la toux est essentielle pour traiter plusieurs maladies, comme la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO). Dans cette thèse, un système de surveillance respiratoire sans fil de faible puissance avec détection de la toux est présenté. Ce système utilise des capteurs multimodaux, portables et sans-fils, conçus à l’aide de composants conventionnels disponibles dans le commerce. Ces capteurs portables utilisent une unité de mesure inertielle à 9 axes de faible puissance pour mesurer la fréquence respiratoire, et un microphone MEMS pour effectuer la détection de la toux. L’architecture de chaque capteur sans fil est présentée. De plus, les résultats montrent que le capteur à petite taille de 26,67 x 65,53 mm² consomme environ 12 à 16,2 mA et peut durer au moins 6 heures avec une batterie lithium-ion miniature de 100 mA. L’unité d’acquisition, l’unité de communication sans fil et les algorithmes de traitement de données sont décrits. Les performances du réseau de capteurs sont présentées pour des tests expérimentaux en comparant avec la pléthysmographie d’inductance respiratoire. / Health care expenses are continuously increasing year after year and taking a large part of a country’s budget. During medical care, vital signs, such as heart and breathing rates, are key parameters that are continuously monitored. Coughing is a prominent indicator of several problems such as COPD, and it is also the main reason for why patients seek medical advice. In fact, it is a pulmonary defense mechanism of the respiratory tract that allows the expulsion of undesirable and irritating substances. Wireless body sensors are increasingly used by clinicians and researchers, in a wide range of applications such as sports, space engineering and medicine. Monitoring vital signs in real time can dramatically increase diagnosis accuracy and enable automatic curing procedures, e.g. detect and stop epilepsy or narcolepsy seizures. Breathing parameters are critical in oxygen therapy, hospital and ambulatory monitoring, while the assessment of cough severity is essential when dealing with several diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). In this thesis, a low-power wireless respiratory monitoring system with cough detection is proposed to measure the breathing rate and the frequency of coughing. This system uses wearable wireless multimodal patch sensors, designed using off the shelf components. These wearable sensors use a low-power 9-axis inertial measurement unit to measure the respiratory frequency, and a MEMs microphone to perform cough detection. The architecture of each wireless patch-sensor is presented. In fact, the results show that the small 26.67 x 65.53 mm² patch-sensor consumes around 12 to 16.2 mA, and can last at least 6 hours with a miniature 100 mA lithium ion battery. The acquisition unit, the wireless communication unit and the data processing algorithms are described. The proposed network performance is presented for experimental tests with a freely behaving user in parallel with the gold standard respiratory inductance plethysmography

Les athlètes, particulièrement ceux impliqués dans des sports d’endurance et ceux en contact avec des allergènes, des polluants et d’autres irritants présents dans l’air, sont plus à risque de développer des troubles respiratoires. En effet, ces athlètes d’élite sont couramment aux prises avec des symptômes respiratoires incommodants, semblables à ceux perçus par les asthmatiques (toux, sillements, essoufflement exagéré, oppression thoracique, sécrétions bronchiques), qui peuvent nuire à leurs performances sportives. La toux est un symptôme respiratoire fréquemment rapporté par les athlètes d’air froid. De courte ou de longue durée, elle survient habituellement après l’effort. Ce symptôme peut apparaître en réponse à différents facteurs environnementaux (air froid, allergènes, polluants, etc.) et physiologiques (bronchoconstriction, reflux gastro-oesophagien, infection respiratoire, etc.). Dans un premier temps, une introduction portera sur les effets directs et indirects de l’air froid sur la fonction respiratoire, les principales causes de la toux et les stratégies pour réduire les impacts de l’entraînement en air froid chez les athlètes d’hiver. Dans un second temps, une première étude portant sur la caractérisation des athlètes de ski de fond rapportant une toux induite par l’exercice sera présentée. Les résultats obtenus ont démontré que malgré leur prévalence élevée, l'asthme, la rhinite et l’atopie ne semblent pas être les principaux facteurs impliqués dans la toux induite par l’exercice chez les athlètes d'hiver. De plus, il a été observé que cette toux n’est pas causée par le reflux gastro-oesophagien ou une bronchoconstriction. Dans un troisième temps, une autre étude a démontré que l'inhalation d'ipratropium, un anticholinergique, ne permet pas de réduire l’intensité et le nombre de toux de manière significative après l’exercice en air froid, quoiqu’une forte hétérogénéité des réponses ait été observée. Par ailleurs, l'ipratropium ne semble pas influencer la perception de la toux après l'exercice.

Contexte – La stimulation de la muqueuse trachéale peut provoquer une réponse défensive à type de toux. La finalité de cette réponse est la protection des voies aériennes via la clairance du mucus et des particules déposées au sein de l’arbre trachéo-bronchique. La stimulation de la muqueuse nasale est à l’origine de réponses défensives n’incluant toutefois pas la toux. La modulation de la toux suggère de possibles interactions centrales des afférences provenant de localisations anatomiques distinctes. Objectif – Déterminer si une stimulation trachéale mécanique discriminante est capable de provoquer une toux lors d’une apnée provoquée par l’instillation nasale d’eau distillée. Méthodes – Douze lapins anesthésiés et trachéotomisés ont été étudiés. Les stimulations trachéales mécaniques ont été réalisées dans 3 conditions : contrôle, après instillation nasale de sérum physiologique, et lors d’apnée suite à l’instillation d’eau distillée. Résultats – Les paramètres ventilatoires de références ne sont pas différents dans les 3 conditions. Un total de 171 stimulations trachéales a été réalisé. Lors de l’apnée, 81% des réponses sont des réflexes expiratoires et le pic de débit expiré est inférieur (p < 0.0001) à celui observé dans les conditions contrôle et sérum physiologique. L’incidence des réponses comprenant un réflexe de toux est plus faible (p < 0,0001) en cas d’instillation d’eau distillée que dans les 2 autres conditions.Conclusion – La stimulation nasale par l’eau distillée désensibilise les réflexes de défense respiratoire faisant suite à une stimulation trachéale mécanique / Context - Cough may be triggered by irritation of afferents located in the airway mucosa. Primary role is to expel inhaled foreign matter from the lungs or clear the airways of endogenous mucus. Stimulation of the nasal mucosa provokes defensive responses but not cough. The ‘cough center’ can be tuned by various afferent inputs, suggesting possible interactions at a central level of neural pathways originating from distant anatomical sites. Objective - The present study was designed to determine whether brief mechanical stimulation of the trachea could trigger cough during apnoea elicited by nasal instillation of water. Method - Twelve anesthetized, tracheotomized rabbits were studied. Mechanical stimulation of the trachea was performed under 3 conditions: baseline control, after instillation of saline into the nose and during apnoea following instillation of water. Results - Baseline breathing pattern did not differ between the 3 conditions. In a series of 171 stimulations, expiration reflex occurred in 81% of stimulations during apnoea with a significantly (p < 0.0001) lower peak expiratory flow than at baseline or during saline instillation. The incidence of responses comprising a cough reflex was also lower during water instillation than at either baseline or with saline (p < 0.0001). Conclusion - These results indicate that stimulation of nasal afferents with distilled water likely down-regulates cough

Chez les patients avec maladies neuromusculaires (MNM) ou lésions médullaires, les modifications musculaires et squelettiques perturbent le mécanisme de toux. Les in-exsufflations mécaniques (IE-M) et les hyper-insufflations (H-I) constituent une aide instrumentale pour avoir une toux plus efficace. En France, ces dispositifs médicaux (DM) sont remboursés via des forfaits de location avec prestations de services. Cette thèse a pour objectif d'étudier le bénéfice clinique des IE-M et H-I par l'évaluation : 1) du niveau de preuve disponible via une revue systématique, 2) de leurs modalités de remboursement en France, via la constitution d'un groupe de travail, puis à l'international, via une enquête auprès du réseau international des agences d'évaluation, et, 3) des populations éligibles à ces DM via l'exploitation des bases administratives. Notre revue systématique souligne l'absence de donnée fiable disponible sur les IE-M utilisées chez les patients avec MNM. Elle rend compte de la particularité française d'utiliser des H-I. Malgré le faible niveau de preuves, le contraste avec la pratique des professionnels de santé qui considèrent ces DM efficaces et souhaitent le maintien du remboursement, peut s'expliquer par le peu d'alternatives disponibles et la possibilité d'utiliser ces DM non invasifs à domicile. Il s'agit de la seule évaluation de ces DM menée par une agence. La population éligible aux IE-M et H-I a été estimée à 3 100 par an. Ce travail encourage d'autres recherches pour assurer le meilleur traitement pour les patients comme les essais contrôlés randomisés (bien que difficiles en population rare) ou d'explorer d'autres modèles (essais randomisés par groupes) / Patients with neuromuscular disease (NMD) or spinal cord injury suffered from muscle and skeletal changes which impair cough mechanism. Mechanical in-exsufflations (MI-E) and Intermittent Positive Pressure Breathing (IPPB) are instrumental methods used for having a more effective cough. In France, theses medical devices (MD) are available to rent on a weekly fee schedule including associated services.This thesis aimed to study the clinical benefit of MI-E and IPPB by assessing: 1) the level of evidence available through a systematic review, 2) reimbursement arrangements in France, through the set-up of a multidisciplinary working group, and then internationally, through a survey of the International Network of Agencies for Health Technology Assessment, and, 3) the patient population treated with these MD through public databases’ queries.Our systematic review points lack of reliable data available on the use of MI-E in patients with NMD. It highlights the French particularity of using IPPB. The scientific evidence does not support the use of these MD but healthcare professionals are faced with the reality of medical practice. They consider these MD effective and want to keep their refund. This can be explained by the few available alternatives and the home-used possibility of these non-invasive MD. This is the only assessment of these MD conducted by an agency. The patient population treated with MI-E and IPPB has been estimated at 3 100 per year.This work stresses the need for further research to ensure best treatment for the patients such as randomized controlled trials (although difficult in a rare population) or explore other designs (cluster randomized trials).

Le paludisme, la tuberculose et les infections respiratoires aiguës constituent un enjeu majeur de santé publique à Madagascar, les deux premières de ces maladies faisant l’objet de programmes nationaux de lutte largement inspirés et financés par des organisations internationales. Les méthodes diagnostiques, thérapeutiques et de prévention recommandées officiellement dans le système de santé conventionnel sont standardisées et reposent sur un corpus de connaissances scientifiques solidement établi. Parmi d’autres maladies, elles font explicitement partie des cibles des objectifs du développement durable (ODD). Pour les atteindre, les nations unies recommandent la mise en œuvre d’une Couverture Sanitaire Universelle (CSU). Madagascar a adopté les ODD et s’est engagé dans la voie de la mise en œuvre d’une CSU. Ces travaux sur le paludisme, la tuberculose et les infections respiratoires aiguës ont été menés dans le cadre de cette thèse de sociologie, en utilisant une approche qualitative (auprès de 83 individus) et quantitative (auprès d’environ 26.000 personnes interrogées, par enquêtes en populations), sur plusieurs terrains de Madagascar, impliquant des soignants, des soignés et des acteurs institutionnels. L’acceptation et la mise en œuvre des méthodes de prise en charge des maladies dépendent de facteurs logistiques et organisationnels, mais aussi des croyances et pratiques adoptées par les individus, les familles et les groupes sociaux ou professionnels. En pratique, les obstacles sont nombreux sur la voie d’un accès effectif des populations aux soins contre les maladies ciblées par les ODD et la CSU, y compris celles faisant déjà l’objet de programmes de lutte verticaux et soutenus internationalement. Les éléments représentatifs des zones étudiées dans cette thèse apportent un éclairage qui peut être utile pour la mise en œuvre d’une CSU à l’échelle du pays. Ils révèlent aussi les défis, pas seulement financiers, qui restent à surmonter. / Malaria, tuberculosis and acute respiratory infections constitute a major public health issue in Madagascar, the first two of which are the subject of national control programs largely inspired and financed by international organizations. The diagnostic, therapeutic and preventive methods recommended officially in the conventional health system are standardized and are based on a solid corpus of scientific knowledge. Among other diseases, they are explicitly targeted by the universal sustainable development goals (SDG). To reach them, the United nations recommend the implementation of an universal health coverage (UHC). Madagascar has adopted the SDG and is committed to the implementation of a UHC. The acceptance and implementation of these disease management methods depend on logistical and organizational factors, but also on the beliefs and practices of individuals, families and social or professional groups. In practice, there are many obstacles in the way of effective access to health care for diseases targeted by SDG and UHC, including those already covered by vertical and internationally supported control programs. These works on malaria, tuberculosis and acute respiratory infections were carried out within the framework of this sociological thesis, using a qualitative methods (among 83 individuals) and quantitative methods (with about 26,000 people interviewed), by population surveys, on several fields in Madagascar, involving caregivers, cared population and institutional actors. The acceptance and implementation of these disease management methods depend on logistical and organizational factors, but also on the beliefs and practices of individuals, families and social or professional groups. In practice, there are many obstacles in the way of effective access to health care for diseases targeted by SDGs and UHC, including those already covered by vertical and internationally supported control programs. The representative elements of the studied zones of Madagascar presented in this thesis provide an insight that could be useful for the implementation of a CSU across the country. They also reveal the challenges, not just financial, that remain to be overcome.

The original work presented in this thesis investigates some of the mechanisms that may be responsible for the aetiology of altitude-related cough. Particular attention is paid to its relationship to the long recognised, but poorly understood, changes in lung volumes that occur on ascent to altitude. The literature relevant to this thesis is reviewed in Chapter 1.<p><p>Widespread reports have long existed of a debilitating cough affecting visitors to high altitude that can incapacitate the sufferer and, on occasions, be severe enough to cause rib fractures (22, 34, 35). The prevalence of cough at altitude has been estimated to be between 22 and 42% at between 4200 and 4900 m in the Everest region of Nepal (10, 29). Traditionally the cough was attributed to the inspiration of the cold, dry air characteristic of the high altitude environment (37) but no attempts were made to confirm this aetiology. In the first formal study of cough at high altitude, nocturnal cough frequency was found to increase with increasing altitude during a trek to Everest Base Camp (5300 m) and massively so in 3 climbers on whom recordings were made up to 7000 m on Everest (8). After 9 days at 5300 m the citric acid cough threshold, a measure of the sensitivity of the cough reflex arc, was significantly reduced compared with both sea level and arrival at 5300 m.<p><p>During Operation Everest II, a simulated climb of Mount Everest in a hypobaric chamber, the majority of the subjects were troubled above 7000 m by pain and dryness in the throat and an irritating cough despite the chamber being maintained at a relative humidity of between 72 and 82% and a temperature of 23ºC (18). This argued against the widely held view that altitude-related cough was due to the inspiration of cold, dry air. <p><p>In the next major hypobaric chamber study, Operation Everest III, nocturnal cough frequency and citric acid cough threshold were measured on the 8 subjects in the study. The chamber temperature was maintained between 18 and 24ºC and relative humidity between 30 and 60% (24). This work is presented in Chapter 2 and, demonstrated an increase in nocturnal cough frequency with increasing altitude which immediately returned to control values on descent to sea level. Citric acid cough threshold was reduced at 8000 m compared to both sea level and 5000 m values. Changes in citric acid cough threshold at lower altitudes may not have been detected because of the constraints on subject numbers in the chamber. The study still however demonstrated an increase in clinical cough and a reduction in the citric acid cough threshold at extreme altitude, despite controlled environmental conditions, and thus refuted the long held belief that altitude-related cough is solely due to the inspiration of cold, dry air. <p><p>If altitude-related cough is not simply due to the inspiration of cold, dry air, other possible aetiologies are:<p>•\ / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La santé respiratoire a été identifiée comme thème prioritaire par les communautés inuites du Nunavik pour l'enquête de santé Qanuilirpitaa? 2017, une enquête transversale populationnelle à laquelle ont participé 1 326 résidents des quatorze communautés du Nunavik. Enchâssé dans cette enquête, ce projet vise à décrire la santé respiratoire par un ensemble d'indicateurs et à identifier ses principaux déterminants au sein de la population inuite âgée de 16 ans et plus. Il constitue une analyse des données recueillies par des questionnaire, des tests de fonction pulmonaire, la revue des dossiers médicaux, des mesures anthropométriques et des tests de laboratoire. Outre les analyses descriptives, des modèles de régression logistique permettent d'examiner les associations entre trois indicateurs de santé respiratoire (wheezing¹ , toux chronique et obstruction bronchique) et une variété de facteurs biologiques, comportementaux, nutritionnels, environnementaux et sociaux. Certains facteurs propres au contexte du Nunavik sont explorés en plus des facteurs de risque reconnus de maladies respiratoires. Les analyses sont différenciées selon l'âge et le sexe. Des analyses supplémentaires évaluent l'impact des conditions respiratoires sur la qualité de vie et vérifient l'impact des critères d'obstruction bronchique utilisés (limite inférieure de la normale versus ratio fixe). La vaste majorité de la population (83%) présente une fonction pulmonaire normale, tandis que 17% présentent une obstruction bronchique, surtout légère. La majorité de la population ne rapporte pas de dyspnée (80%), de toux chronique (79%), d'expectorations chroniques (77%), de wheezing dans la dernière année (73%) ou de symptômes de bronchite chronique (95%). Le wheezing était nettement plus fréquent que l'asthme diagnostiqué. L'utilisation de médicaments pour la MPOC ou l'asthme étaient plutôt rares comparativement aux symptômes respiratoires. Les jeunes adultes sont également concernés par la santé respiratoire, puisque plusieurs indicateurs d'altérations respiratoires étaient aussi fréquents chez les jeunes que chez les adultes plus âgés (par exemple, le wheezing, expectorations chroniques, l'essoufflement et l'obstruction bronchique). Peu de différences sont observées entre les sexes, à l'exception d'une prévalence nettement plus élevée d'obstruction bronchique chez les hommes, qui s'atténue grandement après l'ajustement pour les facteurs étudiés. Même si la grande majorité de la population du Nunavik a une bonne santé respiratoire, une proportion tout de même significative présente de l'obstruction bronchique ou des symptômes respiratoires. Dépendamment des indicateurs, cette proportion semble au moins aussi grande que dans le reste du Canada ou que dans les pays ayant les plus fortes prévalences, ce qui est cohérent avec les données de mortalités et d'hospitalisation pour cause respiratoire au Nunavik. Le tabagisme, qui touche 72% de la population de 16 ans et plus, et l'insécurité alimentaire, vécue par 67% de la population, sont clairement ressortis parmi les principaux facteurs associés à la santé respiratoire. Le wheezing, la toux chronique et/ou l'obstruction bronchique semblaient aussi liés aux infections respiratoires dans l'enfance, à la sensibilisation allergique aux chiens, au surpeuplement des logements, aux logements ayant besoin de réparations majeures, à l'obésité ou au faible poids. Chez les jeunes adultes et chez les femmes, on remarque des associations avec la consommation régulière de cannabis ou le fait d'avoir déjà inhalé des solvants de manière récréative. Participer à des activités traditionnelles, aller souvent dans la nature ou avoir complété des études secondaires ou post-secondaires semblaient plutôt protecteurs. Bien que les résultats varient selon les indicateurs, le sexe et l'âge, les tendances générales sont cohérentes avec la littérature scientifique sur la santé respiratoire et sur les déterminants sociaux de la santé. Ce portrait fournit donc des données pouvant guider les interventions de santé publique, l'organisation des services de santé et la recherche future afin d'améliorer les conditions de vie influençant la santé respiratoire, de prévenir les maladies respiratoires et le tabagisme et de favoriser l'accès à des soins primaires culturellement adaptés pour les maladies respiratoires. ¹{Aussi appelé « sibilances ». Le terme wheezing, issu de l’anglais, est aussi utilisé en français dans le domaine médical et sera utilisé dans ce mémoire bilingue.}