L'infiltration d'éosinophiles dans la muqueuse bronchique est caractéristique dans l'asthme. Pour passer du sang vers la muqueuse bronchique, l'éosinophile doit sécréter des proteases qui digéreront les protéines de la matrice extracellulaire ainsi que la membrane basale des vaisseaux sanguins. L'acide 5-oxo-6,8,11,14-éicosatétraénoïque, un lipide bioactif, provoque une transmigration des éosinophiles en activant la sécrétion de plusieurs proteases dont la matrix metalloproteinase (MMP)-9 ainsi que l'urokinase et la plasmine, deux proteases du système plasminogène/plasmine. Il active la sécrétion de la MMP-9 via la voie signalétique extracellular signal-regulated kinase (ERK)-1/2. De plus, il est décrit que l'effet de ERK-1/2 sur la migration diminue en absence du système plasminogène/plasmine. Cette étude porte sur les interactions entre les différentes protéases impliquées lors de la migration du 5-oxo-ETE, plus précisément, la capacité de l'urokinase plasminogen activator (uPA) et de la plasmine à augmenter la sécrétion de MMP-9. Elle traite également de l'implication de la voie signalétique des ERK-1/2 dans la sécrétion de la MMP-9. Elle confirme que l'uPA et de la plasmine peuvent induire la sécrétion de la MMP-9. Elle valide également l'implication de la voie signalétique des ERK-1/2 lors de ce phénomène.

L'obésité prédispose à plusieurs problèmes de santé dont l'asthme fait maintenant partie. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l'obésité et l'asthme seront successivement définis. Les études portant sur l'incidence de l'asthme en présence d'obésité seront détaillées. Les caractéristiques de l'asthme chez la personne obèse seront ensuite revues. Enfin, les mécanismes physiopathologiques par lesquels l'obésité pourrait mener à l'asthme seront énumérés, en insistant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine. Le deuxième chapitre fera état d'une étude effectuée chez 88 sujets asthmatiques obèses et non-obèses visant à déterminer si les sujets obèses présentent un phénotype d'asthme différent. Le troisième chapitre présentera une étude portant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine dans l'asthme chez la personne obèse. Il apportera des données nouvelles concernant la présence de leptine au niveau des voies respiratoires. Quelques éléments de prise en charge de l'asthmatique obèse seront amenés dans la conclusion.

L'asthme est une maladie respiratoire chronique à trait complexe, c'est-à-dire possédant une composante génétique et une composante environnementale. Plusieurs gènes ont démontré leur implication dans la physiopathologie, mais une part de l'héritabilité de la maladie est toujours manquante. L’épigénétique pourrait contribuer à documenter une fraction de cette héritabilité. Parmi les gènes associés à l’asthme, la majorité exerce des fonctions connues qui sont reliées à l’activité de certaines cellules impliquées dans la physiopathologie du trait notamment la cellule épithéliale bronchique qui forme la première barrière contre les allergènes et les pathogènes de l'environnement. Ce type cellulaire est aussi reconnu pour sa composante immunologique puisqu'il peut sécréter des médiateurs de l'inflammation dont l'interleukine (IL) 33, l’un des gènes les plus rapportés comme étant associés à l’asthme. L’objectif du présent projet était d’évaluer l’impact de la méthylation de l’IL33 et de deux autres gènes de sa voie biologique (interleukin-1 receptor like 1 (IL1RL1) et éotaxine-3 (CCL26)) dans des cellules épithéliales bronchiques isolées de biopsies bronchiques d’individus asthmatiques. Ainsi, la méthylation de l'ADN a été mesurée chez 10 individus asthmatiques et 10 individus sains. Les promoteurs des gènes IL33 et CCL26 ont démontré un niveau de méthylation plus faible chez les personnes asthmatiques (Δβ=15%, p=0,005; Δβ=5%, p=0,009). Il a aussi été possible d'observer une expression génique plus élevée de CCL26 chez les individus asthmatiques (augmentation de 1,5 fois; p=0,04) et une tendance semblable pour les deux autres gènes malgré une absence de significativité (IL33 : augmentation de 4,3 fois; p=0,09; IL1RL1: augmentation de 1,5 fois; p=0,06), ce qui est en accord avec les résultats de méthylation. Finalement, le séquençage d'IL33 et de CCL26 a permis d'identifier 12 polymorphismes (SNP) dont trois d'entre eux étaient associés à une différence de méthylation pour le gène IL33 (Δβ=14%, p=0,05). Les résultats obtenus démontrent l'importance d'étudier le patron de méthylation des gènes associés au trait et de faire le lien de celui-ci avec la structure génétique des gènes ciblés afin de contribuer à documenter une partie de l’héritabilité inexpliquée de l’asthme.

Comprendre et mieux définir la pathophysiologie de l'asthme est essentiel au développement de traitements plus efficaces. L'hyperréactivité bronchique et le tonus élevé du muscle lisse entourant les voies respiratoires sont deux caractéristiques majeures de l'asthme. Si une causalité existe entre ces caractéristiques, elle demeure encore inconnue. Le travail présenté dans ce Mémoire décrit comment un tonus, induit par un spasmogène, affecte la réactivité bronchique à une bronchoprovocation in vivo chez la souris. La capacité contractile de trachées murines excisées a aussi été mesurée afin d'évaluer si la réponse obtenue in vivo implique le muscle lisse. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent qu'in vivo, les souris exposées à un tonus voient leur réactivité bronchique augmenter en réponse à une dose d'un spasmogène, comparées aux souris contrôles. Les résultats démontrent également que la réponse obtenue est causée, du moins en partie, par une augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. Suite à ces résultats, les mécanismes moléculaires possiblement impliqués dans le gain de force induit par le tonus ont été investigués. L'hypothèse est que les voies de signalisation en aval de l'activation des récepteurs couplés aux protéines G sont responsables de l'augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. L'inhibition de la polymérisation de l'actine, l'activation de la chaîne légère de myosine, l'activation de protéines G et l'inhibition des protéines kinases activées par les mitogènes ont donc été évaluées. Les résultats démontrent qu'aucune des voies de signalisation étudiées est impliquée dans le gain de force du muscle lisse provoqué par un tonus induit par la présence continue d'un spasmogène. Ces résultats démontrent la complexité que représente la recherche des mécanismes moléculaires du gain de force et que cette recherche doit être plus approfondie. / To understand and better define the pathophysiology of asthma is essential for the development of more effective treatments. Airway hyperresponsiveness and an elevated airway smooth muscle tone are two common features of asthma. Whether causality exists between these two characteristics is unknown. The work presented in this Master's thesis describes how a tone induced by a spasmogen affects airway responsiveness in vivo in mice to a spasmogenic challenge. The contractile capacity of excised murine tracheas was also measured to evaluate whether the obtained response in vivo involved airway smooth muscle. The results presented in this Master's thesis demonstrate that mice exposed to tone in vivo have an increased response to a high dose of a spasmogen, compared to control mice. The results also show that this response is caused, at least partly, by an increase in airway smooth muscle contractile capacity. Following these results, molecular mechanisms possibly involved in the gain in force induced by tone were investigated. It was hypothesized that signaling pathways downstream of G protein-coupled receptors were responsible for the increase in airway smooth muscle contractile capacity. Therefore, the inhibition of actin polymerization, the activation of myosin lightchain, the activation of G proteins, and the inhibition of mitogen-activated protein kinases were evaluated to assess whether they mediate the gain in force induced by tone. The results show that none of the pathways studied were implicated in the gain in force induced by tone elicited by the continuous presence of a spasmogen. These latter results demonstrate that the mechanisms leading to a gain in airway smooth muscle force following an induced tone are complex and will require further investigation.

Notre laboratoire a préalablement démontré que les macrophages alvéolaires de rat allergique, lorsque cultivés 18 h ex vivo et réinstillés dans les poumons d'un rat allergique et dépiété de ses propres macrophages alvéolaires, inhibent l'hyperréactivité bronchique de ce rat receveur à la suite d'une stimulation allergénique. Le présent projet avait pour but d'identifier les mécanismes par lesquels la culture cellulaire conférait cette propriété de protection contre l'hyperréactivité bronchique. La production de cytokines par les macrophages alvéolaires, cultivés ou non, a été mesurée par PCR multiplex. Le nombre de cellules et le niveau de cytokines dans les lavages bronchoalvéolaires ont été mesurés chez des rats ayant reçu des macrophages alvéolaires fraîchement isolés et chez des rats ayant reçu des macrophages alvéolaires cultivés pendant 18 h. À la lumière des résultats obtenus, ce projet démontre que le mécanisme probablement sous-jacent à cette inhibition de l'hyperréactivité bronchique est lié à l'augmentation de la production de cytokines de type Th 1.

L'asthme est une pathologie inflammatoire de type TH2 caractérisée par une éosinophilie sanguine et bronchique, toutefois le rôle précis de l'éosinophile reste à définir. Premièrement, nous avons démontré que les éosinophiles sanguins expriment de façon transitoire le Fc?RIII (CD16), un récepteur d'IgG, lors de la crise asthmatique. Nous avons observé que l'IL-2 et les complexes immuns IgG favorisent l'expression de surface du CD16. Nous avons également trouvé que le rapport des IgG spécifiques pour les allergènes sur les IgE totaux corrèle avec l'expression du CD16 lors d'une crise d'asthme et que les éosinophiles sanguins CD16+ présentent un plus faible niveau d'IL-12 intracellulaire. Finalement, nous avons démontré que lL-12 est une cytokine régulatrice pour l'éosinophile, elle réduit sa capacité de migration et de dégranulation mais n'affecte pas sa viabilité. Ces études démontrent que des facteurs normalement associés à la réponse de type TH1 jouent un rôle dans l'activité biologique de l'éosinophile dans un contexte d'asthme.

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de l'Université Laval comme exigence partielle du programme de maîtrise en médecine expérimentale offert à l'Université du Québec à Chicoutimi en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université Laval pour l'obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)" / Les gènes ayant une activité biologique en lien avec le gène du récepteur de type 2 de l’interleukine 1 (IL1R2) sont des déterminants génétiques de l’asthme allergique L’asthme est une maladie chronique des voies respiratoires qui se traduit par une hyperactivité, une obstruction bronchique et un remodelage. Plusieurs facteurs génétiques et environnementaux sous-tendent le développement de cette maladie. En effet, plus de 300 gènes ont été jusqu’à présent associés à l’asthme. Dans ce mémoire, il sera question de certains de ces gènes associés avec les phénotypes reliés à l’asthme et qui sont en lien avec les activités du gène du récepteur de type 2 de l’interleukine 1 (IL1R2). Le gène IL1R2 est différemment exprimé dans les biopsies bronchiques de sujets asthmatiques allergiques comparativement aux sujets témoins et a également été associé avec l'atopie. Un criblage pangénomique (GWAS) a été réalisé sur cinq études d ’asthme indépendantes (SLSJ, EGEA, CAPPS, SAGE et BUSSELTON) afin d ’identifier des polymorphismes associés aux différents phénotypes reliés à l’asthme. Sept gènes ont été associés: beta-site APPcleaving enzyme-1 (BACE1) et la métalloprotéinase 2 (MMP2) avec l’asthme et l’asthme allergique, spleen focus form ing virus proviral integration oncogene (S P Il) avec l’atopie et l’asthme atopique, endoplasmic reticulum aminopeptidase (ERAP1) avec l’asthme allergique, interleukin 1 receptor accessory protein (IL1RAP) et interleukin 1 alpha (ILIA) avec l ’atopie, et le gène interleukin 1 receptor type 1 (IL1R1) avec l ’asthme, l’atopie et l’asthme allergique. Ces résultats soulignent l’importance du rôle &IL1R2 dans l’asthme et suggèrent qu’il serait pertinent de mieux caractériser sa voie biologique à l’aide d ’études génétiques fonctionnelles afin d’avoir une meilleure connaissance du rôle &IL1R2 dans la physiopathologie de l’asthme.

L’environnement pulmonaire est en contact constant avec des agressions extérieures qui peuvent causer une inflammation pulmonaire. Cette inflammation peut être aigüe ou chronique et elle est caractérisée par plusieurs types de cellules immunitaires. Ces cellules expriment à leur surface plusieurs molécules qui sont essentielles à leur fonctionnement. Les rôles de certaines molécules dont le CD103 et le CD34 demeurent très peu étudiés. Les cellules dendritiques (DCs) CD103+ résident au poumon et y exercent plusieurs fonctions régulatrices et inflammatoires. Notre équipe a démontré que la présence de lipopolysaccharide ou de facteur de nécrose tumorale (TNF) empêche l’augmentation du CD103 par le facteur de stimulation des colonies de granulocytes et de macrophages. Toutefois, l’impact de la modulation de l’expression du CD103 sur les fonctions des DCs demeure inconnu. L’asthme est caractérisé par une hyperréactivité bronchique (HRB) qui consiste en une réactivité exagérée du système respiratoire en réponse à divers broncho-constricteurs. Les mastocytes et éosinophiles sont centraux dans le développement de l’asthme. Le CD34 est exprimée par ces cellules et il est impliqué dans la pathologie de l’asthme puisque les souris Cd34-/- démontrent une perte d’HRB en contexte d’asthme. Cependant, l’impact du CD34 sur la fonction de dégranulation des mastocytes et des éosinophiles dans l’asthme reste inconnu. Les objectifs principaux de ce projet étaient de déterminer l’impact de la modulation de l’expression du CD103 sur certaines fonctions des DCs dans l’immunité innée et de déterminer l’influence de l’expression du CD34 sur certaines fonctions des mastocytes et des éosinophiles dans l’immunité de l’asthme. Des marqueurs de fonctions ont été analysés par cytométrie en flux à la suite de la modulation du CD103. Les fonctions qui ont été analysées sont la capacité d’activer les lymphocytes T, la migration et l’adhésion à l’épithélium. La modulation du CD103 altère l’expression de l’E-Cadhérine ce qui favorise une population activée et non adhérente. L’impact du CD34 sur la dégranulation des mastocytes et des éosinophiles a été étudié à l’aide de souris Cd34-/- et de cultures dérivées de la moelle osseuse. Le CD34 influence la dégranulation des mastocytes et semble affecter la production de certains lipides. En conclusion, l’impact de la modulation du CD103 sur l’adhésion des DCs pourra être utilisé dans différents contextes comme les infections et le cancer et le CD34 semble une cible intéressante dans le traitement de l’asthme puisqu’il est impliqué dans plusieurs composantes de l’asthme, dont l’hyperréactivité et l’inflammation chronique.

L’asthme allergique est caractérisé par une inflammation, un remodelage bronchique et une hyperréactivité bronchique (HRB). L’infiltration de fibrocytes, précurseurs des cellules musculaires lisses (CML) et exprimant le CD34, participe à l’hyperplasie du muscle lisse, cause potentielle de l’HRB. Cependant, l’expression du CD34 sur les CML ainsi que son rôle dans leur contraction et la réactivité du système respiratoire (SR) n’ont jamais été étudiés. L’objectif principal de ce projet était d’étudier le rôle du CD34 sur la contractilité des CML et la réactivité du SR dans l’asthme. Une perte de réactivité a été observée chez les souris Cd34-/- dans un modèle d’asthme. Celle-ci n’est pas reliée à une différence de la capacité contractile des CML en l’absence du CD34. Elle semble plutôt influencée par une altération des éléments non-contractiles tels que la production de mucines. Bref, cette étude a permis d’étudier l’importance de l’expression du CD34 dans le développement de l’HRB. / Allergic asthma is a chronic pulmonary disorder characterized by airway inflammation, airway remodeling and airway hyperresponsiveness (AHR). Hyperplasia of smooth muscle cells (SMCs) (potential mechanism of AHR) is influenced by CD34+ fibrocytes, which are known as smooth muscle precursors. However, CD34 expression on SMCs and its role on SMCs contractility have never been studied. The principal aim of this thesis was to study the role of CD34 on SMCs contractility and airway reactivity in the context of allergic asthma. In a mouse model of allergic asthma, a loss of airway reactivity was observed in sensitized Cd34-/- mice, which was not caused by alterations in the contractile capacity of SMCs. Instead, non-contractile elements (such as mucin production) seemed to be involved in this phenotype. Briefly, this study shows the importance of CD34 expression in the development of AHR associated with asthma.

Les prévalences d'asthme et d'hyperréactivité bronchique sont élevées chez les sportifs d'endurance. Une prise en charge adéquate, à l'aide de bonnes méthodes diagnostiques et d'un suivi adéquat, est essentielle dans cette population. L'hyperventilation eucapnique et la provocation bronchique à la métacholine sont couramment utilisées pour évaluer la réactivité bronchique des athlètes. Dans une optique de procéder à une évaluation optimale de leur fonction respiratoire, nous avons vérifié si le fait de procéder à ces deux provocations bronchiques l'une à la suite de l'autre pouvait influencer le résultat à la seconde. Nos données indiquent qu'il serait judicieux de les administrer lors de séances distinctes.