Le processus de maturation pulmonaire implique entre autres la production d'un composé majoritairement lipidique : le surfactant. Cette étude réalisée du jour de gestation (JG) 15.5 au jour post-natal (PN) 10 a permis d'identifier dans le poumon murin les sites d'expression des apolipoprotéines (apo) A-I, A-Il, C-II, H et de la lipoprotéine lipase (LPL), gènes impliqués dans le métabolisme des lipides. On observe une co-localisation dans les cellules épithéliales des conduits respiratoires au JG 17.5 pour tous les messagers étudiés. Une co-localisation pour les protéines apoA-I, H et LPL est observée dans les capillaires. L'apoC-H est exprimée dans les cellules épithéliales distales tandis que l'apoA-II est retrouvée dans le mesenchyme. En période post-natale, l'expression de l'apoC-II et de la LPL se situe dans les conduits bronchiques et les macrophages. La localisation du site d'expression de ces gènes leur suggère un rôle dans la synthèse du surfactant.

De nombreuses répercussions systémiques caractérisent la maladie pulmonaire obstructive chronique et contribuent à augmenter la morbidité de cette pathologie. Parmi celles-ci, la dysfonction musculaire périphérique et, plus particulièrement, l'atrophie du muscle squelettique présentent un intérêt distinctif compte tenu des conséquences néfastes qu'elles engendrent sur la capacité fonctionnelle des patients en plus de réduire l'espérance de vie. Les mécanismes exacts menant à la diminution de la masse musculaire ne sont pas complètement élucidés. Cependant, il apparaît de plus en plus clair que diverses causes agissent de concert avec l'inactivité associée à la MPOC pour induire le phénotype dysfonctionnel. Le maintien de la masse musculaire est régulé au niveau cellulaire pour un contrôle strict des voies de signalisation associées à la synthèse et la dégradation des protéines. Au cours de mes travaux de doctorat, je me suis intéressé, dans un premier lieu, à caractériser la variabilité induite par des outils de laboratoire fort utiles dans l'analyse de la signalisation cellulaire musculaire: la biopsie musculaire de Bergstrôm ainsi que le Western blot. Par la suite, j'ai caractérisé les effets sur la signalisation musculaire de trois causes suggérées dans la littérature pour induire l'atrophie musculaire dans la MPOC: l'hypoxémie, l'inflammation systémique et le tabagisme. Dans un premier lieu, les résultats présentés dans cette thèse démontrent la nécessité de standardiser le plus possible la procédure d'échantillonnage musculaire de façon à minimiser la variabilité induite et ainsi faciliter la détection de changements protéiques par Western blot. Dans un deuxième temps, nous avons mis en évidence les effets néfastes de l'exposition tabagique sur la signalisation musculaire et la nature réversible de ces effets lors de l'arrêt tabagique. Ensuite, nous avons démontré que l'hypoxie chronique induit une diminution de la synthèse et une augmentation de la dégradation protéique dans un modèle cellulaire. Finalement, l'utilisation d'un modèle murin exposé à l'hypoxie nous a permis de confirmer les effets délétères de l'hypoxie chronique sur la masse musculaire, tout en mettant en lumière une légère potentialisation de ces effets lorsque l'hypoxie est combinée à une inflammation systémique.

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est caractérisée par une obstruction bronchique irréversible et progressive. L'atrophie musculaire périphérique est fréquente dans la MPOC et a un impact négatif sur la qualité de vie, la capacité fonctionnelle et la survie des sujets atteints. Un déficit dans la régénération du tissu musculaire pourrait contribuer au développement de l'atrophie musculaire, mais n'a jamais été directement évalué chez les sujets ayant une MPOC. La maintenance et la réparation du tissu musculaire sont du ressort des cellules satellites. Un nombre insuffisant de cellules satellites combinés ou non à un processus déficient de multiplication et de différenciation pourrait altérer la capacité du tissu musculaire à récupérer adéquatement à la suite d'un exercice physique ou d'un dommage musculaire. Nous proposons l'hypothèse que le potentiel de régénération musculaire est déficient chez les patients ayant une MPOC comparativement à des sujets sains d'âge similaire, contribuant ainsi au développement de l'atrophie musculaire observée chez ceux-ci. Pour vérifier cette hypothèse, un modèle de culture cellulaire primaire obtenu à partir d'échantillons musculaires a dû être développé. Ce projet permettra pour la première fois de mettre en culture et de caractériser les cellules satellites musculaires provenant de biopsies de patients ayant une MPOC. et d'évaluer leur potentiel de régénération. De plus, ce modèle pourra être utilisé pour répondre à différentes questions associées à la signalisation musculaire propre à la MPOC.

Les séléno-glutathion peroxydases (SeGPx) sont des antioxydants qui présentent un dimorphisme sexuel dans différents tissus de rongeurs et d'humains adultes. Il a été démontré que les hormones sexuelles telles que la testosterone et 1'estradiol modulent l'expression des SeGPx. Les souriceaux peuvent être utilisés comme modèle de prématurité pulmonaire humaine car ils naissent avec des poumons immatures et des niveaux hormonaux relatifs similaires à l'humain. Nous avons découvert chez les souriceaux un dimorphisme sexuel unique favorisant les femelles jusqu'à 5 jours après la naissance dans l'expression d'une SeGPx, la GPx-1. Cette différence sexuelle, si elle s'extrapole chez l'humain, pourrait notamment expliquer la plus grande susceptibilité des garçons à la dysplasie bronchopulmonaire et autres complications respiratoires.

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est caractérisée par une intolérance à l'effort, qui contribue de façon importante à la morbidité et à la mortalité associée à la maladie. Les composantes physiologiques pouvant compromettre la tolérance à l'effort dans la MPOC sont multiples et complexes. Parmi celles-ci, on compte notamment la présence de dysfonction musculaire périphérique. Par conséquent, cet ouvrage propose de faire la lumière sur les origines et certains mécanismes de l'intolérance à l'effort dans la MPOC, mais également de comprendre le rôle qu'y occupe la dysfonction musculaire périphérique. Les mécanismes de l'intolérance à l'effort sont surtout décrits dans les stades plus avancés de la MPOC, alors que peu d'études s'attardent aux patients avec une atteinte légère. C'est pourquoi dans un premier temps, nous proposons trois études qui portent spécifiquement sur des patients MPOC d'atteinte légère, celles-ci portant sur des enjeux cliniques majeurs. Tout d'abord, un premier article vise à éclaircir l'impact de la dyspnée sur les caractéristiques fonctionnelles et pulmonaires de patients MPOC légers. Un deuxième article s'intéresse à mesurer l'impact d'un traitement bronchodilatateur sur la tolérance à l'effort à la marche chez ces mêmes patients. Enfin, un troisième article porte sur les caractéristiques fonctionnelles et intrinsèques du quadriceps, toujours chez des patients MPOC légers. Dans un deuxième temps, nous nous sommes attardés à mieux documenter la dysfonction musculaire périphérique chez des patients MPOC de stade modéré à sévère. Une première étude vise à caractériser l'impact fonctionnel d'une dysfonction musculaire distale des membres inférieurs, alors qu'à ce jour, la vaste majorité des études s'intéressant au phénomène de dysfonction musculaire dans la MPOC se sont concentrées sur les muscles de la portion proximale du membre inférieur. Enfin, une deuxième étude porte spécifiquement sur les mécanismes de régulation physiologique liant la dysfonction musculaire périphérique à l'intolérance à l'effort dans la MPOC. Cette thèse comporte donc cinq articles scientifiques visant d'une part, à démystifier les origines de l'intolérance à l'effort par l'étude d'une population MPOC avec une atteinte légère et d'autre part, à explorer certains mécanismes de l'intolérance à l'effort chez des patients MPOC plus sévères.

Les inhibiteurs de point de contrôle (ICI) ont révolutionné le traitement du cancer du poumon. Toutefois, plusieurs patients n'y répondent pas, suggérant qu'un mécanisme en aval, tel que l'activation des LyT par les cellules dendritiques (DC), pourrait être altéré. Or, le cancer du poumon altère la réponse des DC en réduisant la proportion de DC conventionnelles de type 1 (cDC1) et en induisant des processus régulatoires chez toutes les populations de cDC. Notre équipe a d'ailleurs identifié, dans un modèle de métastases pulmonaires B16F10, une population inhabituelle de DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ au fort potentiel régulateur. Notre hypothèse était qu'il s'agit d'une sous-population de cDC2 acquérant un phénotype régulateur sous l'influence des cellules cancéreuses et qu'elles sont impliquées dans la physiopathologie du cancer. Nous avons vérifié la présence des DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ et caractérisé leur accumulation dans deux modèles de tumeurs pulmonaires. Nous avons également déterminé leur origine et les facteurs menant à leur différenciation dans le cancer du poumon. Nos résultats montrent que les DC CD103[exposant lo] CD11b⁺ sont présentes dans les modèles d'adénocarcinome CMT167 et de tumeurs primaires KRASP-53. Cette population n'origine pas des DC1 et est une population de DC conventionnelles (cDC). Finalement, nous avons démontré que le contact direct avec les cellules cancéreuses est nécessaire à l'induction de l'expression des molécules régulatrices sur les cDC1 CD103⁺ et les cDC CD103[exposant lo] CD11b⁺, et que ce phénomène peut être bloqué en inhibant la voie Axl. Nous avons également tenté de développer un modèle de souris ne développant pas la sous-population de cDC2, sans succès. En bref, l'accumulation des cDC2 CD103[exposant lo] CD11b⁺ dans le cancer du poumon pourrait expliquer en partie la résistance aux ICI. La voie Axl pourrait également être une cible potentielle pour renverser le phénotype régulateur des cDC et améliorer le traitement du cancer du poumon. / Immune checkpoint inhibitors (ICIs) revolutionized lung cancer treatment. However, many patients don't respond to it or develop resistance, suggesting that a mechanism happening prior to T cell cytotoxic activity, such as T cell activation by dendritic cells (DCs), might be altered. Moreover, lung cancer alters DC antitumor response by reducing the proportion of highly specialized anti-cancer type 1 classical DCs (cDC1s) and inducing regulatory processes in all cDC populations. Our team identified, in a murine model of B16F10 lung metastasis, an unusual population of CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs expressing high levels of regulatory molecules. Our hypothesis was that these DCs are a subpopulation of cDC2 acquiring a regulatory phenotype under the influence of cancer cells and that they are involved in lung cancer physiopathology. In this memoir, we verified the presence and accumulation of the CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs in two models of lung tumors. We also determined their origin and factors leading to their accumulation in lung cancer. Our results show that CD103[superscript lo] CD11b⁺ DCs are present in a model of CMT167 orthotopic adenocarcinoma and in a KRAS-P53 mutation-based primary tumors model. This population also does not belong to the DC1 sub-population and are classical DCs (cDCs). Finally, we showed that direct contact with cancer cells is required to induce the expression of regulatory molecules on CD103[superscript lo] CD11b⁺ cDC2s and CD103⁺ cDC1s, and that this phenomenon can be blocked using an Axl pathway inhibitor. We also unsuccessfully tried to develop a mouse model lacking the cDC2 sub-population. The accumulation of CD103[superscript lo] CD11b⁺ cDC2s induced by lung cancer could explain at least part of the resistance to ICIs. Moreover, we identified the Axl pathway as a potential target to inhibit the DC regulatory phenotype induction, and this could be used in new therapies to improve lung cancer treatment.

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L'objectif de cette thèse est d'améliorer les traitements du cancer du poumon en radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT) réalisés grâce à un logiciel maison (Ballista) et à un logiciel commercial (Pinnacle3 de Philips). Dans un premier temps, nous avons constaté que de mélanger les basses et hautes énergies dans un même plan permettait d'obtenir une meilleure épargne des tissus périphériques tout en conservant la couverture du volume cible et l'épargne des organes sensibles. Ensuite, le système Ballista a été mis à profit pour explorer les limites d'augmentation de la dose à la tumeur pour des plans d'IMRT simples. En explorant des configuration d'angles non coplanaires, la dose à la maladie macroscopique a pu être augmentée à des niveaux supérieurs à 78 Gy dans un nombre important de cas, sans augmentation excessive de la dose aux organes à risque. Finalement, nous avons utilisé des images de perfusion pulmonaire acquises par tomographie par émission monophotonique (TEM) pour caractériser spatialement et quantitativement la fonction pulmonaire et obtenir des plans qui évitent les régions les plus saines. Nous avons cherché à identifier une méthode simple et avantageuse pour générer ces plans. Toutes les méthodes tentées ont permis d'obtenir un gain incrémentiel sur l'épargne des régions fonctionnelles. Nous n'avons cependant pas pu trouver de corrélation possible entre l'épargne fonctionnelle obtenue et divers paramètres géométriques spécifiques à chaque patient. Le grand résultat de cette thèse a été la création d'un cadre d'applications pour un système de planification 5D, combinant ainsi les trois dimensions de l'espace, la dimension temporelle (mouvements intrafraction et interfraction) et la dimension de l'information fonctionnelle. On pourrait ainsi imaginer un logiciel permettant d'optimiser les angles d'incidence des faisceaux en tenant compte de la distribution spatiale de la fonctionnalité (autant tumorale que celle des tissus normaux), avec une définition de volume cible tenant compte du déplacement intrafraction des structures internes et avec un niveau de modulation suffisant pour obtenir une conformité accrue.

L'une des principales manifestations de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) est l'intolérance à l'effort. Afin d'améliorer la tolérance à l'effort, il existe différentes interventions : pharmacologiques (bronchodilatateurs) et non pharmacologiques (entraînement). L'efficacité de la bronchodilatation peut être validée à l'aide d'une épreuve d'effort. Il existe cependant une controverse concernant la meilleure épreuve à utiliser. La sensibilité du test de marche de six minutes et de l'épreuve d'endurance sur ergocycle pour détecter les effets de la bronchodilatation n'est pas optimale. Le salmétérol est un bronchodilatateur couramment utilisé pour traiter la MPOC, mais il n'existe pas de consensus quant à son efficacité pour améliorer la tolérance à l'effort. Cela pourrait s'expliquer en partie par le fait que les effets du salmétérol durant l'exercice ont été évalués à l'aide de tests d'effort dont la sensibilité aux changements suite à la bronchodilatation n'était pas optimale. Notre équipe de recherche a récemment évalué l'épreuve de marche navette d'endurance dans la MPOC. Les données préliminaires suggèrent que ce test d'effort serait bien adapté pour évaluer la réponse à la bronchodilatation dans la MPOC. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc d'investiguer si l'épreuve de marche navette d'endurance est sensible à détecter des améliorations de performance à la marche suite à l'administration du salmétérol chez des patients atteints de MPOC

Le cancer du poumon ne se limite pas aux fumeurs ou anciens fumeurs, mais touche également les non-fumeurs, représentant 10 à 25 % des cas de cancer du poumon. Une lacune est présente en matière d'outil génétique spécifique au cancer facilitant l'identification des patients à risque de récidive et permettant de prédire leur survie. Pour répondre à ce besoin, la charge mutationnelle tumorale (TMB), un biomarqueur mesurant le nombre de mutations somatiques observées dans l'ADN tumoral, s'est avérée efficace chez les fumeurs atteints du cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC). En revanche, l'utilisation médicale du TMB demeure rare chez les non-fumeurs atteints du CPNPC. Ce projet de maîtrise vise ainsi à démontrer l'utilité clinique du TMB chez les non-fumeurs atteints du CPNPC. Pour ce faire, le TMB de 92 non-fumeurs atteints du CPNPC a été estimé à partir des données du séquençage de leur génome complet (WGS). Le séquençage de l'exome complet (WES) ainsi que les panels de gènes ciblés (PGC) ont été simulés à partir des données de WGS. Un seuil de 1,70 mutations/Mb propre au WGS a permis d'identifier une survie globale à 5 ans de 58% chez les patients à valeur élevée de TMB et de 86% chez les patients à valeur faible de TMB (Wald *P* = 0,0029). L'estimation du TMB dépendant également de la méthode de séquençage, les TMB estimés par WGS et WES sont fortement corrélés (Spearman ρ = 0,93, *P* < 2,2 e-16) et identifient les patients avec une concordance de 91%. Cependant, les PGC montrent une concordance moyenne de 65% par rapport au WGS. Lorsqu'estimé par WGS ou WES, une valeur élevée de TMB est associée à un pronostique défavorable, ce qui supporte l'utilisation du TMB en tant que biomarqueur pronostique de la survie chez les non-fumeurs atteints du CPNPC. / Lung cancer is not confined to smokers or ex-smokers, but also affects never smokers, accounting for 10 to 25% of lung cancer cases. There is a lack of cancer-specific genetic tools to help identify patients at risk of recurrence and to predict their survival. To address this need, tumor mutational burden (TMB), a biomarker measuring the number of somatic mutations found in tumor DNA, has proved effective in smokers with non-small cell lung cancer (NSCLC). In contrast, the medical use of TMB remains rare in never smokers with NSCLC. This master's project aims to demonstrate the clinical utility of TMB for never smokers with NSCLC. To this end, the TMB of 92 never smokers with NSCLC was estimated from their whole genome sequencing (WGS) data. Whole exome sequencing (WES) and targeted gene panels were simulated based on WGS data. A WGS-specific threshold of 1.70 mutations/Mb identified a 5-year overall survival of 58% in patients with high TMB values and 86% in patients with low TMB values (Wald P = 0.0029). As TMB estimation also depends on the sequencing method, TMB estimated by WGS and WES are highly correlated (Spearman ρ = 0.93, P < 2.2 e-16) and identify patients with 91% agreement. However, targeted gene panels show an average concordance of 65% with WGS. When estimated by WGS or WES, a high TMB value is associated with worse prognosis, supporting the use of TMB as a prognostic biomarker of survival in never smokers with NSCLC.