Les corticostéroïdes inhalés (ICs) utilisés dans le traitement de l'asthme ont un effet sur le microbiome pulmonaire. Il est toutefois difficile de séparer leurs effets sur les communautés bactériennes via leur rôle immunomodulateur, de leurs effets indirects via l’amélioration de la ventilation. Notre objectif est de déterminer si les ICs altèrent le microbiote pulmonaire indépendamment de leurs effets sur la fonction pulmonaire. Douze chevaux atteints d’asthme en exacerbation ont reçu des bronchodilatateurs à longue durée d'action (LABA, salmétérol) ou une combinaison ICs/LABA (fluticasone/salmétérol) pendant deux semaines. Des tests de fonction pulmonaire et des lavages broncho-alvéolaires (LBA) ont été effectués avant et après traitement. La quantification par PCR et le séquençage du gène codant pour l’ARNr 16S via une plateforme MiSeq-Illumina ont été réalisés sur les LBA. Les données ont été analysées avec mothur. La fonction pulmonaire s’est améliorée dans les deux groupes. Les abondances relatives de familles et genres appartenant au phylum Bacteroidetes ont augmenté suite au traitement ICs/LABA, tandis que les phyla Verrucomicrobia et Actinobacteria se sont appauvris avec les LABA. Une modification de la β-diversité et une diminution de la charge bactérienne ont été observées seulement après le traitement LABA. L’α-diversité n’a en revanche pas varié dans les deux groupes. Les différences observées entre les groupes ICs/LABA et LABA suggèrent que les changements au sein des communautés bactériennes ne sont pas seulement dus à l’amélioration de la ventilation. Il reste toutefois difficile de trancher quant à un effet positif ou bien néfaste des ICs sur le microbiote pulmonaire. / Inhaled corticosteroids (ICs) affect the respiratory microbiome in asthma. It remains difficult to separate the immunomodulatory effects of ICs on bacterial communities from their indirect effects via improvement of ventilation. Our objective was to determine if ICs alter the lung microbiota independently from their effects on lung function. Twelve horses with equine asthma in exacerbation were assigned to receive a long-acting bronchodilator (LABA, salmeterol) or the combination ICs/LABA (fluticasone/salmeterol) for 2 weeks. Lung function and bronchoalveolar lavages (BAL) were performed before and after treatment. 16S rRNA gene quantification and sequencing were performed on BAL fluid, using PCR and the Illumina MiSeq platform. Data were processed using the software package mothur. Lung function improved with both treatments. The relative abundances of families and genera belonging to the Bacteroidetes phylum increased with ICs/LABA, while the Verrucomicrobia and the Actinobacteria phyla decreased with LABA. Furthermore, β-diversity differed from baseline and the bacterial load decreased after LABA only. On the contrary, α-diversity indices did not vary in both groups. The differences observed between the ICs/LABA and LABA groups suggest that the changes in bacterial communities are not only due to improved ventilation. However, it remains difficult to clarify if the effects of ICs are positive or detrimental to the lung environment.

L’asthme équin, une maladie inflammatoire considérée non infectieuse, est néanmoins associé avec la présence de certains streptocoques et Pasteurellaceae. La similarité entre les espèces de Pasteurellaceae complexifie toutefois leur différenciation. L’objectif de cette étude est d’évaluer la présence de différents Pasteurellaceae dans les voies respiratoires de chevaux atteints d’asthme. Des amorces qPCR ont été optimisées pour [Pasteurella] caballi, Nicoletella semolina, Pasteurella multocida et Haemophilus influenzae, mais plusieurs espèces d'intérêt (notamment Actinobacillus spp.) n'ont pas pu être étudiées faute d'amorces spécifiques. Des lavages nasaux, oraux et bronchoalvéolaires de douze chevaux (six sains, six asthmatiques) gardés dans différents environnements ont été analysés. Pour N. semolina, les analyses ont été approfondies chez dix chevaux asthmatiques (phase II : lavages nasaux et bronchoalvéolaires), et chez dix chevaux sains (phase III : lavages nasaux). N. semolina a été identifié dans 0 à 66 % des échantillons et était retrouvé en plus forte quantité dans le nez de chevaux gardés à l’intérieur et nourris avec du foin. Dans les phases II et III, N. semolina a été identifié dans 90 à 100 % des échantillons nasaux, et dans six lavages bronchoalvéolaires. [P.] caballi a été identifié dans la cavité orale de 83 % des chevaux, indépendamment du statut de santé. H. influenzae et P. multocida n’ont pas été détectés. Aucun Pasteurellaceae analysé n’était associé à l’asthme équin sévère. N. semolina était fréquemment retrouvé dans les voies respiratoires et sa charge nasale était influencée par l’environnement. Les amorces synthétisées faciliteront de futures études sur les Pasteurellaceae. / Equine asthma, an inflammatory disease considered non-infectious, is associated with the presence of certain streptococci and Pasteurellaceae. Strong similarities between Pasteurellaceae species prevent specific differentiation. The objective of the study was to evaluate the presence of different Pasteurellaceae in the airways of horses with severe asthma. Quantitative PCR primers were optimized for [Pasteurella] caballi, Nicoletella semolina, Pasteurella multocida and Haemophilus influenzae. Several species of interest (in particular Actinobacillus spp.) could not be studied due to a lack in primer specificity. Nasal, oral and bronchoalveolar lavages from twelve horses (six healthy, six asthmatics) kept in different environments were analyzed. For N. semolina, further investigation was pursued through inclusion of ten asthmatic horses (phase II: nasal washes and bronchoalveolar lavages), and ten healthy horses (phase III: nasal washes). N. semolina was identified in 0 to 66 % of samples and was found in larger loads in the nose of horses kept inside and fed hay. In phases II and III, N. semolina was identified in 90 to 100 % of nasal samples and in six bronchoalveolar lavages. [P.] caballi was only identified in the oral cavity, with 83 % of positive horses regardless of health status. H. influenzae and P. multocida were not detected. No specific Pasteurellaceae studied here were associated with severe equine asthma. N. semolina was identified frequently in respiratory samples and its nasal load was influenced by the horse’s environment. The optimized primers will facilitate future studies on Pasteurellaceae.

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est caractérisé par des lésions alvéolaires diffuses menant à un œdème alvéolaire lésionnel et une insuffisance respiratoire aiguë hypoxémique. Malgré les progrès récents dans la prise en charge des patients de réanimation, le SDRA reste un syndrome fréquent et associé à une morbimortalité importante. Deux mécanismes principaux du SDRA semblent associés à une mortalité plus élevée et à des réponses thérapeutiques différentes : la déficience de la clairance liquidienne alvéolaire (AFC, pour alveolar fluid clearance), l’incapacité pour l’épithélium alvéolaire de résorber l’œdème alvéolaire, et la présence d’un phénotype « hyper-inflammatoire ». Les approches pharmacologiques du traitement du SDRA restent limitées et il est nécessaire de poursuivre l’étude des voies biologiques impliquées dans la pathogénie du SDRA et dans sa résolution afin de développer des approches innovantes des prises en charge diagnostique et thérapeutique du SDRA. RAGE, le récepteur des produits de glycation avancée, est un récepteur multi-ligands, exprimé abondamment par les cellules épithéliales alvéolaires du poumon (pneumocytes), qui module de nombreuses voies de signalisation intracellulaire. De nombreuses études récentes suggèrent que sRAGE, la forme soluble principale de RAGE, pourrait servir de marqueur lésionnel du pneumocyte de type I, et que RAGE pourrait jouer un rôle-pivot dans la pathophysiologie du SDRA, en initiant et en entretenant la réponse inflammatoire alvéolaire. Nos objectifs étaient de caractériser les rôles de RAGE au cours du SDRA, grâce à une approche translationnelle combinant études cliniques et précliniques. D’abord, des études cliniques observationnelles et interventionnelles ont été conduites afin de caractériser sRAGE comme un véritable biomarqueur dans le SDRA. Ensuite, des cultures in vitro de cellules épithéliales et de macrophages, ainsi qu’un modèle expérimental in vivo de SDRA murin par instillation trachéale d’acide chlorhydrique ont été utilisés pour décrire les effets de la voie RAGE sur les mécanismes d’AFC et l’inflammation macrophagique médiée par l’inflammasome « Nod-Like Receptor family, Pyrin domain containing 3 » (NLRP3). Enfin, l’effet d’une inhibition de RAGE, par sRAGE recombinant ou par anticorps monoclonal anti-RAGE, était testée en modèle murin. Nos résultats issus des études cliniques suggèrent que sRAGE présente toutes les caractéristiques d’un biomarqueur au cours du SDRA, avec un intérêt dans le diagnostic, le pronostic et la prédiction du risque de développer un SDRA dans une population à risque. Pris ensemble, notre travail suggère que la voie RAGE joue un rôle important dans la régulation de l’atteinte pulmonaire, de l’AFC et de l’activation macrophagique au cours du SDRA. Toutefois, les mécanismes précis de cette régulation restent incertains. La forme soluble de RAGE (sRAGE), lorsqu’elle est dosée dans le plasma, présente toutes les caractéristiques d’un biomarqueur pouvant être utile en pratique clinique, mais son intérêt dans la sélection de sous-groupes (ou « phénotypes ») de patients pouvant bénéficier de traitements ciblés reste à étudier. La voie RAGE pourrait enfin représenter une cible thérapeutique prometteuse. Bien que des études de validation restent nécessaires, ces résultats pourraient ouvrir de nouvelles perspectives dans la prise en charge des patients atteints de SDRA. / The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is associated with diffuse alveolarinjury leading to increased permeability pulmonary edema and hypoxemic respiratory failure. Despite recent improvements in intensive care, ARDS is still frequent and associated with high mortality and morbidity. Two major features of ARDS may contribute to mortality and response to treatment: impaired alveolar fluid clearance (AFC), i.e. altered capacity of the alveolar epithelium to remove edema fluid from distal lung airspaces, and phenotypes of severe inflammation. Pharmacological approaches of ARDS treatment are limited and further mechanistic explorations are needed to develop innovative diagnostic and therapeutic approaches. The receptor for advanced glycation endproducts (RAGE) is a multiligand pattern recognition receptor that is abundantly expressed by lung alveolar epithelial cells andmodulates several cellular signaling pathways. There is growing evidence supporting sRAGE (the main soluble isoform of RAGE) as a marker of epithelial cell injury, and RAGE may be pivotal in ARDS pathophysiology through the initiation and perpetuation of inflammatory responses. Our objectives were to characterize the roles of RAGE in ARDS through a translational approach combining preclinical and clinical studies. First, observational and interventional clinical studies were conducted to test sRAGE as a biomarker during ARDS.Then, cultures of epithelial cells, macrophages and a mouse model of acidinduced lung injury were used to describe the effects of RAGE pathway on AFC and inflammation, with special emphasis on a macrophage activation through NodLikeReceptor family, Pyrindomain containing 3 (NLRP3) inflammasome. Acidinjured mice were treated with an antiRAGE monoclonal antibody or recombinant sRAGE to test the impact of RAGE inhibition on criteria of experimental ARDS. Results from clinical studies support a role of sRAGE as a biomarker of ARDS, withdiagnostic, prognostic and predictive values. In addition, plasma sRAGE is correlated with a lung imaging phenotype of nonfocal ARDS and could inform on therapeutic response. Herein, we also describe in vivo and in vitro effects of RAGE activation on transepithelial fluid transport and expression levels of epithelial channels (aquaporin 5, αNa,KATPaseandαENaC) and on macrophage activation through NLRP3 inflammasome. Finally, RAGE inhibition improves AFC and decreases lung injury in vivo. Taken together, our findings support a role of RAGE pathway in the regulation of lung injury, AFC and macrophage activation during ARDS, albeit precise regulatory mechanisms remain uncertain. sRAGE has most features of a validated biomarker that could be used in clinical medicine, but whether it may help to identify subgroups (or phenotypes) of patients that would benefit from tailored therapy remains underinvestigated. Modulation ofRAGE pathway may be a promising therapeutic target, and though validation studies are warranted, such findings may ultimately open novel diagnostic and therapeutic perspectivesin patients with ARDS.

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La ventilation mécanique est une thérapie fréquente au bloc opératoire et aux soins intensifs. Lorsque mésadaptée, celle-ci est responsable de la survenue de lésions pulmonaires (ventilator- induced lung injury ou VILI) qui ont été associées à un mauvais devenir clinique. Le principal mécanisme supputé du VILI est la déformation pulmonaire excessive. Peu de techniques validées et simple d’utilisation permettent la mesure de la déformation pulmonaire au chevet. Nous proposons l’élastographie ultrasonore comme nouvel outil permettant de mesurer la déformation pleurale régionale. Une étude randomisée en chassé-croisé à simple aveugle a été réalisée chez 10 patients intubés et ventilés dans le cadre d’une chirurgie élective sous anesthésie générale. Quatre volumes courants ont été étudiés en ordre aléatoire : 6, 8, 10 et 12 cc.kg-1 de poids prédit. Pour chaque volume, la plèvre sera imagée à 4 emplacements anatomiques. L’élastographie ultrasonore sera utilisée pour calculer les différentes composantes de translation, de déformation et de cisaillement. Ces différents paramètres d’élastographie ont été étudiés pour identifier ceux possédant les meilleurs effets dose-réponse à l’aide de modèles linéaires mixtes. La qualité de l’ajustement des modèles a été vérifiée à l’aide du coefficient de détermination. Les reproductibilités intra-observateur, inter-observateur et test-retest ont été calculées à l’aide des coefficients de corrélation intra-classe (ICC). L’analyse a été possible dans 90,7% des séquences échographiques. La déformation latérale absolu, le cisaillement latéral absolu et la déformation de Von Mises ont varié significativement avec le volume courant et présentaient les meilleurs effets dose-réponse ainsi que la meilleure qualité d’ajustement. Les estimés ponctuels de la reproductibilité intra-observateur étaient excellents pour les trois paramètres (ICC 0,94, 0,94, 0,93, respectivement). Les estimés ponctuels des reproductibilités inter-observateur (ICC 0,84, 0,83, 0,77, respectivement) et test-retest (ICC 0,85, 0,82, 0,76, respectivement) étaient bons. L’élastographie ultrasonore semble faisable et reproductible dans ce contexte clinique. Elle pourrait éventuellement servir à personnaliser la ventilation mécanique de patients. / Mechanical ventilation is a common therapy in operating rooms and intensive care units. When ill-adapted, it can lead to ventilator-induced lung injury (VILI), which in turn is associated with poor outcomes. Excessive regional pulmonary strain is thought to be a major mechanism responsible for VILI. Scarce bedside methods exist to measure regional pulmonary strain. We propose a novel way to measure regional pleural strain using ultrasound elastography. We conducted a single blind randomized crossover pilot study in 10 patients requiring general anesthesia. After induction, patients were received tidal volumes of 6, 8, 10 and 12 mL.kg-1 in random order, while pleural ultrasound cineloops were acquired at 4 standardized locations. Ultrasound radiofrequency speckle tracking allowed computing various pleural translation, strain and shear components. These were screened to identify those with the best dose-response with tidal volumes using linear mixed effect models. Goodness-of-fit was assessed by the coefficient of determination. Intraobserver, interobserver and test-retest reliability were calculated using intraclass correlation coefficients. Analysis was possible in 90.7% of ultrasound cineloops. Lateral absolute shear, lateral absolute strain and Von Mises strain varied significantly with tidal volume and offered the best dose-responses and data modelling fits. Point estimates for intraobserver reliability measures were excellent for all 3 parameters (0.94, 0.94 and 0.93, respectively). Point estimates for interobserver (0.84, 0.83 and 0.77, respectively) and test-retest (0.85, 0.82 and 0.76, respectively) reliability measures were good. Thus, strain imaging is feasible and reproducible, and may eventually guide mechanical ventilation strategies in larger cohorts of patients.

Local delivery of medication to the lung is highly desirable as the principal advantages include reduced systemic side effects and higher dose levels of the applicable medication at the site of drug action. This administration could be particularly useful for patients with specifically chronic pulmonary infections or pulmonary diseases, such as cystic fibrosis, asthma or lung cancer.<p>In order to deliver a high dose range of medication for highly-dosed drugs such as antibiotics, “carrier-free” DPI formulations of tobramycin were developed with the aim of minimizing the use of excipients. Briefly, dry powders were prepared by spray drying various suspensions of tobramycin in isopropanol.<p><p>First, as particle size is a key parameter in defining drug deposition in the lungs, the new Spraytec® laser diffraction method specifically modified for measuring the PSD of aerosolized drug was evaluated. The dispersion properties of various dry powder formulations were investigated using different laser diffraction and impaction apparatuses at different flow rates and using different inhalator devices. Different correlations between geometric and aerodynamic size data were demonstrated in this study. As a potential application, for the flow rate, the different inhalation devices and the drug formulations examined, the tobramycin fine particle fraction could be predicted from measurements obtained from the Spraytec® using linear relationships. Correlations (R² > 0.9) between the MMAD and the percentage of particles with a diameter below 5 µm could be demonstrated between the results obtained from the laser diffraction technique and the impaction method. Consequently, the Spraytec® laser diffraction technique was proved to be an important tool for initial formulation and process screening during formulation development of DPIs.<p><p>In order to modify the surface properties of the raw tobramycin powder, different powder compositions were formulated with the aim of studying the influence of the concentration of tobramycin in drug suspensions used for spray-drying, the lipid film composition (cholesterol:Phospholipon ratio) and the coating level (in percentage) on the physicochemical and aerodynamic characteristics of the antibiotic.<p>The results indicated that the application of a lipid coating around the active particles allowed an improvement in particle dispersion from the inhalator, decreasing raw powder agglomeration and thus enhancing drug deposition deep in the lungs. Moreover, these results seemed to be influenced by the amount and composition of the lipids in the formulations. The evaluation of the influence of the coating level showed that the deposition of only 5% w/w lipids (on a dry basis) was sufficient to improve particle dispersion properties during inhalation. The FPF, which is around 36% for the uncoated micronized tobramycin, was increased to up to about 68% for the most effective lipid-coated formulation. Of particular importance, these results revealed the need to add sufficient amounts of covering material in order to significantly modify the particle surface properties and reduce their tendency to agglomeration, while limiting the lipid level in the formulations in order to avoid any undesirable sticking and to allow the delivery of more of the active drug to the deep lung. <p><p>Another approach used to modify the surface properties of raw tobramycin was to coat the micronized particles with nanoparticles of the drug, produced by high pressure homogenization. The evaluation of the influence of the level of nanoparticle coating of the micronized particles showed that the presence of nanoparticles in the formulations improved the particle dispersion properties during inhalation. One microparticle was completely covered with a single layer or several layers of nanoparticles, in function of the percentage of nanoparticles in the mixture. Coating the fine drug particles with particles in the nanometer range was believed to reduce Van Der Waals forces and powder agglomeration. These various layers of nanoparticles also allowed a decrease in the cohesion of the powder by improving the slip between the particles.<p>On the other hand, suspensions containing solely nanoparticles were spray dried with various concentrations of surfactant in order to produce easily dispersible and reproducible micron-size agglomerates of nanoparticles during inhalation. The evaluation of the influence of the concentration of surfactant showed that deposition of only 2% w/w (on a dry basis) of Na glycocholate is sufficient to improve particle dispersion properties during inhalation. Consequently, the use of nanoparticles in dry powder formulations increased the FPF from 36% for the uncoated micronized tobramycin to about 61% for this latter formulation.<p>To modify the balance between the different forces of interactions without the need for any excipient, the influence of formulation components on the aerosolization characteristics of spray-dried tobramycin through the use of various proportions of water in the solvent used to prepare initial suspensions was investigated. These results showed that it is possible to modify the surface properties of the particles by coating the particles of drug with a homogeneously distributed film of the active compound dissolved in a solvent system containing a mixture of different solvents such as isopropanol and water. During nebulization of the suspension, droplets are composed of one or more particles in solid state surrounded with solvent containing the dissolved drug. It is hypothesized that during the drying step, dissolved tobramycin forms a coating of the amorphous drug around particles in suspension. The coating of drug particles can thus be used as an alternative approach that permits the modification of the surface properties of the particles, increasing the flowability, the desagglomeration tendency and the fine particle fraction deposited in the deep lung. So, the evaluation of the influence of the water content of the suspensions and the effect of the inlet temperature during spray-drying showed that the addition of 2% water v/v is sufficient to improve particle dispersion during inhalation. Of particular interest, as tobramycin is a very hygroscopic drug, the addition of water turned out to be a critical step. It was thus important to add a small amount of water to the solvent system and to process the drying step at a high temperature to produce formulations containing solely the active drug and showing a FPF of up to 50%.<p><p>Moreover, stability studies demonstrated that these optimized formulations (lipid-coated formulation, nanoparticle formulation and amorphous drug-coated formulation) were stable over a long time period at various ICH temperature and relative humidity storage conditions (25°C/60% RH, 30°C/65% RH and 40°C/75% RH). The formulations were shown to keep their crystalline state, initial PSD, redispersion characteristics and deposition results for more than twelve months.<p><p>In order to confirm these encouraging results, two optimized formulations (one with a lipid coating and another with amorphous drug coating) were selected and compared to the only commercially available tobramycin formulation for inhalation, Tobi® (nebulizer solution), by performing a combined in vivo scintigraphic and pharmacokinetic evaluation of tobramycin DPIs in nine CF patients.<p>In comparison with Tobi®, it was estimated that lung deposition, expressed as a percentage of the nominal dose, was 7.0 and 4.5 times higher for the lipid-coated and amorphous tobramycin-coated formulations, respectively. Moreover, the pharmacokinetic data, adjusted to the same drug dose as that of the Tobi® deposited in the lungs, showed that the AUC values were found to be 1.6 times higher for Tobi® than for DPI formulations. So this evaluation confirmed the superiority of dry powder formulations in terms of drug deposition and reduced systemic exposure in comparison with the conventional comparator product, Tobi®.<p><p>Thus, these new and orginal tobramycin DPI formulations based on the use of very low excipient levels and presenting very high lung deposition properties, were shown to offer very good prospects for improving the delivery of drugs to the pulmonary tract and to the widest possible patient population. <p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez l’humain et le chien, certaines atteintes respiratoires peuvent mener à une augmentation de la pression artérielle pulmonaire (PAP) et à un remodelage des artères pulmonaires. Chez le chat domestique, de telles conséquences n’ont que rarement été rapportées. Dans ce mémoire de maîtrise, nous avons étudié l’impact des atteintes respiratoires sur l’hémodynamie et la structure des vaisseaux artériels pulmonaires chez felis catus domestica à l’aide de deux approches méthodologiques. La première s’intéressait au temps d’intervalles systoliques (STIs) mesurés à l’échocardiographie et leur corrélation avec l’estimation de la PAP. Dix-sept autres paramètres échocardiographiques chez 10 chats atteints de maladies respiratoires chroniques ont été comparés à ceux de 16 chats sains. Aucune différence significative n’a été démontrée entre les deux groupes pour l’ensemble des paramètres. Les STIs n’étaient pas corrélés à l’estimation de la PAP, limitant leur potentiel prédictif d’hypertension pulmonaire chez le chat. La deuxième approche visait à déterminer histologiquement l’incidence des désordres bronchiolaires (BD) sur le remodelage artériel pulmonaire, à l’aide de tissus pulmonaires provenant de 13 chats atteints à ceux de 13 chats témoins. La proportion de la paroi artérielle occupée par l’adventice était significativement plus élevée chez les chats BD que celle du groupe contrôle, chez qui l’intima et la média était significativement plus proéminente chez les artères de petit et moyen calibre, respectivement. Cet effet opposé s’est soldé par une épaisseur pariétale totale comparable entre les deux groupes. D’autres études seront nécessaires pour comprendre les mécanismes physiologiques sous-jacents aux changements histologiques observés lors de BD. / In humans and dogs, respiratory disorders can lead to increased pulmonary arterial pressure (PAP) and a remodeling of the pulmonary arteries. In domestic cats, such consequences have rarely been reported. In this master's thesis, we studied the impact of respiratory diseases on pulmonary hemodynamics and on pulmonary arterial morphometry in felis catus domestica using two methodological approaches Our first study focused on systolic time intervals (STIs) and their correlation with estimated PAP, upon which 17 other echocardiographic parameters were compared between 10 cats with chronic respiratory diseases and 16 healthy cats. No significant differences were observed between the two groups for any of the parameters that were measured. STIs did not correlate with estimated PAP, limiting their predictive potential of pulmonary hypertension in cats. The second study’s aim was to determine the histological impact of bronchiolar disorders (BD) on the remodeling of pulmonary arteries using pulmonary tissues from 13 affected cats compared to those of 13 control cats. The proportion of the arterial wall occupied by the adventitia was significantly higher in cats in with BD than that of the control group, of which the intima and media were significantly more prominent in small and medium caliber arteries, respectively. This opposite effect resulted in a comparably similar wall thickness between the two groups. Further studies will be needed to understand the physiological mechanisms underlying the histological changes observed in cats with BD.

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une forme de défaillance respiratoire sévère, cause majeure de mortalité (~30-45%) chez les adultes et enfants dans les unités de soins intensifs. En dépit des progrès dans la prise en charge du patient, il n’existe à ce jour aucun traitement curatif pharmacologique efficace. Le SDRA peut se développer à la suite d’une atteinte pulmonaire directe (ex. pneumonie) ou indirecte (ex. septicémie) dont les principales caractéristiques sont des lésions épithéliales alvéolaires et endothéliales vasculaires, le développement d’un oedème pulmonaire et une réponse inflammatoire exacerbée durant la phase aiguë exsudative. La résolution de ces paramètres est critique afin d’éviter l’établissement irréversible de fibrose, entraînant une défaillance respiratoire. Le caractère hétérogène du SDRA et l’implication d’une multitude de mécanismes lésionnels rendent le développement de nouvelles thérapies plus difficile. Nous avons posé l’hypothèse que la restauration de l’intégrité épithéliale, en parallèle de la résolution de l’inflammation et la résorption de l’oedème, est critique pour la résolution de la phase exsudative du SDRA. Nous avons donc postulé que des stratégies combinant des effets bénéfiques sur la clairance liquidienne et proréparatrice constitueraient une voie intéressante pour la restauration de l’intégrité fonctionnelle de l’épithélium alvéolaire. L’objectif général de mon projet de doctorat était donc d’évaluer différentes stratégies, ciblant 1) l’inflammation, 2) le canal sodique ENaC impliqué dans la clairance liquidienne et 3) les canaux potassiques ayant un rôle pro-réparateur, avec des modèles complémentaires in vivo de lésions aiguës induites, mimant des paramètres de SDRA. Nous pensons que cette étude aura apporté de nouvelles connaissances sur la physiopathologie du SDRA et les mécanismes de résolution des paramètres caractéristiques de ce syndrome. Mon projet met particulièrement en lumière que de cibler une seule composante telle que l’inflammation ou la clairance liquidienne n’est pas suffisante et que des composés permettant de restaurer l’intégrité fonctionnelle alvéolaire sont nécessaires. / Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a severe form of respiratory failure, a leading cause of death (~30-45%) among adults and children in intensive care units. Despite advances in the management and care of ARDS patients, there is currently no effective curative pharmacological treatment. The ARDS can develop following a direct (e.g. pneumonia) or indirect (e.g. sepsis) lung injury, the main features of which are alveolar epithelial and endothelial vascular injury, the development of pulmonary edema, and an exacerbated inflammatory response during the exsudative acute phase. The resolution of these parameters is critical to avoid the irreversible establishment of fibrosis leading to respiratory failure. The heterogeneous nature of ARDS and the involvement of various lesional mechanisms complicate the development of new therapeutic strategies. We hypothesized that the epithelial restoration, in parallel with inflammatory resolution and edema resorption, is critical for the resolution of the acute exsudative phase of ARDS. Therefore, we postulated that strategies combining beneficial effects on fluid clearance and pro repair may be an interesting way to restore the functional integrity of the alveolar epithelium. The general objective of my PhD project was to evaluate different strategies targeting 1) the inflammation, 2) the sodium channel ENaC involved in fluid clearance, and 3) potassium channels playing pro repair role, using complementary in vivo models of acute lung injury mimicking ARDS parameters. We believe that these studies have provided new insight on the pathophysiology of ARDS and the mechanisms of resolution of the characteristic parameters of this syndrome. In particular, my project highlights that focusing on a single component such as inflammation or fluid clearance is not sufficient and that compounds will restore functional alveolar integrity are needed.

Introduction: La circulation extracorporelle (CEC) peut entraîner une dysfonction endothéliale pulmonaire et l’hypertension pulmonaire. Le SN50 agit au niveau de la signalisation cellulaire pour prévenir ces réactions à la CEC et pourrait renverser la dysfonction endothéliale pulmonaire post-CEC sans effets néfastes sur l’hémodynamie. Méthodes: Quatre groups de porcs ont reçu un parmi quatre traîtements avant de subir 90 minutes de CEC et 60 minutes de reperfusion: (1) milrinone nébulisé; (2) sildenafil nébulisé; (3) placebo nébulisé; et (4) SN-50 intraveineux. Un monitoring hémodynamique invasif a été utilisé. La réactivité vasculaire des artères pulmonaires de deuxième ordre a été évaluée face à l’acétylcholine et la bradykinine. Résultats: Le sildénafil produit une augmentation significative de la pression de l’artère pulmonaire (PAP) moyenne à 60 minutes de reperfusion par rapport au début de la chirurgie. Les relaxations dépendantes de l’endothélium face à la bradykinine étaient meilleurs dans les groupes milrinone et SN-50 et surtout dans le groupe sildénafil par rapport au groupe placébo. Le SN-50 produisait de moins bonnes relaxations dépendantes de l’endothélium face à l’acétylcholine que les autres traitements incluant placébo. Conclusion: Le sildénafil prévient mieux la dysfonction endothéliale pulmonaire que les autres traitements. Les bénéfices du SN-50 sont possiblement sous-estimés vu que la dose n’a pas pu être ajustée à la durée de CEC. Le sildenafil inhalé mérite une étude plus importante chez l’humain et le SN-50 dans un model de CEC animal. / Background: Cardiopulmonary bypass (CPB) can lead to pulmonary endothelial dysfunction and consequent pulmonary hypertension. The novel agent SN-50 acts at the level of the transduction pathway to prevent these responses and may limit or reverse post-CPB pulmonary endothelial dysfunction and pulmonary hypertension without the untoward effects on hemodynamics seen with other known therapies. Methods: Four groups of Landrace-Yorkshire swine that received one of four treatments before undergoing 90 minutes of normothermic CPB and 60 minutes of reperfusion were compared: (1) Nebulized milrinone; (2) nebulized sildenafil; (3) placebo consisting of nebulized NaCl solution; and (4) intravenous SN-50. Invasive hemodynamic monitoring was used throughout all experiments. Vascular reactivity of second-degree pulmonary arteries was evaluated in response to acetylcholine and bradykinin. Results: Sildenafil produced a significant increase in mean pulmonary artery pressure (PAP) at 60 minutes after CPB compared to baseline. Both the sildenafil and milrinone groups had increased mean PAP/MAP ratio at 60 minutes after CPB compared to baseline, however this ratio was not different between the groups. Endothelial-dependent relaxations to bradykinin were improved in the SN-50 and milrinone groups and especially the sildenafil group as compared to placebo. SN-50 produced worse endothelium-dependent relaxations in response to acetylcholine compared to the other groups including placebo. Conclusion: Sildenafil better prevented pulmonary endothelial dysfunction than all other treatments. The improvements seen with SN-50 may be suboptimal as dose could not be titrated to length of CPB. Inhaled sildenafil and SN-50 both merit further study in human trials and animal models, respectively.

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est caractérisé par des dommages au niveau de la barrière alvéolo-capillaire, résultant en la formation d’un œdème pulmonaire et une réponse inflammatoire exacerbée. Sans résolution rapide de ces paramètres, le syndrome progresse vers le développement de fibrose menant à l’insuffisance respiratoire. Or, il a été établi que la réparation de l’épithélium alvéolaire est une étape cruciale pour la résolution du SDRA. Une meilleure compréhension des mécanismes de réparation de l’épithélium alvéolaire est donc nécessaire afin de proposer de nouvelles thérapies pour le SDRA, pour lequel aucun traitement efficace n’existe. Il a été montré que les mécanismes de réparation sont régulés par des protéines membranaires, non seulement par les récepteurs aux facteurs de croissance et les intégrines, mais également par les canaux ioniques, en particulier les canaux potassiques. L’objectif principal de cette étude était donc de caractériser l’impact de la modulation des canaux potassiques KCa3.1 et KvLQT1 dans la résolution du SDRA. Dans un premier temps, nos résultats ont montré le rôle coopératif du canal potassique KCa3.1, de la matrice extracellulaire et de l’intégrine-β1 dans les processus de réparation de l’épithélium alvéolaire in vitro. Nous avons montré que la matrice de fibronectine et le KCa3.1 étaient impliqués dans la migration et dans la réparation de monocouches de cellules alvéolaires de cultures primaires de rat. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’impact de la modulation du canal potassique KvLQT1 dans certains aspects physiopathologiques du SDRA à l’aide de modèles in vivo. Nous avons montré que KvLQT1 n’était pas seulement impliqué dans les mécanismes de réparation de l’épithélium alvéolaire, mais également dans la résorption de l’œdème pulmonaire et la résolution de la réponse inflammatoire. Nos résultats démontrent que les canaux potassiques, tels que KCa3.1 et KvLQT1, pourraient être identifiés en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le SDRA. / Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is characterized by alveolar-capillary barrier damage, resulting in the formation of pulmonary oedema and an exacerbated inflammatory response. Without rapid recovery of these parameters, there is a gradual development of fibrosis, leading to respiratory failure. It has been established that alveolar regeneration is a critical step for the resolution of ARDS. A better understanding of alveolar epithelial repair mechanisms is hence necessary to identify new therapies for ARDS, for which no effective treatment exist. It has been shown that repair mechanisms are regulated by membrane proteins, not only by growth factor receptors and integrins, but also by ion channels, in particular potassium channels. Therefore, the main objective of this study was to characterize the impact of KCa3.1 and KvLQT1 potassium channels modulation in the resolution of ARDS. First, our results have shown the cooperative role of the potassium channel KCa3.1, the extracellular matrix and the β1-integrin in alveolar epithelial repair processes in vitro. We have shown that the fibronectin matrix and KCa3.1 are involved in the migration and repair of primary cultures of rat alveolar cell monolayers. Our data also revealed a putative relationship between Kca3.1 and the β1-integrin. Second, we studied the impact of KvLQT1 potassium channel modulation on ARDS pathophysiological aspects with in vivo models. We showed that KvLQT1 was not only involved in alveolar epithelial repair, but also in the resolution of pulmonary oedema and inflammatory response. Taken together, our data demonstrate that potassium channels, such as KCa3.1 and KvLQT1, may be identified as potential therapeutic targets for the resolution of ARDS.