Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

LORVR ou obstruction récurrente des voies respiratoires (ORVR) est la cause la plus fréquente de maladie pulmonaire chronique chez le cheval adulte. La maladie se caractérise par une hyperréactivité bronchique, une production excessive de mucus et une inflammation neutrophilique pulmonaire qui ont pour effet de réduire la compliance dynamique du poumon et daugmenter la résistance des voies respiratoires au débit aérien. Alors que la maladie est une entité documentée dans la littérature depuis plus de 200 ans, les mécanismes moléculaires qui la sous-tendent restent incomplètement élucidés à ce jour. De précédentes études ont montré l'implication de variations d'expression génique, pour la plupart grâce à l'utilisation combinée de la transcription inverse et de la réaction en chaîne par polymérase (RT-PCR). Cette technique bien connue ne permet l'étude que d'un nombre limité de gènes en simultané. Les microdamiers apparaissent comme la technique de choix pour l'étude de l'expression génique à large échelle. A lheure où cette étude a débuté, il nexistait pas de microdamier dexpression spécifiquement dédié au cheval sur le marché. Un microdamier hétérologue humain (Human Genome U133 Plus 2.0 GeneChip, Affymetrix®) a donc été utilisé pour tenter didentifier de nouveaux gènes dintérêt pour comprendre la pathogénie de lORVR chez le cheval. L'utilisation du microdamier a permis de détecter 46 gènes dont lexpression variait d'un facteur supérieur à 4 entre chevaux sains et atteints. Parmi les gènes mis en avant par le microdamier, trois gènes (CYBB, MARCKS et PTX3) présentaient un intérêt particulier au regard de la littérature et leur variation dexpression a été confirmée par RT-PCR quantitative (RT-qPCR). La pentraxine 3 (PTX3) notamment appartient à la composante humorale de la réponse immune innée. Elle agit comme un ancêtre fonctionnel des anticorps. En effet, elle reconnaît les microbes, active le complément et facilite la reconnaissance de certains pathogènes spécifiques, dont Aspergillus fumigatus (A. fumigatus), par les phagocytes. La suite du travail sest donc focalisée sur PTX3. LADN complémentaire (ADNc) codant pour PTX3 et lADN codant pour le second exon de PTX3 ont été clonés et séquencés. LADN codant pour le second exon de PTX3 équin présentait une délétion de 120 paires de bases par rapport à la séquence humaine. Par ailleurs, un épissage alternatif du second exon de PTX3 a été mis en évidence, résultant en deux formes de la protéine, "épissée" (32 kilodaltons) et "complète" (42 kilodaltons). Afin d'étudier les effets de lexposition à des poussières de foin sur l'expression de PTX3 dans les voies respiratoires, six chevaux sains et six chevaux atteints dORVR ont été soumis pendant dix jours à un challenge environnemental aux poussières de foin. Les chevaux ont été étudiés via des tests cliniques, fonctionnels et biochimiques. Les lavages broncho-alvéolaires (LBA) ont été récoltés lors de l'initiation du protocole et après les dix jours d'exposition aux poussières de foin. Par ailleurs, des sections bronchiques ont été réalisées chez deux chevaux atteints d'ORVR en crise et euthanasiés pour raisons éthiques et deux chevaux indemnes d'affections respiratoires provenant de l'abattoir. PTX3 était détectée dans les macrophages du LBA après exposition aux poussières de foin et dans les cellules épithéliales bronchiques. PTX3 était surexprimée dans les macrophages du LBA chez tous les chevaux après dix jours d'exposition aux poussières de foin. Cependant, le niveau de PTX3 était plus élevé dans le surnageant des cellules provenant des chevaux atteints d'ORVR que dans celui provenant des cellules des chevaux sains. Par ailleurs, il semble que PTX3 soit surexprimée dans les cellules épithéliales bronchiques chez le cheval atteint d'ORVR. Cette piste est intéressante sur le plan thérapeutique puisque l'activation de l'expression de PTX3 dans les cellules épithéliales bronchiques est sous le contrôle du facteur c-Jun N-terminal kinase (JNK), un facteur différent de celui qui contrôle l'expression de PTX3 dans les leucocytes, à savoir le facteur nucléaire kappa B (NF-κB). L'effet de différents stimuli sur la production et lexcrétion de PTX3 par les cellules du LBA a été étudié ex-vivo après mise en culture et stimulation à la poussière de foin, au lipopolysaccharide (LPS), à A. fumigatus et avec une solution saline tamponnée pour le phosphate (PBS), utilisée comme contrôle. La présence de PTX3 a été mesurée par Western Blot six heures et vingt-quatre heures après les différentes stimulations dans les cellules et dans les surnageants respectivement. PTX3 était détectée dans les cellules et dans les surnageants mais aucune différence significative d'expression na pu être mise en évidence que ce soit entre les différents stimuli, entre les différents temps ou avec le contrôle. Ces résultats suggèrent que la poussière de foin est un inducteur indirect de PTX3./ Recurrent airway obstruction (RAO) is the first respiratory disease in adult horses. Environmental causes of RAO are well described, but the molecular mechanisms of the disease remain unclear. Previous studies have highlighted the implications of variations in gene expression in the disease, most using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). This well-known technique limits the number of genes that can be studied in a single assay. The microarray appears to be the platform of choice for massively parallel gene expression profiling and provides a good tool for exploratory research. However, at the time of the experiment, there was no equine-specific microarray available on the market. Because they are commercially available, highly specific and well annotated, human and mouse large-scale microarrays are an exploratory alternative to equine-specific microarrays. The first part of the present study was performed to highlight new targets not previously related to the disease and able to improve our understanding of the molecular mechanisms of the disease. A human microarray (Human Genome U133 Plus 2.0 GeneChip, Affymetrix®) was used to study gene expression in nucleated cells originating from peripheral blood and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) in RAO-affected horses. A total of 46 candidates were identified with differentially regulated genes between RAO-affected horses and controls. Based on their documented function, five of these genes were selected for the real-time quantitative RT-PCR (RT-qPCR) validation procedure: CYBB, MARCKS and PTX3. The RT-qPCR results confirmed those obtained with the microarray, pointing out these genes as new directions for future experiments. In particular, the long pentraxin 3 (PTX3) plays an important role in the host defence and over-expression of PTX3 may contribute to airways injury. Therefore, it was hypothesised that PTX3 may have relevance in the understanding of the pathogenesis of RAO. In the second part of the study, PTX3 and its implication in RAO in horses were characterized in more details. Six healthy horses and six RAO-affected horses were submitted to a dusty environment challenge. PTX3 DNA and cDNA were cloned and sequenced. A 120bp deletion was found in the DNA of the second exon of equine PTX3 in comparison to human PTX3. In addition, an alternative splicing of the second exon of PTX3 occurred, resulting in two forms of the protein: "spliced" (32 kilodaltons) and "full length" (42 kilodaltons). The pentraxin domain was very well conserved in the two forms with 94% of amino-acids conserved between equines and humans. The effects of dust exposure and subsequent RAO crisis on PTX3 expression in the BALF and the bronchial epithelial cells were studied. Dust exposure induced PTX3 in vivo in BALF macrophages both in healthy horses and in RAO-affected horses. However, PTX3 was over-expressed in the BALF supernatant and, interestingly, in the bronchial epithelial cells from RAO-affected horses in crisis. Considering epithelial cells as one of the major cell types in the airways, PTX3 produced at this level may play an important role in the disease process. The effects of different components (ie lipopolysaccharide and A. fumigatus) and different concentrations of hay dust suspension upon PTX3 expression and excretion in BALF cells have been tested ex-vivo and compared to control (ie. Phosphate-Buffered Saline). PTX3 was detected in cells and cell culture supernatant under all conditions but there was no difference between conditions including the control. These results suggest that dust is an indirect inducer of PTX3.

La Fibrose Kystique, causée par des mutations du canal CFTR, mène à la dysfonction du transport des fluides et des ions causant la déshydratation du liquide de surface des voies aériennes et ainsi une défaillance de la clairance mucocilliaire. Ce défaut entraine l’accumulation et l’épaississement du mucus au niveau des bronches qui devient alors un environnement idéal pour le développement d’infections chroniques et d’inflammation qui sont associées à la destruction progressive de l’épithélium chez les patients Fibrose Kystique. Même si leur rôle dans les processus lésionnels est très bien connu, l’impact de médiateurs inflammatoires sur la capacité de réparation ne l’est cependant pas. L’objectif de ma maitrise était donc d’étudier la régulation des mécanismes de réparation de l’épithélium bronchique sain et Fibrose Kystique par le facteur de nécrose tumoral (TNF)-alpha, une cytokine pro-inflammatoire cruciale dans l’initiation et la propagation de la réponse inflammatoire chez les patients FK. À l’aide d’un modèle de plaies mécaniques, nous avons montré que le TNF-alpha stimule la réparation de l’épithélium bronchique sain (NuLi-1) et Fibrose Kystique (CuFi-1). De façon surprenante, l’exposition chronique au TNF-alpha augmente cette stimulation tout comme le taux de migration cellulaire pendant la réparation. Cette augmentation de réparation semble être médiée par l’activation de la métalloprotéinase MMP-9, la relâche d’EGF par les cellules épithéliales et ainsi l’activation de la voie d’EGFR. De plus, l’activation de la réparation par le TNF-alpha semble aussi impliquer l’activation des canaux K+, dont nous avons démontré le rôle important dans la réparation. Contrairement à son effet sur la migration cellulaire et sur la réparation, le TNF-alpha diminue la prolifération cellulaire. En somme, en plus de son rôle dans les processus lésionnels, le TNF-alpha semble avoir un rôle complexe dans les processus de réparation puisqu’il stimule la migration et ralentit la prolifération cellulaire. / Cystic fibrosis (CF) pathology, caused by mutations of cftr gene, leads to ion and fluid transport dysfunction that results in mucus thickening and accumulation in the airways. This mucus accumulation promotes bacterial infection and airway inflammation associated with progressive airway epithelial damage in CF patients, unfortunately leading to respiratory failure. However, the effect of inflammatory products on the repair capacity of respiratory epithelia is unclear. Thus, the objective of my project was to study the regulation of normal and CF bronchial epithelial repair mechanisms by tumor necrosis factor-alpha (TNF)-alpha, a major component of inflammation initiation and propagation in CF. With a wound healing model, we observed that TNF-alpha stimulated the non-CF (NuLi-1) and CF (CuFi-1) bronchial wound healing rate. Surprisingly, chronic exposure to TNF-alpha enhanced this stimulation as well as the migration rate during repair. This wound healing rate stimulation by TNF-alpha seems to be due to metalloproteinase MMP-9 activation, EGF shedding by epithelial cells and subsequent EGFR transactivation. Furthermore, we recently reported a crucial relationship between the EGF response and K+ channel function, both controlling bronchial repair. We now show that TNF-alpha wound healing stimulation also implicated KvLQT1 and KATP currents activation. In contrast to its effect on cell migration, TNF-alpha downregulate cell proliferation. Thus, in addition to its recognized role in the inflammatory response leading to epithelial injury, TNF-a could exert complex actions on repair mechanisms of CF airway epithelia by upregulating cell migration while downregulating proliferation.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

De par leur taille (<100nm) leur conférant des propriétés nouvelles, les nanoparticules (NPs) sont déjà utilisées dans de nombreux produits de la vie quotidienne. La population y étant donc exposée de façon croissante, elles sont au cœur de nombreuses discutions sur la santé publique et environnementale. En effet, les NPs sont capables de pénétrer dans l'organisme, traverser différentes barrières biologiques telles les barrières alvéolaires, placentaire, ou encore hématoencéphalique, s'accumuler dans certains organes et potentiellement induire diverses pathologies. Pouvant s'agréger dans le cerveau, des études ont déjà montré des effets modulateurs des NPs sur les activités bioélectriques des neurones, mais aucune à ce jour n'a permis d'évaluer leurs effets potentiels sur l'activité de tout un réseau, tels ceux responsables de la genèse d'activités motrices impliquées dans des fonctions vitales. Mon travail de thèse s'est donc attaché à déterminer si les NPs, en particulier d'oxyde de zinc (ZnO), pouvaient modifier l'activité des réseaux de neurones responsables de la genèse des activités respiratoire et locomotrice. Cette étude, réalisée ex-vivo sur des préparations de moelle-épinière/tronc cérébral ou de tranches bulbaires isolées de rat nouveau-nés, mais également in-vivo après injection des NPs au cours de la gestation, a permis de combiner des approches électrophysiologiques, pharmacologiques et neuroanatomiques. Ce travail doctoral a permis de mettre en évidence l’existence d'un effet délétère des NPs ZnO sur les neurones respiratoires, provoquant lors d’une exposition aigue une augmentation de la fréquence inspiratoire suivie d'un arrêt précoce et définitif de toute activité. De plus, les NPs modifient le rythme ventilatoire et prolongent la durée des pauses respiratoires (apnées) d'animaux nouveau-nés dont la mère a été exposée de façon chronique aux NPs ZnO au cours de la gestation. Enfin, elles perturbent également l'activité des réseaux spinaux locomoteurs en provoquant un changement du rythme et en modifiant les patrons d'alternance caractéristiques de cette activité. Ces données permettent d'apporter un éclairage nouveau concernant la neurotoxicité potentielle des NPs ZnO sur le fonctionnement et le développement des réseaux neuronaux moteurs chez les mammifères, mais elle permet également de s'interroger sur la vulnérabilité périnatale des organismes lors d'une exposition maternelle au cours de la gestation. Malgré les avantages technologiques et économiques qu'offre le développement des nanotechnologies et des nanoparticules, il est donc nécessaire de considérer avec attention le risque chimique que pourrait représenter l'exposition (aiguë et/ou chronique) aux NPs sur la santé de la population en général, mais également dans la cadre d'activités professionnelles. / Due to their size (<100nm) that confers them unique properties, nanoparticles (NPs) are used in many products of everyday life. The growing exposition of the population to NPs, have elicited concerns about their possible impact on health and environment. Indeed, NPs are able to enter and diffuse into organism, through the alveolar, placental, and blood-brain barriers. More dramatically, NPs accumulate into organs such as the brain, and could potentially induce various diseases. Recent findings have highlighted the ability of NPs to modulate the bioelectric properties of individual neurons. However, whether NPs could impair the functioning of a whole neural network, remained unknown. My doctoral work aimed at determining whether zinc oxide (ZnO) NPs alter the activity of neuronal networks that are responsible for the genesis of respiration and locomotion. Here, we have shown that acute exposure to ZnO NPs induced an increase of inspiratory frequency followed up by a premature cessation of the rhythm generation, using ex-vivo brainstem/spinal cord preparations from newborn rats. Our results have highlighted the inspiratory neurons from the pre-Bötzinger complex as a preferential target of ZnO NPs. When, ZnO NPs were injected chronically into gestating females, we observed a modification of the respiratory rhythm and an increase of respiratory pause duration (apnoea), by performing plethysmographic recordings in the following progeny. Taking together, those data shed a new light not only on the potential neurotoxicity of ZnO NPs, and as a consequence on the functioning of mammals' motors neurons networks, but also on organism perinatal vulnerability throughout maternal exposition during gestation.

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

Ce travail vise à estimer l’impact de co-infections sur le terrain et à mieux comprendre le synergisme possible entre agents pathogènes en conditions expérimentales. Nous nous sommes intéressés à E. coli (O78) et au virus influenza faiblement pathogène (LPAIV, H6N1) dans le modèle dinde. Les oiseaux ont été infectés par voie aérosole pour reproduire l’infection respiratoire. L’excrétion virale ainsi que les lésions ont été plus importantes lors de la co-infection, ce qui suggère une patho-génicité accrue. Ces résultats montrent que E. coli et LPAIV ont un effet additif sur la maladie respiratoire lors qu’ils ont été inoculés soit simultanément soit en différé (à 3 jours d’intervalle) à des dindes naïves. En parallèle, nous avons étudié les virus respiratoires en circulation dans les élevages pakistanais. Des co-infections avec le LPAIV H9 (lignage G1) et le virus de la maladie de Newcastle (génotype VII) ont été fréquemment observées. / The purpose of this study was to assess the burden of co-infections in the field and to better understand the possible synergism between pathogens in a laboratory setting. We focussed on E. coli (O78) and low pathogenic avian influenza virus (LPAIV, H6N1) in turkey model and infected the birds via the aerosol route to reproduce respiratory disease. Viral shedding and lesions were more severe and persisted longer during coinfection indicating possible enhancement of pathogenesis for LPAIV by E. coli and vice versa. These findings all endorse our conclusions that E. coli and LPAIV exercise an additive pathogenic effect in the reproduction of respiratory disease if given simultaneously or spaced by three days between the viral and the bacterial challenges to susceptible turkeys. In parallel, we studied avian respiratory agents circulating in the field in Pakistani farms. There, we focussed on co-infections as well, targeting viruses only as a first study. We observed frequent LPAIV H9 (G1 lineage) and Newcastle disease virus (genotype VII) coinfections in the field.

Les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh), par leurs caractéristiques de pluripotence et de prolifération illimitée, représentent une alternative à l’utilisation de cellules issues de patients : leur différenciation en cellules épithéliales respiratoires pourrait permettre la production illimitée d’épithélium pour le criblage de molécules thérapeutiques.L’objectif de notre travail a été de mettre au point un protocole simple et financièrement acceptable afin de différencier les CSEh en cellules épithéliales de voies aériennes et de produire un épithélium complet. Pour ce faire, nous avons suivi deux voies potentielles de différenciation des CSEh : une voie passant par la production d’endoderme définitif, feuillet embryonnaire à l’origine de l’épithélium respiratoire, et une voie passant par un progéniteur potentiel commun aux lignages respiratoire et épidermique. Différentes combinaisons de protéines matricielles, d’inducteur de différenciation, de temps d’induction et de milieux de culture ont été testées. Nos résultats montrent que la culture des CSEh sur cellules nourricières STO dans un milieu optimisé pour les cellules bronchiques, le BEGM, en présence de Bone Morphenetic Protein 4 et d’acide rétinoïque pendant 6 jours puis en BEGM seul pendant 30 jours conduit à l’obtention de plus de 76% de progéniteurs épithéliaux respiratoires exprimant des marqueurs spécifiques tels que CK13, P63, CXCR4, FOXA2, SOX17, NKX2.1, SOX2 et SOX9. Le passage par la production de cellules de l’endoderme définitif n’a pas permis d’améliorer l’efficacité de ce protocole. L’isolement de ces progéniteurs et la reconstitution d’un épithélium complet restent à mettre au point. / Human embryonic stem cells (hESCs), for to their characteristics of pluripotency and unlimited proliferation, represent an alternative to the use of primary cells from patients: their commitment and differentiation into airway epithelial cells could help to overcome the lack of patient’s cells and could allow the unlimited production of epithelium for the screening of therapeutic molecules.The objective of our work was to develop a simple and financially acceptable protocol to differentiate hESCs into airway epithelial cells and to produce a complete epithelium. To do this, we followed two potential routes of hESC differentiation: a route through the production of definitive endoderm, the germ layer at the origin of the respiratory epithelium, and a route through a common potential progenitor to the respiratory and epidermal lineages. Various combinations of matrix proteins, differentiation inducers, induction time and culture media were tested.Our results show that hESC culture on STO feeder cells in an optimized medium for human bronchial epithelial cells, the BEGM medium, in the presence of Bone Morphenetic Protein 4 and retinoic acid for 6 days then in BEGM medium alone for 30 supplementary days led to the differentiation of more than 76% of respiratory epithelial progenitors expressing specific markers such as CK13, P63, CXCR4, FOXA2, SOX17, NKX2.1, SOX2 and SOX9. The application of these culture conditions to definitive endoderm cells, previously obtained from hESC, failed to improve the effectiveness of this protocol. The isolation of these progenitors and the reconstruction of a complete airway epithelium remain to be developed.

Les maladies neuromusculaires, sont susceptibles d’évoluer vers un syndrome restrictif. La faiblesse des muscles respiratoires ainsi que les déformations rachidiennes et thoraciques associées font entrer les patients dans un cercle vicieux qui aggrave progressivement le syndrome restrictif et mène les patients vers l’insuffisance respiratoire. À cette insuffisance respiratoire peuvent se rajouter d’autres facteurs comme la réduction chronique des mouvements de la cage thoracique, les perturbations du sommeil, le dysfonctionnement bulbaire et l’inefficacité de la toux. En conséquence, la dysfonction du système respiratoire peut être d’origine multiple et impose une évaluation précise et ciblée sur la compréhension des mécanismes physiopathologiques pour chaque maladie non seulement pour proposer pour chacune un traitement adapté mais également pour apprécier les nouvelles thérapeutiques ciblées sur la réparation musculaire en émergence pour certaines pathologies neuromusculaires. Il parait donc nécessaire de mieux connaitre l’évolution de certaines pathologies, avec et sans les traitements classiques, et d’améliorer la compréhension des mécanismes physiopathologiques de l’insuffisance respiratoire en combinant les outils classiques d’évaluation de la fonction respiratoire avec des nouvelles techniques d’évaluation qui pourraient être complémentaires.Cette thèse a, par conséquent, pour objectif de renforcer les connaissances sur les dysfonctions respiratoires de certaines pathologies neuromusculaires en utilisant des outils classiques d’évaluation et de proposer nouvelles méthodes d’exploration de la fonction respiratoire des patients neuromusculaires. Ainsi, nous avons exploité les données de deux filières de patients neuromusculaires suivies régulièrement : la Dystrophie Facioscapulohumérale (DFSH) et la Dystrophie Musculaire de Duchenne de Boulogne (DDB). L’analyse de la DFSH nous paraissait importante car l’insuffisance respiratoire est très peu connue et décrite dans cette pathologie. Si, au contraire, l’évolution de la DDB est bien connue, l’effet de la ventilation noninvasive (VNI) sur l’évolution de la fonction respiratoire a été, en revanche, très peu décrit alors que de nouveaux essais thérapeutiques vont bientôt être proposés à ces patients, dont certains sont déjà sous VNI. Ensuite, pour mieux prédire le degré d’amélioration du syndrome restrictif qu’une thérapeutique de réparation musculaire pourrait potentiellement apporter, nous avons développé une mesure des volumes pulmonaires à l’aide d’une assistance des muscles inspiratoire et/ou expiratoire. Nous avons aussi développé et validé une méthode non-invasive et non-volitionnelle de mesure indirecte de la force du diaphragme, de manière à obtenir des résultats indépendants de la motivation du patient, à partir d’un examen indolore pour le patient.De ce fait, cette thèse a pu faire progresser les connaissances sur l’évolution de la fonction respiratoire de certaines pathologies neuromusculaires grâce à l’analyse des mesures classiques de la fonction respiratoire. Elle a aussi validé des nouvelles mesures d’explorations fonctionnelles indépendantes de la force volontaire du patient. / Neuromuscular disorders are liable to induce a restrictive syndrome. The weakness of respiratory muscles andthe associated spinal deformities lead the patients into a vicious circle, which progressively worsens the restrictivesyndrome and evolves into respiratory failure. This respiratory failure may be associated to additional factors such aschronic reduction of thoracic cage motion, sleep disordered breathing, bulbar dysfunction and ineffective cough. Therefore,dysfunction of respiratory system may have multiples origins and requires precise evaluations targeted on thecomprehension of the physiopathologic mechanisms for each disease, as they may not only allow to adapt specificallytreatment, but also to assess the new therapeutics targeted for muscle restoration that are emerging for some neuromusculardiseases. Accordingly, it is essential to acquire knowledge about the specific evolution of the different disorder, with andwithout classic treatments, and also to improve the understanding of the physiopathologic mechanisms of respiratoryfailure, combining the classic evaluation tools of respiratory function with new evaluation techniques which could provideadditional information.This thesis aims to increase the knowledge of respiratory dysfunction of some neuromuscular disorders using classicevaluation tools and also to propose new exploration methods of respiratory function for neuromuscular patients.Thus, we explored data of two specific neuromuscular disorders patients, regularly followed: FacioscapulohumeralMuscular Dystrophy (FSHD) and Duchenne Muscular Dystrophy (DMD). The analysis of FSHD seemed important asrespiratory failure is not well known and described for this disease. On the other hand, while the evolution of DMD is wellknown, the impact of noninvasive ventilation (NIV) on the evolution of respiratory function has been poorly described,whereas new therapeutic trials will be soon proposed to these patients, some of which are already under NIV.Next, to better predict the improvement of the restrictive syndrome that could be potentially obtained with muscle repairtherapies, we developed a measure of pulmonary volumes, using assistance for inspiratory and/or expiratory muscles.We also developed and validated a painless, noninvasive, non-volitional and indirect method of measurement of thediaphragmatic force, in order to obtain results independent of patients’ motivation.Hence, this thesis was able to advance knowledge of the evolution of respiratory function of some neuromuscular diseases,using traditional evaluation tools of respiratory function. Moreover, it validated new pulmonary function measuresindependent of patient’s voluntary efforts.

Le système nerveux central est isolé de l’environnement grâce à un ensemble de barrières, incluant la barrière osseuse et la barrière hémato-encéphalique. Il existe cependant des zones où ces barrières sont absentes ou affaiblies, et c’est notamment le cas au niveau des nerfs olfactifs qui ont pour origine les neurones présents dans la cavité nasale. Ces neurones participent à la détection des odeurs et leurs axones contactent directement le système nerveux central au niveau des bulbes olfactifs en traversant la lame criblée de l’éthmoïde. Cette « voie olfactive » représente ainsi un site d’entrée privilégié de certains pathogènes vers le cerveau. La muqueuse olfactive, du fait de son positionnement à l’interface entre l’environnement et le système nerveux central, constitue donc une zone particulièrement sensible sur le plan immunologique. Si cette muqueuse est connue pour produire des composants antimicrobiens, les mécanismes cellulaires et moléculaires mobilisés dans le cadre d’infections par des pathogènes respiratoires restent peu décrits.Au cours de ma thèse, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur l’interleukine 17c, connue comme puissant médiateur des réponses immunitaires innées épithéliales respiratoires et dont les récepteurs sont exprimés dans la muqueuse olfactive. Nous avons notamment pu montrer qu’elle était mobilisée in vivo dans un contexte mimant une infection virale et qu’elle favorisait le renouvellement épithélial ainsi que l’infiltration de cellules immunitaires. En voulant caractériser son action dans un contexte viral, nous avons été amenés à étudier les effets de deux virus respiratoires sur la muqueuse olfactive (le virus influenza et le virus respiratoire syncytial). Nous avons observé que les deux virus pouvaient infecter efficacement les neurones sensoriels olfactifs, mais avec une charge virale plus élevée pour influenza. A dose équivalente, le virus de la grippe provoque d'importants dégâts dans la muqueuse olfactive mais ne s’établit pas durablement dans la muqueuse, ce qui suggère que ce virus est éliminé très efficacement et rapidement. En nous focalisant sur les processus d'élimination des neurones sensoriels olfactifs infectés, nous avons identifié un nouveau mécanisme antiviral précoce basé sur l'élastase, une enzyme précédemment décrite comme sécrétée par les neutrophiles, principaux acteurs du système immunitaire inné.Dans l’ensemble, ces travaux de thèse mettent en lumière les défenses immunitaires présentes dans la cavité nasale contre les virus respiratoires et apportent de nouvelles perspectives dans le contrôle des virus infectant le système nerveux central par la voie olfactive. / The central nervous system is sheltered from the environment thanks to cranial bones and the blood brain barrier. Some parts of these barriers are weaker, especially around olfactory nerves originating from olfactory sensory neurons in the nasal cavity. These neurons detect odorants and their axons cross the cribriform plate to project directly into the brain at the level of the olfactory bulbs. The cribriform plate is a thin and perforated area of the cranial bones allowing the crossing of the olfactory nerves. This “olfactory pathway” constitutes a privileged entry site for viruses toward the central nervous system. Hence, the olfactory mucosa represents a particularly sensitive area for the immune system. While the olfactory mucosa is known to produce various anti-microbial compounds, the described molecular and cellular mechanism of immune system defenses against viruses remains sparse.The interleukin 17c (IL-17c) is known as an innate immunity response actor in the respiratory epithelium. While its receptors are expressed in the olfactory mucosa, its role in this tissue was unknown. We found that IL-17c is involved in olfactory mucosa responses to Poly(I:C) mimicking virus presence. We observed that nasal instillation of IL-17c accelerated the olfactory mucosa turn-over and induced its infiltration by immune cells. In attempt to characterize the role of IL-17c in a real viral context, we started to focus on the impact of two viruses of the respiratory tract: influenza and the respiratory syncytial virus. We observed that both viruses could effectively infect olfactory sensory neurons but with a higher virus load for influenza. Indeed, at similar doses, influenza induced important damages in the olfactory mucosa but was not present, indicating that influenza virus is very effectively and rapidly eliminated from the olfactory mucosa. By focusing on the elimination processes of infected olfactory sensory neurons, we identified a novel early anti-viral mechanism based on elastase, an enzyme previously described as secreted by neutrophils, main actors of the innate immunity system.Overall, my PhD results provide new insights on the immune defenses present in the olfactory mucosa against respiratory viruses and could bring new perspectives in the control of virus infecting the central nervous system.