La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative. Une insuffisance diaphragmatique apparaît quand les neurones phréniques sont atteints. La ventilation non-invasive (VNI) est un traitement efficace. Une hyperactivité des muscles inspiratoires extradiaphragmatiques (MIED) est fréquente. C'est un phénomène compensateur vital pour assurer une ventilation correcte mais ses conséquences extraventilatoires restent inconnues. La VNI, mettant au repos les MIED, pourrait avoir d'autres effets bénéfiques que la correction des échanges gazeux. Dans la partie 1, la dépense énergétique (DE) diminue de 7% sous VNI. Dans la partie 2, les tests d'endurance (VMM et PiMAX répétés) ne sont pas adaptés aux patients SLA avec faiblesse diaphragmatique. Une série de 10 SNIP est réussie par 90% d'eux. La réalisation de SNIP répétés suffit à induire une fatigue aux caractéristiques évocatrices de fatigue centrale : la pression chute alors que la vitesse de relaxation normalisée est conservée. La fatigue n'est pas corrélée à la sévérité de la SLA ou à l'utilisation de la VNI. Dans la partie 3, 57% des patients SLA ont un potentiel préinspiratoire (PPI) en ventilation spontanée (VS), réponse corticale au déséquilibre charge-capacité. L'activité corticale préinspiratoire influence l'activité des MIED et la perception de la dyspnée. La VNI inhibe quasi-complètement le PPI. La VNI réduit la DE en soulageant le travail respiratoire imposé aux MIED pour compenser la faiblesse diaphragmatique. Cette contribution métabolique plaide en faveur d'une initiation précoce de la VNI. Juger du moment pour initier la VNI est délicat. La présence d’un PPI en VS peut guider la décision. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease. Respiratory failure (RF) develops when phrenic neurons are involved. Noninvasive ventilation (NIV) is the only treatment for diaphragm weakness. Patients with ALS-related RF often exhibit strong activity of inspiratory neck muscles (INM) as a compensatory mechanism to maintain adequate ventilation.In chapter 1 of thesis, resting energy expenditure (REE) is lower under NIV (median decrease of 7%). Chapter 2 confirms that standard tests to measure respiratory muscle endurance (maximal voluntary ventilation and repeated maximal inspiratory pressures) are not adapted to ALS patients with diaphragm involvement while 90 % of them complete a series of 10 maximal sniff pressures (SNIP). This test is sufficient to initiate fatigue in ALS patients with a progressive decrease in sniff amplitude and preserved maximal relaxation rate. These results suggest that central fatigue contribute to RF in ALS. Different tests of respiratory muscle endurance were not linked to ALS severity or NIV use. Chapter 3 shows that 57 % of ALS patients with RF exhibit respiratory-related cortical activity during spontaneous breathing. Pre-inspiratory potentials (PIP) almost disappear on NIV. Presence of PIP interferes with dyspnea and INM activity.NIV can reduce REE probably by alleviating the ventilator burden imposed on INM to compensate ALS-related RF. This positive contribution to a better nutritional equilibrium supports the hypothesis that starting NIV early in the course of ALS could be beneficial. To determine the good timing to initiate NIV stay difficult. Recording PIP could provide a useful tool.

Contexte : Les infections respiratoires aiguës (ARI) sont reconnues comme une cause importante de morbidité, de mortalité et d'hospitalisation chez les enfants dans les pays en développement. Le virus respiratoire syncytial humain (HRSV) est l’agent étiologique principal de maladie sévère des voies respiratoires basses chez les nourrissons, les jeunes enfants et les personnes âgées. Identifié en 2001, le Metapneumovirus humain (HMPV) est un nouveau paramyxovirus. Les études ont montré la cocirculation des sous groupes de ces deux virus avec la domination de l’un des sous groupes selon les zones géographiques et selon les années. Les données restent cependant limitées dans les pays de l’Afrique subsaharienne, sur la prévalence, la saisonnalité et la caractérisation génétique de ces deux virus respiratoires. Au Cameroun, ces deux virus ont été décrits seulement une seule fois (5,7 et 5% pour HRSV et HMPV respectivement) chez des patients présentant des syndromes grippaux en 2012. Objectif : Cette étude rapporte la prévalence, la saisonnalité et la variabilité génétique des souches HRSV et HMPV chez des enfants camerounais pendant 3 saisons épidémiques consécutives (de Septembre 2011 à Octobre 2014). Par ailleurs, la diversité génétique d’autres virus respiratoires détectés au cours de ce travail est présentée comme objectif secondaire.Méthodes : Une surveillance prospective a été menée pour identifier les enfants hospitalisés et ambulatoires âgés de moins de 15 ans présentant des symptômes respiratoires ≤ 5 jours. Les échantillons nasopharyngés ont été testés pour 17 virus respiratoires en utilisant une réaction multiplex de polymérisation en chaîne. La distribution virale et les données démographiques ont été analysées statistiquement. Les échantillons positifs du HRSV et HMPV ont été amplifiés par polymérisation en chaine semi nichée puis séquencés partiellement au niveau du gène G. Des analyses phylogénétiques ont été effectuées sur les séquences nucléotidiques et protéiques partielles du gène G.Résultats : De septembre 2011 à octobre 2014, 822 enfants âgés de moins de 15 ans ont été inscrits dans l’étude. Au moins un virus a été identifié chez chacun des 72,6% (597/822) d'enfants, dont 31,7% (189/597) étaient des codétections; 28,5% (226/822) étaient positifs pour l'adénovirus humain, 21,4% (176/822) pour le virus Influenza, 15,5% (127.822) pour le rhinovirus/entérovirus, 9,4% (77/822) pour le bocavirus, 9% (74/822) pour le HRSV, 8,2% (67/822) pour les coronavirus humain, 6,2% (50/822) pour le parainfluenzavirus humain et 3,9% (32/822) pour le HMPV. L’infection HRSV était plus fréquente chez les enfants de moins de 2 ans (70,3% ; 52/74) et chez les participants hospitalisés (70,3% ; 52/74). Alors que le HRSV a montré un profil saisonnier avec une circulation de septembre à décembre, des cas sporadiques de HMPV ont été détectés tout au long de l'année. HRSV-A (19,1%, 9/47) et HRSV-B (17% ; 8/47) ont été observés relativement à la même fréquence avec (63,8% ; 30/47) de cas en codétection HRSV-A/HRSV-B alors que HMPV-A (71,4% ; 10/14) était majoritaire comparé à HMPV-B (28,6 ; 4/14). L'analyse phylogénétique a révélé que les souches HRSV de l’étude sont groupées au sein du sous groupe NA-1 (pour HRSV-A) et BA-9 (pour HRSV-B). Les souches HMPV camerounaises sont groupés parmi les membres du génotype A2b (pour HMPV-A), B1 et B2 (pour HMPV-B).Conclusion : Cette étude suggère qu’environ 70% des ARI enregistrés chez des enfants au Cameroun sont causés par des virus. La présente étude est également le premier rapport sur la variabilité génétique du gène G des souches de HRSV et HMPV dans la région. Bien que ce travail comble partiellement certaines lacunes d’informations, des études supplémentaires sont requises pour une clarification de l’épidémiologie moléculaire et du mode d’évolution des virus respiratoires présents en Afrique subsaharienne en général et plus singulièrement au Cameroun. / Background: Acute respiratory infections (ARI) are recognized as an important cause of morbidity, mortality and hospitalization among children in developing countries. Human respiratory syncytial virus (HRSV) is the main cause of severe lower respiratory tract disease in infants, young children and the elderly. Identified in 2001, Human Metapneumovirus (HMPV) is a new paramyxovirus. Studies have shown the co-circulation of the subgroups of these two viruses with domination of one of the sub-groups according to the geographical zones and according of years. These two viruses encode two major surface glycoproteins, the highly conserved fusion F protein and the highly variable attachment G protein. Data are still limited in sub-Saharan African countries on prevalence, seasonality and genetic characterization of these two respiratory viruses. In Cameroon, these two viruses have been described only once (5.7 and 5% for HRSV and HMPV respectively) in patients with influenza-like illness in 2012.Objective: This study reports the prevalence, seasonality and the genetic variability of HRSV and HMPV strains in Cameroonian children for 3 consecutive epidemic seasons (September 2011-October 2014). Moreover, the genetic diversity of other respiratory viruses detected during this work is presented as a secondary objective.Methods: A prospective surveillance was conducted to identify inpatient and outpatient children less than 15 years with respiratory symptoms ≤ 5 days. The nasopharyngeal samples were tested for 17 respiratory viruses using a multiplex polymerase chain reaction. Viral distribution and demographic data were analyzed statistically. Positive samples for HRSV and HMPV were amplified by semi-nested polymerize chain reaction and then partially sequenced at the G gene. Phylogenetic analyzes were performed on the partial nucleotide and protein sequences of the G gene.Results: From September 2011 to October 2014, 822 children under 15 years were enrolled in the study. At least one virus was identified in each of 72.6% (577/822) of children, 31.7% (189/597) of whom were co-detections; 28.5% (226/822) were positive for human adenovirus, 21.4% (176/822) for influenza virus, 15.5% (127.822) for rhinovirus/enterovirus, 9.4% (77/822) for bocavirus, 9% (74/822) for HRSV, 8.2% (67/822) for human coronavirus, 6.2% (50/822) for human parainfluenzavirus, and 3.9% (32/822) for HMPV. HRSV infection was more frequent in children under 2 years (70.3%, 52/74) and hospitalized participants (70.3%, 52/74). While HRSV showed a seasonal pattern with circulation from September to December, sporadic cases of HMPV were detected throughout the year. HRSV-A (19.1%, 9/47) and HRSV-B (17%; 8/47) were observed relatively at the same frequency with (63.8%, 30/47) codetections of HRSV-A/HRSV-B. HMPV-A (71.4%; 10/14) was predominant compared to HMPV-B (28.6; 4/14). Phylogenetic analysis revealed that the HRSV strains of the study are grouped within subgroup NA-1 (for HRSV-A) and BA-9 (for HRSV-B). Cameroonian HMPV strains are grouped among the members of genotype A2b (for HMPV-A), B1 and B2 (for HMPV-B).Conclusion: This study suggests that about 70% of ARI recorded in children in Cameroon are caused by viruses. The present study is also the first report on the genetic variability of the G gene of HRSV and HMPV strains in the region. Although this work partially fills gaps for some information, additional studies are required to clarify the molecular epidemiology and evolutionary pattern of respiratory viruses in sub-Saharan Africa in general and more particularly in Cameroon.

Les éleveurs laitiers-bovins présentent une incidence plus élevée de symptômes respiratoires et de maladies broncho-pulmonaires que la population générale. Un facteur de risque important serait l’exposition professionnelle à divers aéro-contaminants d’origine biologique et chimique. Les déterminants professionnels de ces expositions et les effets biologiques des contaminants inhalés de manière répétée restent cependant mal connus. Dans ce contexte, les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour objectifs i) de rechercher les déterminants professionnels de l’exposition aux bio-aérosols thoraciques (poussières organiques, endotoxines, bactéries et moisissures), à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde, et ii) de caractériser les effets pro-inflammatoires des poussières thoraciques émises lors de la tâche de paillage mécanisé qui est connue pour induire une forte exposition aux bio-aérosols. Pour atteindre ces objectifs, nous avons réalisé une campagne de 112 mesures individuelles répétées dans 29 exploitations laitières d’élevage bovin localisées en Bretagne. Par l’utilisation de modèles multivariés à effets mixtes, nous montrons que l’exposition aux bio-aérosols est majoritairement induite par l’exécution de tâches liées à la distribution de litières et d’aliments (paille, foin, ensilage). L’exposition à l’ammoniac est fortement dépendante du nombre de vaches présentes dans l’exploitation et des temps passés en stabulation et en salle de traite. L’exposition à l’acétaldéhyde est dépendante de la taille de l’exploitation et des tâches liées à la distribution d’ensilage. Nos travaux soulignent également qu’une augmentation de la surface des ouvertures de la stabulation est associée à une réduction significative de l’exposition aux moisissures, à l’ammoniac et à l’acétaldéhyde. Enfin, notre étude montre que les poussières émises lors du paillage mécanisé ont (1) une taille leur permettant de se déposer majoritairement dans les régions trachéo-bronchiques, (2) une composition bactériologique et fongique complexe et (3) in vitro des effets pro-inflammatoires puissants induisant l’expression de TNF-α, d’IL-1β, d’IL-6 et d’IL-8 dans des macrophages humains. Au total, ces travaux de thèse ont permis d’identifier des activités professionnelles et des caractéristiques d’exploitations augmentant significativement les niveaux d’expositions des éleveurs laitiers-bovins à des contaminants chimiques et à des poussières organiques pouvant théoriquement se déposer dans les tissus bronchiques où sont censées se développer différentes maladies broncho-pulmonaires. Les modèles statistiques développés au cours de la thèse permettent dès à présent la reconstitution des expositions des éleveurs et pourront être utilisés dans de futures études épidémiologiques et dans l’élaboration de programmes de prévention. / Dairy farmers have an increased risk of lower airway diseases that is likely related to occupational exposures to airborne contaminants. Nevertheless, occupational determinants of dairy farmers’ exposures remain poorly documented and the biological effects of the contaminants chronically inhaled by farmers need to be fully characterized. In this context, the objectives of this PhD thesis were i) to identify the occupational determinants of exposure to thoracic bio-aerosols (organic dusts, endotoxins, bacteria and moulds), ammonia and acetaldehyde, and ii) to characterize the pro-inflammatory effects of thoracic dusts emitted during the mechanical spreading of straw bedding, a task well-known to generate inhalable dusts. To achieve these goals, we carried out a 112-repeated exposure measurement campaign on 29 dairy farms located in Britany. Using multivariate mixed-effect regression models, we have demonstrated that farmers’ exposures to bio-aerosols were mainly induced by tasks related to bedding material distribution and cow feeding (straw, hay, silage). Exposure levels to ammonia were highly dependent on cow numbers and times spent by the farmers in stable and milking parlour. Acetaldehyde exposure was modulated according to the farm size and times spent to distribute silage. Our work also highlighted that an increase of the area of wall opening significantly reduced exposure to mould, acetaldehyde and ammonia. Finally, our study showed that dusts emitted during mechanical straw spreading have (1) a size small enough to allow them to deposit in the tracheobronchial regions, (2) a complex bacterial and fungal composition, and (3) strong in vitro pro-inflammatory effects that induced TNF-α, IL-1β, IL-6 and IL-8 expression in human macrophages. In conclusion, these results have identified different dairy farm characteristics and occupational tasks that significantly increased the exposure levels to chemical contaminants and thoracic organic dusts. Statistical models built during this research project already allow reconstitution of dairy farmers’ exposure that may of use in future epidemiological studies and to develop new preventive measures.

Les complications respiratoires restent la première cause des complications postopératoiresen chirurgie thoracique oncologique. Le développement des ces complications sont le plussouvent de nature infectieuse. Leur fréquence reste élevée (30 %) et représente la premièrecause de mortalité hospitalière. Des données récentes suggèrent que ces complicationsrespiratoires soient liées à une colonisation périopératoire des voies aériennes. Plusieurstravaux fondés sur l’analyse phénotypique de mise en culture traditionnelle démontrentl’existence d’une colonisation bronchique proximale chez près de 40 % des malades.Néanmoins, les liens entre colonisation et complications respiratoires restent controversés.Une des principales limites demeure les méthodes de cultures employées qui ne permettentl’identification que d’une faible partie (< 1%) des espèces microbiologiques potentiellementexistantes dans la biosphère. Nous avons formulé l’hypothèse que des techniques debiologie moléculaire d’amplification universelle des ADN présents dans les échantillonssuivies du clonage des produits de PCR et du séquençage de ces clones, appliquées à deséchantillons obtenus des bronches distales et de biopsies pulmonaires, permettraientl’identification de pathogènes bactériens, viraux ou émergents. Nos résultats suggèrent quel’identification précise et exhaustive de ces colonisations ne peut être réalisée que par uneapproche moléculaire moderne, innovante et systématique. Cette approche permetd’envisager, d’une part, un lien plus précis entre colonisation et complications respiratoires etd’autre part, l’identification de pathogènes difficilement cultivables ou émergents. / Postoperative respiratory complications remain the most frequent and seriouscomplications, as well as being the primary cause of hospital death after thoracic oncologicsurgery. Their incidence is relatively high and concern near 30 % of patients submitted forsurgery. These complications are notoriously infectious and airways colonizations (AWC)have been suggested to be an essential first step in the pathogenesis of this respiratorymorbidity. Previous studies have documented that AWC are presents in near 40 % of cases.However, correlation between AWC and respiratory complications remains controversial.One of the limits is the traditional phenotypic methods of cultures that precludes for definitiveconclusions when considering that majority of microbiological species required modern andinnovating techniques of culture to be identified. Recent data have demonstrated that 99% oforganisms seen microscopically are not cultivated by routine techniques and requiredmolecular techniques to be identified. We have postulated that instead of culture test,molecular detection (DNA genes amplification and sequencing of the bacterial 16S ribosomalRNA) applied to distal bronchial samples or to lung biopsies, should allow identifyingbacteria, virus or emerging pathogens. Our results suggest that molecular cultureindependenttechniques applied in the context of AWC will provide in the future a greatopportunity to precise correlation between colonization and respiratory complications and tothe other hand, to discover new and/or emerging pathogens that are currently unknown.

Réalisé en cotutelle avec l'Université Joseph Fourier École Doctorale Ingénierie pour la Santé,la Cognition et l'Environnement (France) / Les progrès en anesthésie et en réanimation ont pour objectifs la réduction de la durée de surveillance et l'amélioration de la qualité de la récupération. Pour le cas particulier de l'assistance respiratoire, la capacité de surveiller et d'optimiser l'adaptation entre le patient et sa machine d'assistance est déterminante pour la qualité et la conduite des soins. Ce travail de thèse concerne dans sa première partie la mise en place et la validation d'un outil instrumental permettant de caractériser un comportement respiratoire par l'étude cycle à cycle du délai d'activation inspiratoire entre les muscles des voies aériennes supérieures et de la cage thoracique. Cet outil doit prendre en compte les contraintes imposées par le milieu clinique telle qu'une mesure non-invasive des muscles respiratoires. Il repose sur une mesure électromyographique (EMG) de surface des muscles respiratoires. La mesure cycle à cycle et par voie de surface du délai d'activation est un véritable challenge dans un environnement clinique qui est fortement perturbé. La démarche choisie ici est double avec en parallèle : i) La mise en place d'un outil de détection d'évènements menée sous supervision. ii) La définition d'un protocole original sur sujets sains prenant en compte les contraintes cliniques et permettant de valider l'outil et de constituer une base de connaissances pour envisager l'automatisation des procédés dans un travail futur. D'un point de vue physiologique, l'influence de la fréquence respiratoire sur le délai d'activation de l'inspiration n'a pas été étudiée à ce jour. Ce délai a donc été mesuré en condition de normocapnie à différentes fréquences respiratoires imposées par un stimulus sonore. Une étude statistique montre que l'instrument permet de distinguer deux situations physiologiques du protocole expérimental, ce qui en dé- montre la sensibilité. La deuxième partie de ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'une optimisation des méthodes de détection de singularités d'intérêt. La solution choisie ici se base sur l'intensité structurelle qui calcule la "densité" de maxima d'ondelettes à différentes échelles et permet une localisation des singularités d'un signal bruité. Une formulation de cet outil qui utilise la transformée de Berkner est proposée. Celle-ci permet le chaînage des maxima d'ondelette afin de positionner précisément les amers du signal. Le filtrage de l'artefact ECG dans l'EMG diaphragmatique sans signal de référence est proposé comme exemple d'application. / Better care in an anaesthesia and critical care could be achieved by reducing monitoring duration and improving the quality of recovery. For the particular case of respiratory assistance, the capacity to track and optimize patient-ventilator synchrony is essential to quality care. As a first step, this thesis adresses the development and validation of an instrument which characterizes respiratory behavior by studying the time lag between onset of upper airway muscles and rib cage muscles, cycle by cycle during respiration. This tool must take into account the constraints imposed by the clinical environment ; measuring respiratory muscles by surface electromyographic measurements (EMG). Measurement of the onset time lag, cycle by cycle and non invasively, is a true challenge in a critical care clinical environment. Here the approach is two-fold : i) The development of a tool for events detection. ii) The definition of an original protocol on healthy subjects. The tool development constitutes a knowledge bases to eventually develop automation of the processes in future work. From a physiological point of view, the influence of respiratory rate on the EMG onset time lag during inspiration has not been studied. Thus we measured this time lag in normocapnia at various respiratory rates imposed by a sound stimulus. Statistically, the instrumental tool can distinguish two physiological situations in this experimental protocol, which confirms its sensitivity. The second step of this thesis is part of an optimization of events detection methods with singularities of interest. The chosen solution is based on structural intensity which computes the "density" of the locations of the modulus maxima of a wavelet representation along various scales in order to identify singularities of an unknown signal. An improvement is proposed by applying Berkner transform which allows maxima linkage to insure accurate localization of landmarks. An application to cancel ECG interference in diaphragmatic EMG without a reference signal is also proposed.

Une morbidité et une mortalité néonatales élevées limitent l’efficacité du clonage somatique chez les bovins. Des malformations myoarthrosquelettiques, des anomalies ombilicales, des problèmes respiratoires et de la faiblesse ont été fréquemment observés chez les veaux clonés nouveaux-nés. Cette étude rétrospective porte sur 31 veaux clonés. Ses objectifs étaient de décrire les problèmes respiratoires rencontrés, leur évolution au cours du temps, les traitements instaurés pour soutenir la fonction respiratoire et la réponse aux traitements. Vingt-deux veaux ont souffert de problèmes respiratoires. La tachypnée, l’hypoxémie et l’hypercapnie sont les signes cliniques les plus fréquemment observés. L’analyse des gaz sanguins a été un outil essentiel dans le diagnostic et le suivi de la fonction respiratoire. La radiographie a permis une évaluation globale du poumon. L’oxygénothérapie intranasale et la ventilation mécanique ont permis de limiter la mortalité due à une insuffisance respiratoire à 18% (4/22). Cette étude a permis d’émettre des hypothèses quant à l’origine des problèmes respiratoires chez les veaux clonés. Plus d’une maladie semblent affecter les veaux clonés. La déficience en surfactant, l’hypertension pulmonaire persistante et le retard de résorption du fluide pulmonaire figurent parmi les entités pathologiques les plus probables. / High morbidity and mortality decrease the efficiency of somatic cell nuclear transfer. The main abnormalities observed in neonatal cloned calves are skeletal malformations, enlarged umbilical vessels, respiratory problems and weakness. This retrospective study involved 31 cloned calves. The objectives of this study were to describe the respiratory problems suffered by cloned calves during neonatal period, to assess their evolution, and to determine the possible causes. Secondary objectives were to describe the techniques used to assess and support respiratory function and the calves’ response. Respiratory problems affected 22 calves. Tachypnea, hypoxemia and hypercapnia were the most frequently observed signs. Arterial blood gas analyses and chest radiographs were precious to identify and assess respiratory problems. Intranasal oxygen and mechanical ventilation were efficient to limit mortality due to respiratory failure to 18% (4/22). It is plausible that more than one disease affect cloned calves. Delayed resorption of pulmonary fluid, persistent pulmonary hypertension and surfactant deficiency, or a combination of these factors, are among the most probable pathological entities.

Chez les patients asthmatiques, on retrouve un remodelage de la matrice extracellulaire des poumons, caractérisé par une augmentation du collagène ou fibrose de la couche sous-épithéliale des voies respiratoires. Le souffle, maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires inférieures des chevaux matures, présente des similarités physiopathologiques avec l’asthme humain, incluant le remodelage. Ceci nous conduit à l’hypothèse que la fibrose de la couche sous-épithéliale pourrait être une composante des lésions pulmonaires chez les chevaux affectés, ce que notre étude avait pour objectif d’évaluer. Des biopsies pulmonaires périphériques réalisées par voie thoracoscopique ont été obtenues chez 5 chevaux témoins et 6 chevaux atteints du souffle, avant (T0) et après une stimulation antigénique de 30 jours avec du foin moisi et de la paille. Avant le début de l’étude, les sujets étaient en rémission clinique et ne démontraient aucun signe clinique de maladie. Un examen microscopique des échantillons prélevés a été réalisé après traitement au picrosirius-rouge, colorant spécifique des fibres de collagène. La surface du collagène de la couche sous-épithéliale a été mesurée et corrigée en fonction de la taille de la voie respiratoire en utilisant des techniques morphométriques standards. Les chevaux atteints de souffle ont une surface de collagène plus grande dans la couche sous-épithéliale (p<0.1) en comparaison avec les chevaux témoins. La fibrose de la couche sous-épithéliale demeure inchangée chez les chevaux malades après la stimulation antigénique de 30 jours. À T0, la fibrose de la couche sous-épithéliale est associée positivement aux variations maximales de pression pleurale et à la résistance pulmonaire chez les chevaux atteints de souffle. Les résultats de cette étude suggèrent qu’une fibrose de la couche sous-épithéliale est présente dans les voies respiratoires périphériques des chevaux atteints de souffle et contribue au déficit de fonction résiduel pulmonaire observé lors de rémission clinique. / Extracellular matrix remodelling is present in the human asthmatic lung, and is characterized by increased collagen or fibrosis of the subepithelial area of the airway. Heaves, a naturally occurring chronic lower airway inflammatory condition in horses shares aspects of pathophysiology with asthma, including features of airway remodelling. We thus hypothesize that airway fibrosis is a characteristic of remodelling in heaves. The aim of this study was to evaluate the presence of fibrosis in the subepithelial area of the peripheral airways of heaves-affected horses. Peripheral lung biopsies acquired under thoracoscopic guidance were obtained from 5 control and 6 heaves-affected horses, both before (T0) and after a 30 day antigenic challenge with mouldy hay and straw. Prior to the study, diseased horses were in clinical remission and exhibited no clinical signs of disease. Obtained samples were microscopically examined using picrosirius-red, a collagen specific histological staining technique. Collagen area in the subepithelial layer, e.g. the region between the airway smooth muscle and the epithelial layer was measured, and corrected for airway size using standard morphometric techniques. In comparison with controls, heaves-affected horses had an increased collagen content in the airway subepithelial area (p<0.1). No change in fibrosis of the subepithelial area was observed in diseased horses after the 30 day antigenic challenge. Peripheral airway subepithelial collagen at baseline was positively associated with maximal changes in transpulmonary pressure and pulmonary resistance in horses with heaves but not in controls. Results of this study indicate that fibrosis of the subepithelial area is present in the peripheral airways of heaves-affected horses, and may play a role in residual lung function deficits observed in diseased horses even while in clinical remission.

La majorité des études qui ont examiné les effets respiratoires d’une exposition de courte durée à la pollution de l’air ont été réalisées en milieu urbain. En milieu pollué par des sources industrielles, la nature de l’exposition diffère de celle en milieu urbain. Le premier objectif de ce mémoire visait une recension des études traitant de l’association entre les effets respiratoires chez l’enfant et l’exposition aux émissions de polluants industriels. La majorité des études suggèrent que l’exposition aux émissions de polluants émis par des industries est associée à un accroissement des problèmes respiratoires. Dans ces études, l’effet de l’exposition de courte durée a rarement été étudié. L’autre objectif du mémoire était d’évaluer l’association entre une exposition journalière aux émissions de pollution atmosphérique d’un complexe industriel (deux fonderies et une usine de raffinage de l’alumine) du Saguenay, Québec, et les hospitalisations pour problèmes respiratoires des enfants de 0 à 4 ans vivant près de celles-ci (<7.5 km), à l’aide d’une étude épidémiologique de type cas-croisé. Le pourcentage d’heures où le domicile de l’enfant était sous les vents provenant de la direction du complexe industriel et les maxima et moyennes journalières des concentrations de dioxyde de soufre (SO2) et de particules fines (PM2.5) ont été recueillis du 1er janvier 2001 au 31 décembre 2010 afin d’estimer l’exposition. Des régressions logistiques conditionnelles ont été employées pour estimer les rapports de cotes (OR) et les intervalles de confiance à 95%. Les hospitalisations pour asthme et bronchiolite chez les jeunes enfants étaient associées à l’augmentation de l’exposition journalière aux émissions, estimée par le pourcentage d’heures sous les vents. Les résultats de ce mémoire suggèrent que l’exposition aux émissions industrielles de polluants de l’air est associée à des effets respiratoires chez les enfants. / Most studies performed to date that assessed the respiratory effects of short term exposure to air pollutants have been performed in urban environments. Air pollutant mixtures in urban environments may differ than those originating from industrial settings. The first objective of this thesis was a literature revue of all studies published to date on the respiratory effects of exposure to industrial emissions in children. Studies published to date usually report, that exposure to industrial emissions of air pollutants are associated with respiratory effects. In these studies, effects of short-term exposure have rarely been studied. The second objective of this thesis was to estimate the association between daily exposure to emissions of atmospheric pollution coming from an industrial complex (with two smelters and an alumina refining plant) in Saguenay, Quebec, and hospitalizations for respiratory problems in children aged 0 to 4 years living near nearby (<7.5 km) with an epidemiologic case-crossover design. The percentage of hours when the residence of the children was downwind from the industrial complex and the daily average and peak concentrations of sulfur dioxide (SO2) and particulate matter (PM2.5), measured from January 1st 2001 to December 31th 2010, were used to estimate the exposure of children. Conditional logistic regressions were used to estimate the associations with odds ratios (OR) and the 95% confidence intervals. Hospitalizations for asthma and bronchiolitis in young children living near the aluminum/industrial complex increased with the daily exposure, estimated by the percentage of hours downwind. Results from this thesis suggest that exposure to industrial emissions of air pollutants is associated with respiratory effects in children.

Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux rôles de l’hypoxie intermittente (HI) sur l’inflammation respiratoire. Dans un premier travail, nous avons caractérisé le profil inflammatoire des cellules épithéliales nasales humaines (CENH) en réponse à l’HI et mis en évidence une augmentation significative de la sécrétion d’IL-8, de PDGF AA, de VEGF et de gélatinases. L’IL-8 sécrétée était active comme en atteste le pouvoir chémotactique majeur des surnageants de CENH envers les neutrophiles. De plus, nous avons montré que l’HI per se était responsable d’une augmentation de la migration des neutrophiles et que l’addition d’IL-8 potentialisait cet effet, d’autant plus qu’elle agissait sur des neutrophiles de patients présentant un syndrome d’apnées/hypopnées du sommeil, déjà activés. Dans le second travail, nous avons mis en évidence une réponse spécifique des cellules musculaires lisses bronchiques à l’HI avec une sécrétion de VEGF et surtout une augmentation de leurs capacités de migration. De surcroît, nous avons montré que le surnageant des CENH soumises à l’HI induisait une augmentation majeure de ces capacités de migration, dépendant de la sécrétion de PDGFAA. Nos études montrent que l’HI induit une réponse inflammatoire des cellules résidentes de l’arbre trachéobronchique, cellules épithéliales et musculaires lisses. L’utilisation d’un modèle in vitro a permis d’isoler cette réponse tissulaire spécifique de l’influence d’une inflammation vasculaire et systémique. Ces résultats peuvent expliquer la neutrophilie observée dans les expectorations des apnéiques ainsi que les résultats fonctionnels respiratoires de ces patients / In present work, we addressed the role of Intermittent Hypoxia (IH) on respiratory inflammation. In a first study, we characterized the inflammatory profile of the human nasal epithelial cells (CENH) in response to IH and showed a significant increase of the IL-8, PDGF AA, VEGF and gelatinases secretion. The released IL-8 was active, as shown by the ability of supernatants to induce neutrophil migration. Furthermore, we showed that IH per se induced neutrophil migration and that IL-8 had an additive effect, especially on already activated neutrophils from patients suffering from sleep apnea/hypopnea syndrome (SAHS). In the second study, we showed a specific response of bronchial smooth muscle cells (BSMC) to IH with induction of VEGF secretion and an increase in migration capacities. In addition, supernatants of CENH exposed to IH induced a major increase of BSMC migration, dependent on PDGFAA secretion. Our studies show that IH leads to an inflammatory response of the resident tracheobronchial cells, both epithelial and smooth muscle cells. The use of an in vitro model allowed to isolate the specific tissular response from the influence of a vascular and systemic inflammation. These results can explain the neutrophilia observed in induced sputum of patients with SAHS, as well as the results of their pulmonary functional tests

Les virus respiratoires induisent de nombreuses et fréquentes pathologies en pédiatrie avec une morbidité importante. Ces virus sont bien connus car étudiés depuis longtemps mais ils sont en évolution constante. L’apparition des antibiotiques, des antiviraux, des soins intensifs, de la vaccination, les connaissances sur l’hygiène ont transformé l’impact de ces virus sur les populations humaines. Nos modes de vie principalement citadins favorisent la diffusion virale locale par le regroupement de presque tous les enfants dans des crèches ou des écoles. De même l’explosion récente des moyens de transport en particulier aérien qui ont reliés physiquement tous les pays du monde entre eux et qui accentuent la diffusion virale mondiale. Faut-il appliquer les mêmes raisonnements dans tous les pays du monde pour lutter contre ces infections ? Cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur ce sujet en se focalisant sur les virus influenza et le virus respiratoire syncytial :1) Pendant la pandémie H1N1 au Canada, la mise en évidence de l’augmentation des hospitalisations des enfants asthmatiques, paradoxalement moins souvent ventilés durant leurs séjours en réanimation pédiatrique.2) L’intérêt de la vaccination contre le virus pandémique H1N1 pour diminuer le recours à la ventilation assistée chez les enfants hospitalisés en réanimation pédiatrique.3) Le Canada n’a pas connu de 3ème vague pandémique en raison d’une campagne vaccinale massive qui bien que tardive, a été efficace même 1 an plus tard.(4) La saisonnalité de la bronchiolite dans les régions tropicales est très différente de celle retrouvée dans les pays tempérés et nécessite de réajuster les recommandations de prise en charge à l’aune des données localesEn décrivant la cinétique et l’impact de la pandémie grippale de 2009 sur les enfants hospitalisés en soins intensifs pédiatriques au Canada d’Octobre 2009 à Mars 2011, en comparant cette cohorte à une cohorte similaire en France Hexagonale, et en décrivant 2 épidémies de VRS en Martinique en 2007 et 2008 pour confronter ces données avec celles décrites dans les pays tempérés, ce travail illustre combien nos connaissances doivent toujours être remises en question du fait de l’évolution du climat, de l’évolution de la société et de l’évolution des connaissances médicales / Respiratory viruses are responsible for much pediatric pathology with significant morbidity. These viruses are well known for a long time but are subject to constant changes. The development of antibiotics, antivirals, intensive care, vaccination, knowledge on hygiene has modified the impact of these viruses on human populations. Our predominantly urban lifestyles support local viral spread by bringing almost all children together in nurseries or schools. In the same way, the large use of modern transport facilities especially air transport (which connect all continents between them) facilitate the world viral spread. In this new environment, should we apply the same medical reasoning all over the world to fight against these infections? This thesis brings new knowledge on this topic, focusing on influenza virus and syncytial respiratory virus:1) During Influenza A(H1N1)pdm09, hospitalizations of children with asthma increase, but they were least often to be ventilated during their pediatric intensive care stay.2) The value of vaccination against the pandemic virus to reduce the use of assisted ventilation in children hospitalized in Pediatric Intensive Care Unit.3) Canada did not experience a third pandemic wave in 2010 because of a massive vaccination campaign that, even late, was effective one year later.4) The bronchiolitis season in the tropics is different from what we know in temperate countries. It is mandatory to adjust management recommendations in the light of regional data.By describing the kinetics and impact of the 2009 influenza pandemic on children in pediatric intensive care in Canada from October 2009 to March 2011, comparing this cohort to a similar cohort in France, and comparing 2 epidemics of VRS in Martinique (French West Indies) in 2007 and 2008 with those that have been carried out in temperate countries, this thesis is an example why we have to constantly question our knowledge because of climate change, change in society and medical knowledge evolution.