Aging is an underlying risk factor for many major diseases including cancer, cardiovascular disease, and neurodegeneration. Yet we still do not know the full extent of how our bodies age and what determines our lifespan. One mechanism that may play an important role are telomeres, which are protective caps at the end of chromosomes. Telomeres are directly linked to longevity and can be lengthened by the enzyme telomerase. Early life telomere length is critical for lifespan, but we do not know how telomerase performs during this period. Whether variation in telomerase levels can influence telomere length and loss during development with consequences to longevity is still unknown. This thesis focuses on the role of telomerase during post-natal development and its response to stressors and activators with effects on telomeres. Taken together this research enhances our understanding of how telomerase acts and influences telomere during post-natal development.

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est définie par une obstruction bronchique progressive et irréversible associant deux lésions anatomiques différentes : le remodelage des petites voies aériennes et l'emphysème. Le remodelage des petites voies aériennes est localisé au niveau des bronchioles ayant un diamètre interne de moins de 2 mm et est principalement caractérisé par une fibrose péribronchiolaire. Les mécanismes conduisant au remodelage bronchiolaire, incluent essentiellement l’inflammation chronique et les facteurs de croissance, mais ne sont pas encore tous connus. La télomérase, qui a été récemment associée à la fibrose pulmonaire interstitielle et à l’emphysème, pourrait avoir des rôles dans la pathogenèse du remodelage bronchiolaire liée à la BPCO. La télomérase est en effet une enzyme responsable de l’allongement télomères et présente des fonctions extra-télomériques supplémentaires impliquées dans de nombreux processus cellulaires tels la prolifération cellulaire, l’apoptose et le stress oxydant. Le TA-65, une petite molécule utilisée dans la pharmacopée traditionnelle chinoise, est connu comme un activateur de télomérase. Notre étude avait pour but d’étudier les effets d’une modulation pharmacologique positive de l'activité télomérase, en utilisant le TA-65, sur le développement du remodelage bronchiolaire après exposition à la fumée de cigarette chez la souris. Les souris ont été quotidiennement exposées à la fumée de cigarette pendant 4 semaines, avec ou sans administration concomitante de TA-65 (25 mg / kg / jour, par gavage) ou d’imetelstat (un inhibiteur de la télomérase, à raison de 45 mg / kg / jour en administration intrapéritonéale), débutant 7 jours avant le début des expositions à la fumée de cigarette. Les souris témoins ont été exposées à l’air filtré dans les mêmes conditions. Le remodelage bronchiolaire a été caractérisé par analyses morphométriques et immunohistochimie. La production de mucus, la différenciation des myofibroblastes, le dépôt de collagènes ainsi que du TGF-β1 (Tranforming Growth Factor bêta 1) dans la paroi des bronchioles ont ainsi été examinés. La mesure de l'activité de la télomérase mesurée par la méthode TRAP (Telomere Repeat Amplification Protocol) et la différenciation des myofibroblastes ont été réalisées sur des fibroblastes pulmonaires de souris obtenus par culture primaire puis exposés au TGF-β1 avec ou sans prétraitement avec des modulateurs de la télomérase. La fumée de cigarette a induit un remodelage bronchiolaire, caractérisé par une fibrose péribronchiolaire chez la souris après 4 semaines d’exposition. La fibrose péribronchiolaire a été révélée par une augmentation du dépôt de collagènes (collagène total, collagènes I et III) et de l'expression d’α-SMA dans la paroi des bronchioles, en l'absence de surproduction de mucus. Le TA-65, qui induit une augmentation de l'activité de la télomérase dans les fibroblastes pulmonaires et de l'expression protéique de hTERT dans la paroi des bronchioles, a protégé les bronchioles de cette fibrose péribronchiolaire. D'autre part, le TA-65 inhibe l’augmentation de l'expression du TGF-β1 en réponse à l'exposition à la fumée de cigarette dans les bronchioles. Enfin, le TA-65 a protégé les fibroblastes pulmonaires murins contre la différenciation myofibroblastique induite par le TGF-β. Nos résultats suggèrent fortement que la télomérase est un acteur essentiel du remodelage bronchiolaire et fournissent ainsi de nouvelles perspectives dans la compréhension de la pathogenèse et le traitement de la BPCO. / Small airway remodeling (SAR) is an important cause of airflow obstruction in smokers with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Small airways are the bronchioles having an internal diameter inferior to 2 mm. SAR results in an increased thickness of small airway wall, with a combination of peribronchiolar fibrosis with increased deposition of fibrous tissue and accumulation of mesenchymal and epithelial cells. SAR pathogenesis is still unclear and recent data suggest that alterations in telomerase activity could represent a possible underlying mechanism. Our study was therefore dedicated to identify a potential protective role of TA-65, a pharmacological telomerase activator in a cigarette smoke (CS) model of SAR in mice. C57BL/6J mice were daily exposed to air or CS during 4 weeks with or without a concomitant administration of TA-65, starting 7 days before CS exposure. Morphological analyses were performed, and mucus production, myofibroblast differentiation, collagen deposition, as well as transforming growth factor-β1 (TGF-β1) expression in the small airway wall were examined. Finally, the measurement of telomerase activity measured by the TRAP method (Telomere Repeat Amplification Protocol) and the effect of TA-65 treatment on TGF-β-induced fibroblast-to-myofibroblast differentiation were evaluated in primary cultures of pulmonary fibroblast and then exposed to TGF-β1 with or without pretreatment with modulators of telomerase. Exposure to CS during 4 weeks induced SAR in mice, characterized by a small airway wall thickening and a peribronchiolar fibrosis (increased deposition of collagen (total collagen, collagen I and III), expression of α-SMA in small airway wall), in the absence of mucus overproduction. Treatment of mice with TA-65 protected them from CS-induced SAR. This effect was associated with the prevention of CS-induced TGF-β1 expression in vivo, and a blockade of TGF-β-induced myofibroblast differentiation in vitro. CS-induced SAR was prevented by a pharmacological activator of telomerase. Our findings strongly suggest that telomerase is a critical player of SAR and therefore provide new insights in the understanding and treatment of COPD pathogenesis.