Tesi sul tema "Modèle d'asthme"

Nous avons développé un modèle animal de maladie respiratoire allergique chronique, en exposant 9 moutons à de l'antigène d'ascaris, jusqu'à ce qu'on observe une augmentation de leur résistance pulmonaire stabilisée à 3 fois leur valeur de base chez les 6 moutons réactifs. Trois moutons sur 9 ne réagirent pas à l'antigène d'ascaris par une augmentation de leur résistance pulmonaire et formèrent le groupe non-réactif. Après 18 expositions antigéniques, les 9 moutons furent comparés à un groupe de 7 moutons exposés seulement à du salin physiologique, au niveau des tests de fonction pulmonaire et des analyses du lavage bronchoalvéolaire (LBA) 7 à 10 jours après leur dernière exposition d'antigène ou de salin. La résistance pulmonaire (Rl) était 5.92 ± 1.35 cmH2O/l.p.s. chez les réactifs, 1.59 ± 0.35 chez les témoins et 1.86 ± 0.23 chez les non-réactifs. Un volume d'emprisonnement (CRFBb-He) de 0.51 ± 0.17 I a été observé chez les moutons réactifs comparé à 0 ± 0.12 et .05 ± .09 chez les moutons témoins et non-réactifs respectivement. Le calcul de la résistance des segments d'amont (Ramont) près du débit de pointe s'est avéré identique quelque soit le groupe observé, par contre quand mesurée près du volume résiduel (VR), on notait une valeur de 28 ± 6 cmH2O/l.s. chez les réactifs contre 1.8 ± 0.3 et 6.2 ± 1.0 chez les témoins et les non-réactifs. Au niveau du différentiel cellulaire, il y avait augmentation des éosinophiles dans le LBA des moutons réactifs. Les protéines totales, l'albumine, les IgG, la phosphatase alcaline, la déhydrogénase lactique, la fibronectine, le procollagène, le ?-glucuronidase, et le GMP-cyclique étaient identiques chez les trois groupes. La quantité d'AMP-cyclique mesurée chez les moutons réactifs était de 50% inférieure à celle observée chez les moutons témoins. Chez les moutons réactifs, 15 minutes après une exposition antigénique, Rl augmente de 100%, le volume d'emprisonnement augmente de 50%, Cdyn chute de 50% et PaO2 chute de 25%. Ces modifications de la fonction respiratoire sont associées à une réduction des débits respiratoires à tous les volumes. Chez les moutons non-réactifs, seules des chutes de Cdyn et de PaO2 sont observées 15 minutes après une exposition antigénique. Dans le LBA, on note une augmentation des éosinophiles 4 heures post-infusion chez 4 moutons réactifs à l'ascaris. Concernant les dosages des nucléotides cycliques, on note chez les moutons réactifs, une réduction des taux d'AMP-cyclique qui est maximale 7 heures post-infusion et une augmentation des taux de GMP-cyclique dans les 15 premières minutes qui se maintient par la suite. Chez les moutons non-réactifs, il n'y a aucune variation de ces paramètres. Donc, les moutons atteints d'une maladie obstructive chronique présentent une obstruction de base des voies aériennes périphériques qui s'étend aux grosses voies aériennes suite à une exposition antigénique. Les caractéristiques du lavage observées chez ces animaux dénotent une inflammation des voies aériennes et une perturbation du contrôle sympatho-adrénergique suite à une provocation allergique.

L'asthme est une maladie inflammatoire hétérogène caractérisée par de multiples phénotypes cliniques et inflammatoires. Dans ce travail de thèse, nous avons pu mettre en avant l'implication de la réponse lymphocytaire T auxiliaire 17 (TH17) dans deux composantes majeures de l'asthme: la contraction bronchique et l'inflammation pulmonaire. Dans un premier temps, nous avons caractérisé notre modèle murin d'asthme allergique aux acariens sur le plan fonctionnel et inflammatoire. Le mode de sensibilisation allergique par voie cutanée puis respiratoire est responsable de l'induction d'un phénotype inflammatoire mixte : en plus d'une hyperréactivité bronchique, les souris « asthmatiques » présentent un important infiltrat inflammatoire à neutrophiles et éosinophiles. Cet l'infiltrat pulmonaire est corrélé à de fortes réponses TH2 et TH17 avec production d'IL-13, d'IL-4 et d'IL-17A. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la contribution individuelle de l'IL-17A et de l'IL-13 dans notre modèle. Nous constatons que l'IL-17A mais pas l'IL-13 est responsable de l'infiltrat à neutrophiles et de l'hyperréactivité bronchique. Bien que les neutrophiles ont un rôle important dans la réponse contractile, nos résultats ont mis en évidence un rôle direct de l'IL-17A sur le muscle lisse. Ce mécanisme de régulation induit par l'IL-17 est dépendant de l'activité d'une petite protéine G, appelée Rac 1. Nos résultats décrivent un rôle majeur de l'IL-17A dans un asthme à inflammation mixte. La neutralisation de cette cytokine peut réduire non seulement l'inflammation pulmonaire mais aussi la contraction bronchique. L'IL-17A représente une cible thérapeutique potentielle dans les asthmes sévères
Asthma is a heterogeneous inflammatory disease defined by multiple inflammatory and clinical phenotypes. In this thesis, we highlighted the involvement of the T helper 17 (TH17) response in two major components of asthma: bronchial contraction and pulmonary inflammation. At first, we characterized our HDM-induced murine asthma model based on the functional and inflammatory criteria. The mode of allergic sensitization by skin and respiratory tract is important in the induction of a mixed inflammatory phenotype. The "asthmatic" mice exhibits an impaired lung function and a significant inflammatory infiltrate in neutrophils and eosinophils. This correlates with strong IL-13, IL-4, IL-17A-mediated TH2 and TH17 responses. Next, we investigated the individual role of IL-17A and IL-13 in our model. We find that IL-17A but not IL-13 is responsible for neutrophil infiltration and bronchial hyperreactivity. Although neutrophils have an important role in the contractile response, our results have shown a direct role of the IL-17A on the smooth muscle. This regulatory mechanism induced by IL-17 is dependent on the activity of a small G protein, called Rac1. Our results describe a major role of IL-17A in asthma with a mixed inflammation. Neutralization of this cytokine decreases the lung inflammation but also bronchial contraction. IL-17A is a potential therapeutic target in severe asthma

Décrits essentiellement pour leur rôle dans l'immunité humorale, les lymphocytes B sont de plus en plus décrits pour leur capacité à réguler les réponses inflammatoires. On distingue ainsi des lymphocytes B inflammatoires et régulateurs capables de réguler l'activation des cellules du système immunitaire. Les cellules B régulatrices représentent aujourd'hui un intérêt particulier. Plusieurs études décrivent ainsi leur intérêt thérapeutique en transplantation et en autoimmunité. Ces cellules caractérisées par la production d'IL-10 sont capables d'inhiber de nombreux acteur du système immunitaire et de maintenir la tolérance immunologique. L'asthme allergique est typiquement une situation ou il existe une rupture de tolérance face à un allergène respiratoire. Dans cette pathologie, les mécanismes régulateurs étaient essentiellement réduits à la simple description des cellules T régulatrices. Or les cellules B régulatrices représentent un intérêt potentiel dans cette pathologie. Les travaux de cette thèse portent ainsi sur la caractérisation phénotypique et fonctionnelle de ces cellules dans un modèle d'asthme allergique aux acariens
Essentially described for their role in humoral immunity, B cells are increasingly described for their ability to regulate inflammatory responses. We can so distinguish inflammatory and regulatory B cells able to regulate the activation of immune cells. Regulatory B cells are of special interest today. Several studies described their capacity to control inflammation in transplantation and autoimmunity. These cells are mainly characterized by the production of IL-10. They are able to inhibit many and control many components of the immune system in order to maintain immunological tolerance. Allergic asthma is typically a situation where immune tolerance is broken in response to respiratory allergen. In this pathology, regulatory mechanisms were essentially reduced to the simple description of the regulatory T cells. Given the importance of regulatory B cells in immune regulation, these cells represent a potential interest in asthma Then the work of this thesis focus on the phenotypic and functional characterization of these cells in a model of allergic asthma due to mites

Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle ambivalent des microorganismes dans la pathologie de l'asthme allergique. Nous avons ainsi montré le rôle protecteur des probiotiques, bactéries non pathogènes dont la signalisation utilise la molécule MyD88, dans un modèle d'inflammation allergique induit par l'ovalbumine. Cette protection se caractérise par une diminution de l'hyperreactivité bronchique, de l'infiltration des eosinophiles et de la production de cytokines de type Th2 (IL-4, IL-5, IL-13) dans les poumons. Quant aux mécanismes responsables de cette protection, nous avons montré qu'elle était associée à une réduction des cytokines pro-inflammatoires (IL-17 et TNF-α) et à une augmentation des cellules T régulatrices CD4*CD25*FoxP3*. Cette protection est transférable par les cellules T CD4* et est dépendante de l'IL-10. Dans une étude indépendante, nous avons démontré l'implication des basophiles dans l'asthme allergique à la fois après transfert adoptif et après déplétion. Nous avons également testé la réponse des basophiles murins à différents agomstes TLR et identifié une molécule qui était capable d'activer cette cellule. Ainsi, nous avons démontré que l'ARN synthétique double brin, le poly(A:U), qui est décrit comme un ligand TLR3/TLR7, induit une production d'IL-4, d'IL-6, d'IL-13 et d'histamine par les basophiles in vitro. Cette stimulation dépend du senseur viral RIG-I et de l'adaptateur moléculaire CARDIF. Nous avons enfin démontré la pertinence de ces observations puisque Pactivation des basoplulcs in vivo par le poly(A:U) exacerbe tous les paramètres de l'asthme expérimental allergique. Nous suggérons que nos résultats sur le poly(A:U), considéré comme mimant l'effet d'un virus, pourraient constituer une approche du mécanisme responsable de l'aggravation de la pathologie bien connue chez les patients asthmatiques durant une infection virale
We have shown here that non-pathogenic microorganisms such as probiotics can protect mice from experimental allergic asthma. We have observed that oral administration of the preparation containing lactobacillus, bifidobacterium and spretococcus prevents from allergic asthma induced by ovalbumin as shown by the decreased broncho-hyperactivity, the eosmophilia in the bronchoalveolar liquid (BAL) and the production of Th2 type cytokines (IL-4, IL-5, IL-13) and chemokines (eotaxin) in the lungs. Probiotic administration also decreased the level of pro-inflammatory cytokines IL-6, IL-17 and TNFα in sera and increased the frequency of CD4+CD25+FoxP3+T cells in the spleen. In addition, we have shown that the asthma protection was MyD88- and IL-10-dependent. We have also analyzed the potential role and activation of basophils in experimental allergic asthma. We have demonstrated by adoptive transfer and by depletion of these cells the role of basophils in this model. We have further characterized the double-stranded RNA poly(A:U) as a potent agonist of purified murine basophils since it induced a strong IL-4, IL-6, IL-13 and histamine production in vitro. Poly(A:U). Which is described as TLR3/TLR7 ligand, activated basophils through the RIG-I/CARDIF pathway. The relevance of this stimulation has been illustrated in the model of allergic asthma, since poly(A:U)-activated basophils exacerbated asthma responses by increasing TH2 cytokine and chemokine production in lungs as well as eosinophilia in the BAL. We suggest that this mechanism may account for the aggravating effect of respiratory viral infections well known in asthma patients

La neurotensine (NT) est un neuropeptide présent dans le système nerveux central et en périphérie. Les différents effets de la NT sont dûs à son interaction avec des récepteurs. Deux de ces récepteurs (NTR1, NTR2) appartiennent à la famille des GPCR. Le NTR3 nommé sortiline a un seul domaine transmembranaire, sa localisation est principalement intracellulaire. Cependant 10% des récepteurs sont exprimés à la membrane, ils peuvent reconnaître la neurotensine et l'internaliser. C'est un récepteur de type scavenger qui élimine par endocytose certains ligands du milieu extracellulaire. Le NTR3 intervient dans les effets trophiques de la NT puisqu'elle induit la prolifération de cellules exprimant le NTR3. Nous avons montré que le NTR3 interagit avec le NTR1 en modulant la signalisation intracellulaire induite par la NT via le NTR1. Enfin, le NTR3 présent à la surface cellulaire peut être libéré dans le milieu extracellulaire. La forme soluble du NTR3 peut néanmoins lier la NT
Neurotensin is a neuropeptide present in the nervous system and at the periphery. It fulfils its functions through its interaction with specific receptors. Two of them (NTR1 and NTR2) belong to the GPCR family. The third one (NTR3) is identical to sortilin, a 100 kDa transmembrane protein. The sub-cellular localization of NTR3 is mainly intracellular. However, 10 % of NTR3 are located at the cell surface, where NTR3 bound and internalized NT. NTR3 is also a scavenger receptor which clears the extracellular medium by endocytosis of several ligands. NTR3 is implicated in the trophic effects induced by NT, by specifically increasing DNA synthetesis of cell expressing NTR3. Moreover, NTR3 interacts with NTR1. The complex formed between these two receptors modulates the NT-induced signaling through the NTR1. Finally, NTR3 present at the plasma membrane can be released in the extracellular medium. The soluble form of NTR3 is able to bind NT

L’asthme est en progression et 5 à 10 % des asthmatiques sont réfractaires aux traitements. L’administration d’agonistes spécifiques du récepteur 1 de la sphingosine-1-phosphate (S1PR1) dans le poumon inhibe l’inflammation pulmonaire allergique dans un modèle murin d’asthme. Cependant, les mécanismes et les cellules cibles sont inconnus. Puisque les altérations des cellules épithéliales (CE) bronchiques contribuent à la pathogenèse de l’asthme, l’activation de S1PR1 a été évaluée dans l’atténuation des dysfonctions que présentent les CE bronchiques d’un modèle d’asthme de rats et humaines. La surexpression de S1PR1 par les CE bronchiques de rats asthmatiques et humaines semble bénéfique dans la réduction des dysfonctions épithéliales puisque l’activation spécifique par CYM-5442 augmente l’étanchéité paracellulaire et réduit la libération d’une chimiokine, CCL2 (MCP-1), dans un contexte inflammatoire. Donc, il semble que la protéine S1PR1 soit impliquée dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire. Cette voie métabolique pourrait être approfondie afin de contrôler l’asthme réfractaire.
Asthma is in progression and 5 to 10 % of asthmatics are refractory to current interventions. In the lung, activation of sphingosine-1-phosphate receptor 1 (S1PR1) by specific agonists inhibits allergic airway inflammation in a murine model of asthma. However, cellular mechanisms and targeted cells are unknown. Since dysfunctions of bronchial epithelial cells (BEC) are central in asthma pathogenesis, activation of S1PR1 was evaluated in the reversal of BEC dysfunctions in a model of asthma and in human cells. Upregulation of S1PR1 in BEC of rats with experimental asthma and in human cells reversed epithelial cell dysfunctions. Indeed activation of S1PR1 by the specific agonist CYM-5442 decreases paracellular permeability and reduces the release of chemokine, under proinflammatory conditions. Therefore, S1PR1 seems to be involved in maintaining pulmonary homeostasis. This metabolic pathway could be of interest for controlling refractory asthma.

Contexte : L’asthme est une maladie inflammatoire des voies aériennes inférieures très fréquente dans la population générale. Parmi les patients asthmatiques, 5 à 10 % développent des formes sévères, caractérisées par une réponse insuffisante aux corticoïdes inhalés. Chez ces patients, le remodelage bronchique est un phénomène qui aggrave le handicap respiratoire associé à l’asthme sévère. Cependant, le remodelage bronchique reste un défi thérapeutique, en l’absence de traitement spécifique actuellement. Peu de modèles animaux réussissent à en reproduire fidèlement les caractéristiques, et c’est tout particulièrement le cas en contexte d’inflammation « T2low » des voies aériennes, caractérisée par une prédominance neutrophilique sur le plan cellulaire et par une résistance aux corticoïdes. Nous avons développé un modèle murin d’asthme induit par l’allergène de chien qui reproduit les caractéristiques du remodelage bronchique humain dans un contexte d’inflammation neutrophilique et Th17 des voies aériennes, associés à une production accrue d’IL-17A et d’IL-22.Objectifs : L’objectif de nos travaux était, d’une part, de valider la pertinence de ce modèle comme modèle d’asthme sévère corticorésistant, et, d’autre part, d’étudier l’impact thérapeutique de la neutralisation de l’IL-22 dans ce modèle.Méthodes : L’asthme était induit par l’allergène de chien, administré par voie intranasale, chez des souris C57BL/6J. Au cours de la dernière semaine de provocation par l’allergène, les souris recevaient 1 mg.kg-1 de dexaméthasone par voie intrapéritonéale pour l’évaluation de la corticorésistance du modèle. Pour l’évaluation de l’impact de la neutralisation de l’IL-22, les souris recevaient, au cours de la dernière semaine de provocation par l’allergène, trois doses de 200 μg d’anticorps anti-IL-22 à 48 heures d’intervalles. Vingt-quatre heures après la dernière injection, l’hyperréactivité bronchique était évaluée par la mesure des résistances des voies aériennes par cathétérisation trachéale, en réponse à des doses croissantes de méthacholine nébulisée. L’inflammation des voies aériennes était étudiée grâce à l’étude cytologique du lavage bronchoalvéolaire et la mesure de l’expression et de la production pulmonaire cytokinique et chimiokinique. Les paramètres du remodelage bronchique étaient étudiés par méthode histologique et immunohistochimique. Résultats : Dans un premier temps, nous avons observé une persistance à des niveaux significativement élevés de l’hyperréactivité bronchique, de l’inflammation neutrophilique, de la surexpression du gène codant pour l’IL-17A, ainsi que de l’hyperproduction de mucus, de la fibrose sous-épithéliale et de l’hypertrophie du muscle lisse bronchique associés au remodelage bronchique. Dans un second temps, la neutralisation de l’IL-22 par l’anticorps n’a pas montré d’impact sur les principaux paramètres inflammatoires du modèle, mais induisait une diminution significative de l’hypertrophie du muscle lisse bronchique, et, dans une moindre mesure, de la fibrose sous-épithéliale. Conclusion : Le modèle murin d’asthme induit par l’allergène de chien est un modèle pertinent d’asthme sévère corticorésistant, et l’IL-22 pourrait être une cible thérapeutique intéressante dans le traitement du remodelage bronchique chez les patients asthmatiques sévères
Background: Asthma is a common inflammatory disease of the lower airways in the general population. Among asthmatic patients, 5-10% develop severe forms, characterized by a poor response to inhaled corticosteroids. In these patients, airway remodelling is a phenomenon that worsens severe asthma-associated respiratory disability. However, airway remodelling remains an area of unmet therapeutic needs in the field of severe asthma treatment. Only scarce animal models accurately reproduce its pathological features, particularly in a context of T2low airway inflammation, which is characterized by a predominance of neutrophils and corticosteroid resistance. We developed a murine model of asthma, induced by dog allergen, that replicates the features of human airway remodelling in a context of neutrophilic and Th17 airway inflammation, associated with increased production of IL-17A and IL-22. Objectives: The objectives of our work were, first, to validate the relevance of this model as a model of severe corticosteroid-resistant asthma, and second, to study the therapeutic impact of IL-22 neutralization in this model.Methods: Asthma was induced by intranasal administration of dog allergen in C57BL/6J mice. During the final week of allergen challenge, mice received 1 mg.kg-1 of intraperitoneal dexamethasone to assess response to steroids. To evaluate the impact of IL-22 neutralization, mice received three 200 μg-doses of anti-IL-22 antibody every 48 hours during the final week of allergen challenge. Twenty-four hours after the last injection, airway hyperresponsiveness was evaluated by measuring airway resistances via tracheal canulation in response to increasing doses of nebulized methacholine. Airway inflammation was assessed through cytological analysis of bronchoalveolar lavage and measurement of pulmonary cytokine and chemokine expressions and productions. Airway remodelling parameters were studied using histological and immunohistochemical methods. Results: First, we observed a significant persistence of airway hyperresponsiveness, neutrophilic inflammation, overexpression of the gene encoding IL-17A, as well as mucus hyperproduction, subepithelial fibrosis, and airway smooth muscle hypertrophy associated with airway remodelling. Subsequently, antibody-mediated IL-22 neutralization had no impact on the main airway inflammatoryparameters of the model, but significantly reduced airway smooth muscle hypertrophy and, to a lesser extent, subepithelial fibrosis. Conclusion: The dog allergen-induced murine asthma model is a relevant model of severe corticosteroid-resistant asthma, and IL-22 may be a promising therapeutic target for treating airway remodelling in patients with severe asthma

Avec l'essor des nanotechnologies, se pose la question de la toxicité respiratoire et de l'impact des nanoparticules manufacturées sur des pathologies respiratoires telles que l'asthme allergique. Cette thèse a eu pour but d'étudier la toxicité respiratoire des nanotubes de carbone (NTC), figure emblématique des nanotechnologies, en lien avec leur biodistribution, chez la souris normale et dans un modèle murin d'asthme. Ce travail a porté sur des NTC à parois multiples, qui représentent plus de 95% de la production industrielle de NTC. Nos travaux ont montré que ces NTC se distribuent de façon uniforme dans les voies respiratoires de la souris, qu'ils sont internalisés par différentes cellulesrésidantes ou infiltrées (macrophages, pneumocytes de type II, neutrophiles), et qu'ils sont capables, en fonction de la dose et de la durée d'exposition, d'induire une inflammation et un remodelage des voies aériennes. Nos données ont également montré que ces NTC peuvent promouvoir la réponse à un allergène, les cellules épithéliales jouant un rôle dans cet effet. Ainsi, l'exposition aux NTC pourrait représenter un risque pour la santé respiratoire des sujets sains, mais également des sujets asthmatiques.

Dans le travail portant sur l'immunorégulation de la réponse immunitaire dans le modèle expérimental d'asthme, nous avons montré que les basophiles étaient activés par des ARN double brin poly(A:U) et que cette stimulation exacerbait les réponses d'asthme. Nous avons ensuite étudié la modulation de l'asthme en utilisant des agonistes de la voie TLR/IL1R. Les résultats obtenus ont montré que le R848, agoniste de TLR7 qui induit les réponses immunitaires antivirales de type Th1, et l'IL-33 qui favorise les réponses Th2, activaient les cellules NKT dont la production rapide et modulée des cytokines pourrait avoir un effet modulateur dans l'asthme. Nous avons montré que les cellules NKT avaient une fonction régulatrice sur le développement et l'activité des cellules Th17. Enfin, nous avons décrit les effets protecteurs et suppresseurs induits par le R848 dans le modèle d'asthme et montré que ces effets suppresseurs étaient dépendants des cellules T régulatrices et du TGF-β.

Dans le travail portant sur l'immunorégulation de la réponse immunitaire dans le modèle expérimental d'asthme, nous avons montré que les basophiles étaient activés par des ARN double brin poly (A:U) et que cette stimulation exacerbait les réponses d'asthme. Nous avons ensuite étudié la modulation de l'asthme en utilisant des agonistes de la voie TLR/IL1R. Les résultats obtenus ont montré que le R848 , agoniste de TLR7 qui induit les réponses immunitaires antivirales de type Th1, et l'IL-33 qui favorise les réponses Th2, activaient les cellules NKT dont la production rapide et modulée des cytokines pourraient avoir un effet modulateur dans l'asthme. Nous avons montré que les cellules NKT avaient une fonction régulatrice sur le développement et l'activité des cellules Th17. Enfin, nous avons décrit les effets protecteurs et suppresseurs induits par le R848 dans le modèle d'asthme et montré que ces effets suppresseurs étaient dépendants des cellules T régulatrices et du TGF-β
In our experimental work focusing on the immunoregulation response in a model of asthma, we showed firstly that the basophils were activated by double-stranded RNA poly(A:U) and that this stimulation exacerbated asthmatic responses in vivo. We then investigated the modulation of asthmatic responses using natural and synthetic ligands of TLR/il1r signaling pathway. The results showed that R848, a synthetic TLR7 agonist which promotes Th1 antiviral responses, and IL-33, which is known to favor Th2 responses, activated NKT cells whose rapid and modulated production of cytokines suggested that these cells might have a modulatory effect in asthma. We demonstrated that NKT cells have a regulatory function on development and activity of newly identified Th17 cells. Finally we described the protective and suppressive effects by R848 in the model of asthma and showed that suppression effects were dependent on regulatory T cells and the TGF-β

Il a déjà été démontré que le peptide relié au gène de la calcitonine (CGRP), un peptide de 37 acides aminés libéré au niveau du poumon, est capable de prévenir les bronchospasmes produits par certains médiateurs libérés durant une crise d'asthme, tels la substance P (SP). Ces résultats ont été obtenus via des études in vitro réalisées à partir de voies aériennes isolées provenant de différents mammifères, et in vivo chez le cobaye anesthésié, suite à l'administration du peptide par voie intraveineuse. Le but de la présente étude était de caractériser les effets pharmacologiques du CGRP administré par voie inhalée sur un modèle animal d'asthme allergique. Le mouton a été utilisé parce qu'il permet des investigations similaires à ce qu'il est possible de faire chez l'homme. Cette étude a été séparée en trois volets expérimentaux principaux. Le premier nous a permis de constater que le CGRP n'a pas d'effet, notamment, sur le tonus bronchomoteur de base de moutons naturellement allergiques à l'extrait d'Ascaris suum ."--résumé abrégé par UMI.

Les objectifs de ce travail étaient : 1) d’étudier le rôle de l’inflammation bronchique régionale dans l’hétérogénéité de la ventilation régionale observée après une bronchoprovocation par un allergène ; 2) d’étudier l’effet d’une exposition aux polluants atmosphériques tels que le NO2, les nanoparticules de carbone (CNP) et leur interactions sur l’inflammation allergique et la réactivité bronchique. Pour le premier objectif, nous avons employé une technique d’imagerie utilisant le rayonnement synchrotron pour mesurer la distribution de la ventilation régionale dans un modèle expérimental chez le rat Brown-Norway (BN) sensibilisé à l’ovalbumine (OVA). L'exposition à l'OVA inhalée a provoqué une bronchoconstriction et l'apparition hétérogène de zones mal ventilées. L’analyse histologique a montré une plus forte densité de l’infiltrat d’éosinophiles et de macrophages dans la paroi des bronches situées à l’intérieur des zones mal ventilées. Pour le second objectif, des groupes de rats contrôles et sensibilisés à l’OVA ont été exposés au NO2 (10 ppm, 6 h/j, 5j/7) pendant 4 semaines, aux CNP (Degussa-FW2, 13nm) ou aux 2 polluants. Nos résultats montrent que l'exposition au NO2, augmente significativement l'inflammation pulmonaire, la réactivité bronchique, et l’expression des cytokines de type Th2 chez les animaux sensibilisés. Les CNP seules ont entraîné une inflammation pulmonaire, l’expression de cytokines de type Th1, sans modification significative de la réactivité bronchique. Les animaux sensibilisés, exposés simultanément au NO2 et aux CNP avaient une hyper réactivité bronchique moins prononcée que ceux exposés au NO2 seul, et une baisse des cytokines Th2. Nous concluons que : 1) l’inflammation allergique est localement hétérogène, et ce phénomène est impliqué dans la détermination de l'hétérogénéité de la constriction régionale des bronches et celle de la distribution de la ventilation régionale en réponse à l'allergène ; 2) l’exposition aux CNP pourrait avoir un effet immunomodulateur sur l’inflammation induite par l'exposition au NO2 chez les rats BN sensibilisés à l’allergène
The aims of this work were: 1) to study the role of regional airway inflammation in the heterogeneity of regional ventilation observed after an allergen bronchoprovocation; 2) to evaluate the effect of exposure to air pollutants such as NO2, carbon nanoparticles (CNP) and their interactions on allergic inflammation and airway responsiveness. For the first aim, we used an imaging technique using synchrotron radiation to measure the regional distribution of ventilation in an experimental model in Brown-Norway (BN) rats sensitized to ovalbumin (OVA). Exposure to OVA inhalation caused bronchoconstriction and the appearance of heterogeneous poorly ventilated areas. Histological analysis showed a higher density of the infiltrate of eosinophils and macrophages in the bronchial wall located inside poorly ventilated areas. For the second aim, groups of control and OVA-sensitized rats were exposed to NO2 (10 ppm, 6 h / d, 5d / 7) for 4 weeks, to CNP (Degussa-FW2, 13 nm) or to both pollutants. Our results show that NO2 exposure significantly increases lung inflammation, airway responsiveness, and expression of Th2-type cytokines in sensitized animals. CNP led only to lung inflammation, and expression of Th1 cytokines, without significant change in bronchial reactivity. Sensitized animals simultaneously exposed to NO2 and CNP had a less pronounced airway hyperresponsiveness than those exposed to NO2 alone, and decreased Th2 cytokines. We conclude that: 1) allergic inflammation is locally heterogeneous, and this phenomenon is involved in determining the regional heterogeneity of bronchial constriction and of regional ventilation distribution in response to the allergen; 2) exposure to CNP could have an immunomodulatory effect on inflammation induced by NO2 exposure in allergen-sensitized BN rats

Notre travail a porte sur un nouveau modele murin d'asthme chez la souris bp2, initialement selectionnee pour sa forte production d'immunoglobulines. Les souris sont immunisees et provoquees par l'ovalbumine selon differents protocoles. Nous decrivons les lesions induites chez les souris bp2 et balb/c, et l'effet de differents traitements immunomodulateurs sur ces parametres et sur l'hyperreactivite bronchique (hrb). Les souris bp2 developpent une inflammation peribronchique et perivasculaire plus severe que les balb/c. Cette inflammation comprend des eosinophiles, des lymphocytes t et des basophiles. Dans ce modele, les eosinophiles presents dans le tissu pulmonaire ne montrent pas d'images de degranulation. On observe chez les bp2, comme chez les temoins balb/c, une metaplasie des cellules de clara en cellules mucipares dans l'epithelium respiratoire. Les souris bp2, a la difference des souris balb/c, developpent un etat de hrb, mesurable sur l'animal anesthesie et ventile ou par plethysmographie sur les animaux vigiles. La difference d'hrb chez les souris bp2 et balb/c s'explique au moins partiellement par leur taux d'ige differents. Un anticorps anti-ige non-anaphylactogene, donne entre 1 h et 24 h avant la provocation, inhibe les recrutements des eosinophiles et l'hrb chez les souris bp2. Les eosinophiles jouent un role important. Un traitement par la dexamethasone ou la vinblastine, empeche l'infiltration pulmonaire par les eosinophiles et l'hrb. La vinblastine n'a pas d'effet sur le nombre de lymphocytes dans le poumon ni sur la metaplasie mucipare. Nos resultats montrent que les lymphocytes t et ont aussi une place importante. La depletion in vivo des lymphocytes t cd3 + ou cd4 + par un anticorps previent le recrutement des eosinophiles. Dans ce cas, l'hyperproduction de mucus et l'hrb sont inhibees. Chez les souris deficientes en lymphocytes , l'infiltration des voies aeriennes par les eosinophiles est egalement reduite.

L'asthme allergique est une maladie inflammatoire chronique des voies aériennes. Elle se caractérise par le recrutement de cellules inflammatoires incluant les lymphocytes T helper (Th)CD4+ de type 2, producteurs d'interleukine (IL)-4, IL-5 et IL-13, ainsi que les éosinophiles, les mastocytes et les basophiles. La prévalence de l'asthme ne cesse d'augmenter ces dernières décennies et les modifications génétiques ne peuvent être les seules responsables. La pollution atmosphérique, et notamment particulaire, est suspectée de participer à cette tendance à la hausse. Les particules atmosphériques peuvent être classées selon leur diamètre aérodynamique, parmi lesquelles on retrouve les particules ultrafines (< à 100 nm). Ces dernières sont potentiellement plus nocives en raison de leur petite taille qui leur confère la capacité de se déposer profondément dans l'arbre bronchique. Elles sont également capables d'adsorber des molécules telles que les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Or, certains de ces hydrocarbures, tels que le benzo(a)pyrène, sont connus pour être nocifs pour la santé et notamment pour l'appareil respiratoire. Nous nous sommes intéressés aux effets d'une exposition aux particules ultrafines liées au benzo(a)pyrène, sur la réponse inflammatoire dans deux modèles expérimentaux d'asthme induits par un allergène. Pour cela, nous avons utilisé un modèle simplifié de particules issues d'un processus industriel, que nous appellerons donc« nanoparticules ».Dans notre premier modèle, une exposition chronique aux nanoparticules de carbone couplées ou non au benzo(a)pyrène, a été réalisée chez des souris C57Bl/6 sensibilisées par voie intranasale à l'allergène Dermatophagoïdes pteronyssinus. Les nanoparticules n'ont eu aucun effet sur le recrutement cellulaire dans le lavage broncho-alvéolaire induit par l'allergène. De manière surprenante, la co-administration des nanoparticules avec l'allergène a diminué l'hyperréactivité bronchique par rapport à l’allergène seul. A l’inverse, au niveau tissulaire, la coexpositionaux nanoparticules couplées au benzo(a)pyrène avec l’allergène induit une forte augmentation de l'expression des cytokines Th2 et du recrutement de cellules inflammatoires dans le tissu pulmonaire par rapport aux souris sensibilisées. De plus, cette co-exposition modifie le type de cellules recrutées par rapport à l'allergène, avec une augmentation du nombre de neutrophiles, de cellules NKT-like, des cellules T CD8+, des monocytes/macrophages Ly6C+ etLy6C-. Ces résultats n'ont pas été retrouvés lors d'une co-exposition de l’allergène avec les nanoparticules non couplées au benzo(a)pyrène.Dans notre deuxième modèle, une exposition aux nanoparticules de carbone, couplées ou non au benzo(a)pyrène, a été réalisée chez des souris C57Bl/6 sensibilisées par voie intranasale avec une faible dose de l'allergène Dermatophagoïdes farinae. Les résultats préliminaires ont montré un effet adjuvant des nanoparticules avec l'allergène sur la production d'immunoglobulines E et sur l'infiltrat inflammatoire dans le lavage broncho-alvéolaire, principalement composé d'éosinophiles. L'expression des cytokines Th2 est également augmentée par la co-administration de l’allergène avec les nanoparticules non couplées au benzo(a)pyrène, mais pas avec celles couplées. La co-exposition aux nanoparticules couplées au benzo(a)pyrène avec l’allergène induit néanmoins l'expression de l'Il-33, une alarmine produite par l'épithélium, également pro-Th2.En conclusion, nos résultats suggèrent que les nanoparticules ont un impact sur l'inflammation chez les souris sensibilisées à l'allergène dans nos deux modèles expérimentaux. Cependant, la dose, la quantité et la nature des allergènes ainsi que des nanoparticules inhalées semblent influencer la réponse induite in vivo
Allergic asthma is a chronic inflammatory disease of the airways. It is characterized by therecruitment of inflammatory cells including CD4+ type 2 helper T-lymphocytes (Th), interleukin(IL)-4, IL-5 and IL-13 producers, eosinophils as well as mast cells and basophils. The prevalenceof asthma has continued to increase in recent decades and genetic changes cannot be solelyresponsible Air pollution, especially particulate matter, is suspected to be part of this rising trend.Atmospheric particles can be classified according to their aerodynamic diameter, includingultrafine particles (< 100 nm). These particles are potentially more harmful because of their smallsize, which gives them the ability to settle deep in the bronchial tree. They are also able to adsorbmolecules such as polycyclic aromatic hydrocarbons. However, some of these hydrocarbons,such as benzo(a)pyrene, are known to be harmful to health and in particular to the respiratorysystem. We investigated the effects of exposure to benzo(a)pyrene-bound ultrafine particles onthe inflammatory response in two experimental models of allergen-induced asthma. For this, weused a simplified model of particles from an industrial process that we call « nanoparticles ».In our first model, chronic exposure to carbon nanoparticles coupled or not to benzo(a)pyrene,was performed in C57Bl/6 mice sensitized intranasally to the allergen Dermatophagoidespteronyssinus. Nanoparticles had no effect on cell recruitment in allergen-inducedbronchoalveolar lavage. Surprisingly, co-administration of nanoparticles with the allergendecreased bronchial hyperreactivity compared to allergen alone. In contrast, we observed aneffect on lung tissue when co-exposed to benzo(a)pyrene-coupled nanoparticles and allergen.Indeed, this co-exposure induced a strong increase in Th2 cytokine expression and cellrecruitment in lung tissue compared to sensitized mice. In addition, this co-exposure modify thetype of cells recruited by the allergen, with an increase in the number of neutrophils, NKT-likecells, CD8+ T cells, Ly6C+ and Ly6C- monocytes/macrophages. These results were not found inco-exposure to nanoparticles not coupled to benzo(a)pyrene.In our second model, exposure to carbon nanoparticles, coupled or not with benzo(a)pyrène, wasperformed in C57Bl/6 mice sensitized intranasally with a low dose of the allergenDermatophagoides farinae. Preliminary results showed an adjuvant effect of nanoparticles withthe allergen on immunoglobulin E production but also on the inflammatory infiltrate in thebroncho-alveolar lavage, mainly composed of eosinophils. The expression of Th2 cytokines isalso increased by the administration of allergen with nanoparticles uncoupled to benzo(a)pyreneand not with benzo(a)pyrene-coupled particles. But, co-exposure of allergen withbenzo(a)pyrene-coupled nanoparticles induces the expression of Il-33, an alarmin produced bythe epithelium, which is also pro-Th2. In conclusion, our results suggest that nanoparticles have an impact on inflammation in allergensensitizedmice in our two experimental models. However, the dose, the amount of allergen andthe nature of the inhaled nanoparticles appear to influence the induced response in vivo

L’asthme chez l’homme et le souffle chez le cheval sont des maladies inflammatoires chroniques des voies respiratoires partageant plusieurs caractéristiques physiopathologiques dont la bronchoconstriction réversible, l’inflammation des voies respiratoires inférieures, l’hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Les phénotypes cliniques d’asthme se caractérisent en partie selon le type d’inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d’allergie. Le souffle chez le cheval s’avère être un modèle adapté pour l’étude des mécanismes impliqués dans l’asthme neutrophilique, lesquels demeurent particulièrement mal compris, en contraste avec ceux associés avec l’asthme éosinophilique. La réponse immunologique sous-jacente au souffle implique entre autres l’expression de cytokines de type Th2, suggestives d’une réponse allergique (immunité acquise). La poussière environnementale qui provoque les symptômes du souffle contient également des agents non-spécifiques dérivés de bactéries, champignons et moisissures, susceptibles d’activer des mécanismes immunitaires innés chez les chevaux atteints du souffle. Nous avons étudié le rôle des neutrophiles dans l’inflammation associée à la réponse innée et acquise chez le cheval atteint du souffle. Dans un premier temps, l’effet de produits dérivés de bactéries sur l’activation des neutrophiles sanguins provenant de chevaux normaux et atteints de souffle a été étudié dans le but d’évaluer la contribution de la réponse innée dans la physiopathologie du souffle. Nous avons évalué l’effet de l’IL-4, une cytokine de type Th2, sur les neutrophiles des deux groupes de chevaux afin d’évaluer de quelle manière le neutrophile peut participer à la réponse acquise associée à la réponse allergique. Finalement, nous avons étudié l’expression des isoformes de l'arginase par les neutrophiles équins car cette enzyme métabolise la L-arginine et est potentiellement impliquée dans le bronchospasme et le remodelage tissulaire associés à l’asthme. Nos résultats suggèrent que les neutrophiles et les mononucléaires sanguins isolés des chevaux atteints du souffle possèdent une réponse inflammatoire exagérée en réponse aux lipopolyssacharides et peptides formylés et surexpriment les cytokines pro-inflammatoires IL-1β, TNF et IL-8. Cette réponse innée aberrante est associée à une inflammation systémique caractérisée par des concentrations sériques élevées de TNF chez les chevaux atteints du souffle en période de rémission clinique. De plus, nos résultats montrent que l’IL-4 active le neutrophile équin et favorise son chimiotactisme de manière autocrine. L’IL-4 induit un phénotype d’activation typique dans le neutrophile équin, caractérisé par l’expression accrue des cytokines pro-inflammatoires (IL-8 et TNF) ainsi que de récepteurs potentiellement impliqués dans la réponse allergique (IL-4Rα et CD23). Enfin, nous montrons que que l’arginase 1 n’est pas un marqueur de l’activation des neutrophiles équins par l’IL-4, mais que ces cellules expriment constitutivement l’isoforme 2 fonctionnelle de l’arginase. La surrégulation des deux isoformes au niveau des poumons périphériques semble être associée à la pathologie du souffle, ce qui est en accord avec les modèles d’asthme chez la souris, le rat et le cobaye. L'ensemble de ces travaux suggère que les neutrophiles sont des cellules effectrices importantes de la réponse innée et acquise dans la pathophysiologie du souffle, un modèle naturel d’asthme neutrophilique.
Human asthma and equine heaves are chronic pulmonary diseases sharing several pathophysiological properties including lower airway inflammation, reversible bronchoconstriction, bronchial hyperresponsiveness, and tissue remodeling. Clinical phenotypes of asthma are characterized in part by the inflammatory cell populations infiltrating the airways, and the presence or absence of allergy. Heaves is a suitable animal model for the study of the poorly defined pathophysiological processes leading to airway neutrophilia. The immune response in heaves involves Th2 cytokine expression, which is, among other features, associated to allergic inflammation (acquired immunity). Environmental dust exposure leading to clinical exacerbation of heaves contains non-specific agents derived from bacteria, molds or fungi which could also activate innate immune responses in heaves affected horses. We studied the role of neutrophils in innate and acquired immune responses in heaves affected-horse. First, innate immune responses of neutrophils isolated from normal and heaves-affected horses to bacterial-derived products were studied. We also assessed the effect of IL-4, a Th2 cytokine, on equine neutrophils isolated from both groups of horses. Finally, we evaluated the arginase isoforms expressed by equine neutrophils as this enzyme that takes part to the L-arginine metabolism and is thought to contribute to bronchospasm and tissue remodeling associated with asthma. Our results suggest that both neutrophils and mononuclear cells from heaves-affected horses, when compared to healthy horses, have an excessive inflammatory response to lipopolyssacharides and formylated peptides characterized by increased IL-1β, IL-8 and TNF expression. This altered innate response was associated with systemic inflammation in asymptomatic susceptible horses as high serum TNF concentrations were detected. Furthermore, we found that equine neutrophils are activated by IL-4 and release neutrophil chemotactic factors in response to this cytokine. IL-4 also induces a distinctive activation phenotype in neutrophils that is characterized by increased expression of the pro-inflammatory cytokines (IL-8 and TNF) and receptors (IL-4Rα and CD23) potentially involved in the allergic response. Finally, we showed that arginase 1 is not a marker of IL-4-activated equine neutrophils although they constitutively express a functionally active isoform 2 of the enzyme. The up-regulation of arginase isoforms in the peripheral lungs of horses with heaves suggests a role for arginase in this model, as it is described in the mouse, rat and guinea pig models. Taken together, this work suggest that neutrophils could play an important role in both innate and acquired immune responses associated with heaves pathophysiology, a natural model of neutrophilic asthma.
Réalisé en cotutelle avec le Dr James G Martin de l'Université McGill (Meakins-Christie laboratories)