Academic literature on the topic 'Asthme – Modèles animaux'

Les chimiokines sont des cytokines produites constitutivement par les tissus, ou inductibles en situation inflammatoire. Elles permettent le recrutement spécifique de certaines populations leucocytaires vers le lieu de développement de l'inflammation, mais ont également des fonctions immunes plus fines, en contrôlant l'état d'activation et la survie de différentes populations du système immunitaire. Ces protéines ont un rôle essentiel dans l'homéostasie tissulaire, et sont à l'origine de l'orchestration cellulaire des réactions inflammatoires. Les maladies allergiques sont caractérisées par une réponse immune adaptative orientée vers la voie Th2, avec production d'IgE spécifiques, et activation tissulaire de granulocytes par contact avec l'allergène (principalement les mastocytes, puis les polynucléaires éosinophiles). Ces pathologies ont connu au cours des 20 dernières années une recrudescence très forte, avec une prévalence plus importante dans les pays industrialisés. Parmi ces pathologies, l'asthme allergique fait en France plus de 1000 morts par an. Malgré l'amélioration des connaissances des mécanismes physiopathologiques menant à l'altération des tissus ou de la fonction respiratoire, les mécanismes immunologiques à l'origine du développement de ces pathologies restent incomplètement élucidés. Une plus grande compréhension de ces mécanismes, et en particulier du contrôle de l'inflammation par les chimiokines peut permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Pour mettre en évidence ces voies de régulation chimiokiniques, plusieurs modèles animaux ont été utilisés. Le premier consiste en une greffe de peau et de cellules mononucléés humaines chez la souris SCID immunodéficiente. Ce type d'approche permet d'évaluer in vivo le recrutement chimiokinique de cellules humaines vers un tissu humain. Ce modèle a permis de mettre en évidence que l'administration intradermique de CCL17 est à l'origine du recrutement vers les ganglions drainant de lymphocytes TCD4+ mémoires et de cellules dendritiques, et d'un recrutement spécifique vers la peau de cellules polarisée in vitro vers la voie Th2, mais pas Th1. Ces résultats suggèrent l'implication forte de l'axe CCL17/CCR4 dans le développement de pathologies allergiques cutanées, et souligne son potentiel thérapeutique dans des pathologies comme la dermatite atopique. Ce même modèle de xénogreffe cutanée a par ailleurs déjà été utilisé par notre équipe pour évaluer les conséquences de la neutralisation in vivo d'un récepteur chimiokinique, CCR5, à l'aide d'un anticorps. Ce traitement a permis d'abroger le recrutement de lymphocytes T mémoires, et plus particulièrement des lymphocytes polarisés Th1, et de monocytes/macrophages. Ces résultats démontrent l'efficacité in vivo de la neutralisation d'un tel axe chimiokinique. La seconde approche est un modèle murin d'asthme allergique, induit par l'ovalbumine chez la souris Balb/cBYJ. Celui-ci a été utilisé pour l'étude d'une chimiokine humaine originale, CCL18, dont l'implication dans l'asthme allergique chez l'homme à été récemment suggérée par notre équipe. D'un point de vue fonctionnel, l'administration de CCL18 recombinant par voie intratrachéale à des animaux rendu préalablement expérimentalement allergiques permet d'inhiber le développement de la réaction asthmatique, en diminuant l'inflammation pulmonaire (réduction de l'infiltration éosinophilique, inhibition de la production locale de cytokines Th2) et protège ces derniers contre l'altération de leur fonction respiratoire (protection contre l'hyperréactivité bronchique, avec inhibition de l'hypersécrétion de mucus). Toutefois, les mécanismes cellulaires à l'origine de cette protection sont encore actuellement à l'étude, et semblent indépendants de grandes voies de régulation de la réaction allergique comme les lymphocytes T régulateurs. L'ensemble de ces données permet de mettre en évidence l'importance de certaines voies chimiokiniques dans le contrôle des pathologies Th2, et de démontrer les conséquences fonctionnelles de leur ciblage spécifique (par neutralisation, ou administration), révélant ainsi leur potentiel thérapeutique.

L'altération des fonctions des cellules épithéliales dans l'asthme a été démontrée par plusieurs études. Afin de mieux comprendre l'implication des cellules épithéliales dans la cascade asthmatique, des cellules épithéliales bronchiques ont été isolées de rats Brown Norway (un modèle murin d'asthme) naïfs (NBE), sensibilisés (SBE) et sensibilisés/challenges avec l'allergène (ABE). Différentes fonctions des cellules épithéliales ont ensuite été analysées pour les différentes lignées. L'expression des protéines des jonctions cellulaires a été mesurée par immunobuvardage, la sécrétion de cytokines par ELISA et l'expression d'une molécule de surface immunomodulatrice, CD200, par cytométrie en flux. Les cellules épithéliales NBE, SBE et ABE présentent des phénotypes distincts et ces phénotypes sont maintenus en culture sur une longue période. De plus, les ABE ont un phénotype semblable à ce qui a été observé chez les sujets asthmatiques. Il semble donc que ce modèle d'étude soit un bon outil afin de mieux comprendre le rôle des cellules épithéliales dans l'asthme.

Les maladies allergiques sont en constante augmentation tant en prévalence qu'en gravité. Les mécanismes physiopathologiques connus impliquent l'induction d'une réponse Th2 par les cellules dendritiques, conduisant à une production d'IgE et une inflammation. L'immunité innée a récemment été mise en avant dans le contrôle de l'immunité adaptative, spécifique de l'antigène. Cependant, le rôle des cellules Natural Killer (NK), cellules de l'immunité innée connues essentiellement pour leurs fonctions anti-tumorales et anti-microbiennes, est encore inconnu dans la pathologie allergique. Néanmoins, quelques études ont montré une modification de certaines sous-populations de cellules NK chez les patients asthmatiques allergiques. Le but général du travail de thèse était d'étudier le rôle des cellules NK dans l'asthme allergique. Dans un premier temps, les variations quantitatives et qualitatives des cellules NK, ainsi que l'effet de leur déplétion ont été évalués dans l'asthme expérimental. Dans un deuxième temps, l'effet de CCL18, chimiokine impliquée dans l'asthme allergique, a été étudié sur les cellules NK de sujets non allergiques et de sujets allergiques. Tout d'abord, le premier modèle murin d'asthme expérimental utilisé était celui très largement décrit chez les souris BALB/cByJ, consistant en deux sensibilisations systémiques d'ovalbumine (OVA) et d'alum suivies de trois provocations allergéniques d'OVA par aérosols. Chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA, une augmentation du nombre de précurseurs de cellules NK, mais également du nombre de cellules NK, et plus particulièrement des cellules NK immatures, a été observé dans les ganglions médiastinaux (ganglions drainant les poumons). Celle-ci était accompagnée d'une augmentation du pourcentage de cellules NK ayant incorporé du BrdU. Outre ces variations quantitatives, nous avons également montré que les cellules NK étaient activées. Dans les poumons, le nombre de cellules NK n'était pas significativement modifié chez les souris sensibilisées et challengées à l'OVA comparativement aux souris contrôle. Néanmoins, une diminution non significative du nombre de cellules NK, et plus particulièrement des cellules NK les plus matures chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA a été observée. De plus, comme dans les ganglions médiastinaux, les cellules NK pulmonaires étaient activées. Nous avons ensuite évalué l'effet de la déplétion des cellules NK par administration de l'anticorps anti-ASGM1 avant les provocations allergéniques sur l'inflammation pulmonaire allergique. Chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA, la déplétion en cellules NK diminuait significativement l'éosinophilie dans les lavages bronchoalvéolaires, sans affecter pour autant l'hyperréactivité bronchique et les taux sériques d'immunoglobulines spécifiques de l'OVA (IgE, IgG2a et IgG1) (Article soumis). La déplétion des cellules NK par l'anti-ASGM1 n'étant pas totale (73%), nous avons choisi de reproduire ces expériences chez les souris NKDTR qui expriment le récepteur de la toxine diphtérique dans le promoteur du gène NKp46, permettant la déplétion spécifique et plus efficace (>90%) des cellules NK (Collaboration Pr E Vivier et Dr T Walzer). Ces souris étant de fond génétique C57BL/6, nous avons mis au point un autre modèle de sensibilisation allergique pulmonaire. Les souris ont reçu deux sensibilisations systémiques d'ovalbumine (OVA) et d'alum suivies de deux séries de trois provocations allergéniques d'OVA par voie intranasale. Dans les ganglions médiastinaux, contrairement au modèle précédent, aucune modification du nombre de cellules NK et de la distribution des sous-populations n'a été observée chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA. D'un point de vue phénotypique, chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA, les cellules NK étaient activées et l'expression membranaire du CD107a augmentée témoignant ainsi d'une dégranulation. Dans les poumons, le pourcentage de cellules NK les plus matures était diminué chez les souris sensibilisées et provoquées à l'OVA. Les cellules NK pulmonaires étaient également activées et l'expression membranaire de CD107a augmentée. Le pourcentage de cellules NK exprimant l'IFN-g était diminué. Concernant CCL18, cette dernière est une chimiokine produite préférentiellement au niveau du poumon. Dans le laboratoire, il a été montré que la production de CCL18 était augmentée chez les patients asthmatiques, et qu'elle recrutait les lymphocytes Th2 et les basophiles, suggérant le rôle de cette chimiokine dans l'asthme allergique. Notre objectif était d'évaluer la réponse des cellules NK isolées du sang périphérique de sujets allergiques vis-à-vis de CCL18 et de la comparer à celle de sujets non allergiques. Le récepteur de CCL18 étant encore inconnu, nous avons analysé son expression par les cellules NK par la fixation de CCL18 biotinylé. L'étude en cytométrie en flux a révélé que des cellules NK de donneurs allergiques et non allergiques exprimaient un récepteur pour CCL18. De plus, nous avons montré que les cellules NK de sujets allergiques et non allergiques migraient en réponse à CCL18, et ce dans une voie dépendante des protéines G. L'attraction des cellules NK par CCL18 était dépendante du donneur, mais indépendante du statut allergique. Aucune attraction préférentielle d'une sous-population de cellules NK (CD56hi ou CD56lo) par CCL18 n'a été mise en évidence. CCL18 était également capable de stimuler la cytotoxicité des cellules NK de sujets allergiques et de donneurs non allergiques, vis-à-vis des cellules cibles Jurkat. Les réponses étaient variables en fonction du donneur, mais une fois encore étaient indépendantes du statut allergique. Enfin, CCL18 n'induisait pas de production de cytokines (IFN-g et TNF-a) par les cellules NK de sujets allergiques et non allergiques. Au vu de l'ensemble de ces résultats, nous pouvons conclure que les cellules NK de sujets allergiques sont attirées et activées par CCL18 de façon similaire aux cellules NK de sujets non allergiques. En résumé, ces travaux ont permis de montrer que, dans un modèle murin d'asthme allergique, les cellules NK s'accumulent dans les ganglions médiastinaux et semblent réguler l'éosinophilie pulmonaire. Nous avons également montré que les cellules NK de sujets allergiques ne présentaient pas de dysfonctionnement dans la réponse vis-à-vis de CCL18 comparativement aux sujets non-allergiques.

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.

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

L'asthme est une pathologie environnementale majeure touchant pres de 10% de la population mondiale. L'etude des mecanismes controlant la reaction allergique humaine conduisant aux manifestations cliniques observees est malheureusement encore limitee, malgre l'analyse de divers prelevements humains (biopsies, lavages bronchoalveolaires, etc) et l'utilisation de modeles animaux. Au cours de ce travail, nous avons developpe un modele d'etude de la reaction asthmatique allergique chez la souris scid humanisee (severe combined immunodeficiency). Nous avons montre que, seules des souris scid reconstituees avec des cellules provenant de patients sensibles a l'acarien dermatophagoides pteronyssinus (dpt), et exposees a un aerosol de cet allergene : 1) produisent des ige humaines specifiques vis-a-vis de dpt. Cette production transitoire semble regulee tardivement par une population de cellules cd8 + suppressives. 2) developpent un infiltrat pulmonaire de cellules humaines cd45 + majoritairement de type cd4 +, activees et memoires, exprimant des arnm codant pour des cytokines de type 2 : l'il-4 et l'il-5. Malgre l'origine murine des eosinophiles recrutes, cette reaction de type inflammatoire est similaire a celle observee chez les patients asthmatiques allergiques. 3) et presentent une hyperreactivite bronchique au carbachol necessitant l'activation, par l'aeroallergene, des cellules de patients asthmatiques. Par consequent, ces souris scid humanisees allergiques presentent trois caracteristiques majeures de l'asthme, et peuvent donc etre utilisees pour evaluer l'efficacite de molecules a visee therapeutique, et etudier in vivo les mecanismes impliques dans le developpement de l'asthme allergique.

Aujourd’hui, l’allergie est classée 4ème maladie mondiale en termes de morbidité par l’OMS. Les allergies et leur évolution naturelle (marche atopique) sont devenues un problème majeur de santé publique particulièrement dans les pays industrialisés. La marche atopique se manifeste par l’évolution de la dermatite atopique et/ou des allergies alimentaires chez le jeune enfant vers des allergies respiratoires comme l’asthme ou la rhinite allergique plus tard dans l’adolescence. Ce passage pourrait impliquer un chimiotactisme contrôlé par le système chimiokine/récepteurs de chimiokine. A l’aide d’un modèle murin mimant la marche atopique composé d’un modèle d’allergie alimentaire au gluten et d’un modèle aigu d’asthme aux acariens, nous avons pu caractériser le rôle du récepteur de chimiokine CCR9 dans la maladie. Ainsi, des souris déficientes pour le gène de CCR9 montrent un phénotype atténué de la maladie démontrant une implication de ce récepteur dans la pathogénèse. De plus nous avons démontré que CCR9 agirait sur la balance TH17/Treg car sa délétion entraine une augmentation des T régulateurs. En parallèle, dans un modèle d’allergie alimentaire au gluten par sensibilisation cutanée, nous avons analysé l’inflammation intestinale en réponse à plusieurs allergènes. Ces derniers travaux ont été réalisés en collaboration avec un laboratoire du National Food Institute au Danemark. Ainsi, nos résultats démontrent donc l’importance de l’axe intestin-poumon et l’importance d’aborder l’allergie comme une maladie de l’ensemble de l’organisme et non pas comme une maladie d’organe
Allergic diseases are now considered as the fourth worldwide diseases in terms of morbidity, according to the World Health Organization. Allergic diseases and their natural evolution (atopic march) are a major health issue, particularly among developed countries. Indeed, the atopic march is characterized by an evolution from atopic dermatitis and/or food allergies in young children (6 months to 2 years) to respiratory allergies such as asthma and rhinitis later in life. This natural history could involve the chemotaxis, controlled by the chemokine/chemokine receptor system. Using a murine model of atopic march combining a food allergy model to gluten and a model of acute asthma to house dust mite, we analyzed the role of the chemokine receptor CCR9 in the evolution of the disease. Using knock-out mice for CCR9, we observed a decrease of the symptoms of the disease, suggesting a role for this receptor in the pathology. Moreover, we showed that CCR9 seems to act on the Treg/TH17 balance; indeed its deletion induces an increase of the T regulators cell level. Meanwhile, using a food allergy model to gluten based on cutaneous sensitizations, we analyzed the intestinal inflammation to different gluten products. This work was done in collaboration with a lab of the National Food Institute, in Denmark. Our results prove the great significance of the gutlung axis and more generally the importance of approaching the allergy as a whole disease and not as an organ-specific disease