Dissertations / Theses 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

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'augmentation importante de la prévalence des pathologies allergiques dans les pays industrialisées en fait l'une des préoccupations de santé publique. Une diminution de la stimulation du système immunitaire par des agents microbiens est l'une des hypothèses avancées pour expliquer ce phénomène. Cette hypothèse dite « de l'hygiène » postule que, au cours de la petite enfance, ces agents microbiens permettraient l'établissement de mécanismes de régulation aptes à limiter les réponses immunes délétères comme celles mises en jeu dans les pathologies allergiques ou auto-immunes. Par exemple des mycobactéries comme le Bacille Calmette Guérin (BCG) et Mycobacterium vaccae sont capables de moduler la réaction allergique pulmonaire dans des modèles murins. Si tous les mécanismes d'action de ces mycobactéries ne sont pas connus, il semble néanmoins qu'elles agissent à la fois par l'induction d'IFN- et de populations régulatrices. Au-delà des populations T régulatrices classiques, d'autres cellules comme les cellules Natural Killer (NK) pourraient être impliquées dans la régulation des pathologies allergiques. En effet, bien qu'essentiellement connues pour leurs propriétés anti-virales, anti-bactériennes et anti-tumorales, les cellules NK sécrètent des cytokines (IFN-, IL-5, IL-13) et chimiokines leur permettant de réguler la réponse lymphocytaire. De plus chez le patient asthmatique, la proportion de cellules NK circulantes produisant des cytokines Th2 (IL-5 et IL-13) est augmentée par rapport aux sujets sains. Ces propriétés et leur présence au niveau du poumon font des cellules NK des régulateurs potentiels de la réaction asthmatique. Cependant leur implication dans la pathologie allergique reste encore largement méconnue. Le but de notre travail était d'étudier 2 aspects de la régulation de la réaction allergique. Dans un premier temps nous avons évalué la régulation de la réaction allergique pulmonaire par un BCG recombinant produisant de l'IL-18 (BCG-IL-18) dans un modèle murin. Nous avons caractérisé phénotypiquement les populations T régulatrices et NK dans ce modèle d'inhibition. Dans un deuxième temps nous avons comparé la réponse aux chimiokines des cellules NK de sujets allergiques et non allergiques ; les chimiokines participant à la régulation des réactions inflammatoires. Dans une première partie, nous avons étudié si la production d'IL-18 (cytokine participant à la production d'IFN-) par un BCG recombinant pouvait améliorer l'effet du BCG sur la réaction allergique pulmonaire dans un modèle murin. Dans le cadre d'un protocole préventif, les BCG et BCG-IL-18 ont été administrés par voie systémique au cours de la sensibilisation et les différents paramètres de la réaction allergique ont été évalués 24 (protocole primaire) et 64 (protocole secondaire) jours après la première sensibilisation. Les BCG-IL-18 et BCG inhibent de façon similaire, aussi bien dans les protocoles primaire et secondaire, l'hyperréactivité bronchique (HRB), la production de mucus, l'éosinophilie pulmonaire et la production de cytokines Th2 au niveau du lavage bronchoalvéolaire (LBA). Dans le cadre d'un protocole curatif, les BCG et BCG-IL-18 ont été administrés localement après la phase de sensibilisation. Leurs effets ont été évalués 3 semaines et 6 semaines après la phase de sensibilisation. Dans les deux cas, seul le BCG-IL-18 diminue significativement l'HRB, l'éosinophilie pulmonaire, la production d'IL-5 au niveau du LBA et la production de mucus développées par les souris sensibilisées. Le traitement par le BCG ou le BCG-IL-18 augmente le nombre, l'activation (CD86, CD69) et la maturation (CD11b, CD27) des cellules NK au niveau du poumon et des ganglions médiastinaux. Seul le BCG-IL-18 induit une augmentation du nombre de cellules T régulatrices CD4+CD25high FoxP3+ au niveau du poumon. Nous avons ainsi montré qu'un BCG-IL-18 administré localement pouvait inhiber à long terme la réaction allergique pulmonaire de manière plus efficace qu'un BCG. Cet agent induit des modifications (recrutement, activation) des cellules NK et T régulatrices locales pouvant participer à son effet inhibiteur. Dans une deuxième partie, nous avons évalué la réponse des cellules NK de sujets allergiques vis-à-vis de chimiokines, et plus particulièrement de CCL18, préférentiellement produite au niveau du poumon et impliquée dans la pathologie allergique. Nos travaux ont montré que CCL18 pouvait attirer in vitro les cellules NK mais uniquement chez les patients non allergiques. Ce défaut de migration des cellules NK chez les patients allergiques semble spécifique de CCL18 puisque leur migration par rapport à CXCL10, CXCL12, CCL22 et CCL25 est significative par rapport au témoin négatif CCL11 et que l'expression des récepteurs correspondant (CXCR3, CXCR4, CCR4, CCR9) n'est pas modifiée chez les patients allergiques comparativement aux sujets sains. CCL18 est également capable d'augmenter le potentiel cytotoxique des cellules NK chez les patients non allergiques mais reste sans effet sur leur prolifération. En résumé, ces travaux ont permis de montrer que seul le BCG-IL-18 pouvait inhiber à long terme la réaction allergique pulmonaire dans le cadre d'un protocole curatif. Ce modèle d'inhibition constitue un outil d'intérêt pour l'étude des mécanismes impliqués dans la résolution de la réaction allergique pulmonaire comme l'activation des cellules NK et l'induction ou le recrutement de populations T régulatrices. Nous avons également montré une réponse différentielle des cellules NK d'allergiques et de non allergiques vis-à-vis de CCL18, suggérant un dysfonctionnement des cellules NK dans la pathologie allergique. Des expériences complémentaires permettront de préciser leur implication

L'ATP est un médiateur, éventuellement colibéré avec l'ACh, qui module la réactivité du muscle lisse des voies aériennes. Il est potentiellement impliqué dans l'asthme. Notre objectif était de (i) caractériser les effets de l'ATP seul et en association avec la stimulation muscarinique sur les voies aériennes (VA) humaine et de rat ; (ii) de développer un modèle de rat asthmatique allergique à Dermatophagoides pteronyssinus. L'ATP induit une réponse contractile, transitoire, directe et concentrationNdépendante sur les VA humaines et de rat. Cette réponse dépend de la position dans l'arbre bronchique. Elle dépend surtout des P2X et d'un influx calcique extracellulaire, parfois associé à la libération de Ca2+ intracellulaire via les P2Y. L'effet transitoire n'est pas lié à la dégradation de l'ATP, mais en partie à la désensibilisation des récepteurs et à l'activation de la PKA. Sur une précontraction cholinergique, les effets de l'ATP varient le long de l'arbre bronchique, et se caractérisent par deux séquences, rapide et lente. Les effets rapides consistent en une contraction additionnelle, transitoire, correspondant à une addition des mécanismes cholinergiques et purinergiques. A long terme, l'ATP induit une relaxation tempsNdépendante, due probablement à la modulation de la sensibilité de l'appareil contractile. La sensibilisation active de rats brown Norway par injection SC et instillation intratrachéale de D pter entraîne une réponse contractile spécifique à l'antigène et une hyperréactivité bronchique in vivo et in vitro, et une augmentation des cellules du liquide de lavage bronchoalvéolaire, ce qu en fait un bon modèle de maladie asthmatique
ATP is a modulator of airway smooth muscle responsiveness, which may be coliberated with ACh. It may play a role in asthma disease. The aim of our study was (i) to characterize the effects of ATP alone and in association with muscarinic stimulation on human and rat airways ; (ii) to develop a rat model of asthma allergic to Dermatophagoides pteronyssinus. ATP induced on human and rat airway a direct, concentration-dependent and transitory contractile response that depends on the location along the airway tree. This response mainly depends on P2X activation and extracellular Ca2+ influx, sometimes associated with P2Y activation and intracellular Ca2+ release. The transcience of the response is not due to ATP degradation, but, at least partially, to PKA activation and purinoceptor desensitization. On cholinergic precontraction, the effects of ATP vary alongside the airway tree, and are characterized by 2 sequences, a fast one and a slow one. The fast effects consist in a transient additional contraction, and are due to the addition of the mechanisms of purinergic and muscarinic stimulation. Long term effect of ATP consists in a time-dependent relaxation that is likely to be due to the modulation of the sensitivity of the contractile apparatus. Active sensitization of brown Norway rats by SC injection and intratracheal instillation of D pter induces a contractile response specific to the allergen and bronchial hyperreactivity, in vivo and in vitro, as well as an increase of the number of cells in the bronchoalveolar lavage liquid, indicating that it is a good model of asthmatic disease

L'incidence des maladies allergiques ne cesse de croître dans les pays industrialisés. Si les lymphocytes Th2 sont essentiels à l'élimination des pathogènes extracellulaires, leur réponse exacerbée peut les transformer en chefs d'orchestre des réponses immunitaires allergiques. Nous montrons que les lymphocytes Th2, à la différence des lymphocytes Th1, expriment un profil particulier de canaux calciques Cav1 qui contrôlent l'influx de calcium dans la cellule et ainsi la production des interleukines 4, 5 et 13 après stimulation via le TCR. Nos résultats soulignent l'intérêt thérapeutique potentiel d'inhibiteurs de ces canaux dans le contrôle des maladies allergiques, puisqu'un antagoniste de ces canaux ou l'inhibition spécifique de leur expression prévient le développement de désordres immunopathologiques de type Th2 chez le rat et la souris, en particulier dans un modèle d'asthme allergique
The prevalence of asthma has risen drastically in the last two decades, with a worldwide impact on health care systems. T-helper (Th) lymphocytes orchestrate the immune response and are divided into two subsets, Th1 cells that produce IFN-g and Th2 cells which synthetize IL-4. Th2 lymphocytes play an important role in the pathogenesis of allergic asthma. We show that Th2 lymphocytes, unlike Th1 cells, express a unique profile of Cav1 calcium channels that control calcium influx and Th2 cytokine production upon TCR stimulation. Our results underline the therapeutic potential of Cav1 channel antagonists or specific inhibition of Cav1 expression by antisense oligonucleotides in Th2-dependent immunopathological disorders in mice and rats. Capitalizing on these unique attributes is important for drug development in allergic asthma

GASP1 modulerait le trafic intracellulaire des RCPG après endocytose provoquée par les ligands. Au cours de ce travail nous nous sommes focalisés sur l’interaction de GASP-1 avec le récepteur beta2-adrénergique (B2AR) et ses conséquences fonctionnelles. Les agonistes du récepteur B2AR sont des bronchodilatateurs puissants utilisés dans le traitement de l’asthme. Avec le Dr N. Frossard, nous avons montré qu'un traitement chronique avec un agoniste B2AR induit le développement d'une hyper-réactivitée bronchique chez les souris sauvages mais pas chez les KO GASP1. Ce phénotype n’est pas relié à une différence dans la dégradation du récepteur B2AR entre les souris sauvages et KO GASP-1 mais est corrélé avec une augmentation du niveau de collagène dans les poumons des souris sauvages. Nos résultats indiquent que GASP1 joue un rôle important dans ce phénomène adaptatif qui serait relié à un remaniement des tissus bronchiques dépendant de cette protéine
GASP1 have been shown to modulate the postendocytic sorting of different GPCRs.In order to better understand the role of GASP1 in regulating the activity and intracellular traffic king of GPCRs, we have focused our project on the functional consequences of the interaction between GASP1 and beta2-adrenergic receptor (B2AR). B2AR agonists are potent bronchodilators used in the treatment of asthma. With Dr. N. Frossard, we have shown that achronic treatment with a B2AR agonist induces the development of bronchial hyperresponsiveness in wild-type but not in KO GASP1 mice. Furthermore, we have shown that this phenotype is not related to a difference of B2AR receptor degradation between wild type and KO animals but correlates with an increase in collagen levels in the lungs of wild type mice that is not observed in GASP1KO animals. Altogether, our data suggest thatGASP1 is critically involved in these adaptations, which could be related to a GASP1-dependent modification of lung tissues

Dans ce travail, les s´séquences Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) radiales à temps d’écho ultra-court (UTE) sont analysées pour évaluer leur potentiel dans l’étude non-invasive de différents modèles expérimentaux de maladies pulmonaires chez la souris. Chez le petit animal, les séquences radiales UTE peuvent efficacement limiter l’impact négatif sur la qualité de l’image dû au déphasage rapide des spins causé par les nombreuses interfaces air/tissu. En plus, les séquences radiales UTE sont moins sensibles aux artefacts de mouvement par rapport aux séquences Cartésiennes classiques. En conséquence, chez le petit animal, les séquences radiales UTE peuvent permettre d’obtenir des images du poumon avec une résolution bien inférieure au millimètre avec des rapports signal/bruit importants dans le parenchyme pulmonaire, tout en travaillant en conditions physiologiques (animaux en respiration spontanée). Dans cette thèse, il sera démontré que les séquences d’IRM protonique UTE sont outils efficaces dans l’étude quantitative et non-invasive de différents marqueurs distinctifs de certaines pathologies pulmonaires d’intérêt général. Les protocoles développés serontsimples, rapides et non-invasifs, faciles à implémenter, avec une interférence minimale sur la pathologie pulmonaire étudiée et, en définitive, potentiellement applicables chez l’homme. Il sera ainsi démontré que l’emploi des agents de contraste, administrés via les voies aériennes, permet d’augmenter la sensibilité des protocoles développés. Parallèlement, dans cette thèse des protocoles suffisamment flexibles seront implémentés afin de permettre l’étude d’un agent de contraste paramagnétique générique pour des applications aux poumons
In this work, ultra-short echo time (UTE) Magnetic Resonance Imaging (MRI) sequences are investigated as flexible tools for the noninvasive study of experimental models of lung diseases in mice. In small animals radial UTE sequences can indeed efficiently limit the negative impact on lung image quality due to the fast spin dephasing caused by the multiple air/tissue interfaces. In addition, radial UTE sequences are less sensitive to motion artifacts compared to standard Cartesian acquisitions. As a result, radial UTE acquisitions can provide lung images in small animals at sub-millimetric resolution with significant signal to noise ratio in the lung parenchyma, while working with physiological conditions (freely-breathing animals). In this thesis, UTE proton MRI sequences were shown to be efficient instruments to quantitatively investigate a number of hallmarks in longitudinal models of relevant lung diseases with minimal interference with the lung pathophysiology, employing easilyimplementable fast protocols. The synergic use of positive contrast agents, along with anadvantageous administration modality, was shown to be a valuable help in the increase of sensitivity of UTE MRI. At the same time, UTE MRI was shown to be an extremely useful and efficacious sequence for studying positive contrast agents in lungs

Introduction : La toux est un symptôme fréquent dans l’asthme, en particulier à l’effort mais peu des choses sont connus quant aux mécanismes impliqués. L’objectif de cette étude a été d’établir le rôle de l’exercice dans la modulation du réflexe de toux (RT) sur un modèle de lapin anesthésié en ventilation spontanée, présentant une inflammation éosinophilique des voies aériennes. Méthode : Nous avons étudié 10 lapins sensibilisés à l’ovalbumine (OVA) et 8 lapins contrôles. La réponse ventilatoire à la stimulation mécanique trachéale (ST) a été analysée pour chaque lapin en conditions de repos et à l’exercice pour quantifier l’incidence et la sensibilité de la toux. Le lavage bronchioloalaveolaire (LBA) et le comptage cellulaire a été réalisé pour vérifier la présence d’une inflammation à éosinophiles chez les lapins sensibilisés à l’OVA. Pour reproduire l’exercice, des contractions musculaires au niveau des pattes arrière ont été induites par stimulation électrique (CME). Résultats : Au total, 494 ST ont été réalisées, 261 en repos et 233 à l’exercice. Le taux d’éosinophiles dans le LBA a été retrouvé significativement plus élevé chez les lapins sensibilisés à l’OVA (vs contrôles, p=0.008). La CME a permis une augmentation similaire de l’ordre de 35% de la ventilation minute chez les lapins sensibilisés à l’OVA et chez les lapins contrôles par rapport au repos. La sensibilité du RT a été retrouvée significativement diminuée à l’exercice par rapport au repos pour les lapins contrôles (p=0.0313) contrairement aux lapins sensibilisés à l’OVA pour lesquels elle reste inchangée. Conclusion : Le phénomène de “down-regulation” du RT à l’exercice décrit chez les lapins contrôles n’a pas été observé chez les lapins sensibilisés à l’OVA. D’autres études sont nécessaires afin d’établir le rôle spécifique de l’inflammation bronchique sur la disparition du phénomène de “down-regulation” de la toux à l’exercice chez les patients asthmatiques
Introduction: Cough is a major symptom of asthma frequently experienced during exercise but little is known about interactions between cough and exercise. The goal of our study was to clarify the potential modulation of the cough reflex (CR) by exercise in a spontaneously breathing anaesthetized animal model of airway eosinophilic inflammation. Materials & methods: Ten ovalbumin (OVA) sensitized rabbits and 8 controls were studied. The ventilatory response to direct (TS) performed both at rest and during exercise was determined to quantify the incidence and the sensitivity of the CR. Broncho-alveolar lavages (BAL) and cell counts were performed to assess the level of the airway inflammation following OVA-induced sensitization. Exercise was mimicked by electrically induced hind limb muscular contractions (EMC). Results: Among 494 TS were performed, 261 at rest and 233 at exercise. The OVA sensitized rabbits have a higher level of eosinophil (p=0.008) in BAL. EMC increased minute ventilation by 36% in OVA rabbits vs 35% in control rabbits, compared to rest values. The sensitivity of the CR decreased during exercise compared to baseline in control rabbits (p=0.0313) while it remained unchanged in OVA rabbits. Conclusion: The down-regulation of the CR during exercise in control rabbits was abolished in OVA rabbits. The precise role of airway inflammation in this lack of CR downregulation needs to be further investigated but it might contribute to the exercise-induced cough in asthmatics

L’asthme bronchique est caractérisé par un remodelage et une inflammation des voies aériennes. La masse du muscle lisse ainsi que la déposition de matrice extracellulaire sont augmentées dans la paroi des bronches asthmatiques, ce qui contribue à l’obstruction respiratoire. Peu d’études ont évalué les effets des traitements utilisés dans l’asthme sur le remodelage bronchique, et surtout peu de données sont disponibles concernant les effets sur le muscle lisse. La combinaison de corticostéroïdes et de β2-agonistes à longue durée d’action administrée par inhalation permet de mieux contrôler les crises d’asthme par rapport à la monothérapie avec des médicaments corticostéroïdes. Cependant, l’action spécifique de la combinaison sur le remodelage et sur l’inflammation des bronches périphériques n’est pas décrite. Surtout, il reste à clarifier si l’administration de la combinaison est avantageuse par rapport à la monothérapie corticostéroïde. La plupart des études réalisées chez l’homme utilisent des tissus bronchiques obtenus par biopsie endobronchique, qui ne sont pas représentatifs du processus pathologique affectant les voies respiratoires périphériques. Leur inaccessibilité par des méthodes non invasives est la raison pour laquelle si peu de données existent sur la pathophysiologie des voies périphériques chez les patients asthmatiques. L’asthme équin, aussi connu comme « le souffle », est une pathologie obstructive des chevaux adultes considérée comme un modèle animal d’asthme humain. Elle est caractérisée par un remodelage des bronches périphériques et par une inflammation bronchoalvéolaire de type neutrophilique. En étudiant le modèle équin, cette thèse a évalué la contribution des médicaments corticostéroïdes et de β2-agonistes à longue durée d’action, administrée comme monothérapies ou en combinaison, sur la réversibilité du remodelage et de l’inflammation de voies aériennes dans l’asthme bronchique. A cette fin, nous avons d’abord optimisé et validé l’application de la biopsie endobronchique et de l’échographie endobronchique chez le cheval adulte. Nos résultats indiquent que les échantillons obtenus par biopsie endobronchique sont inadéquats pour l’évaluation quantitative de la masse du muscle lisse chez le cheval. Cependant, ils permettent d’étudier les changements quantitatifs des structures épithéliales et de la lamina propria, ainsi que les aspects qualitatifs du muscle lisse. L’échographie endobronchique, quant à elle, permet d'estimer la masse du muscle lisse bronchique, et ce, chez des chevaux sains et chez des chevaux asthmatiques. Cette thèse démontre aussi que qu’un traitement de 12 semaines avec des corticostéroïdes induit une diminution significative de la masse du muscle lisse périphérique, qui n’est pas amélioré davantage par l’administration concomitante d’un β2-agoniste à longue durée d’action. Cette diminution est toutefois incomplète. Un effet positif et synergique de la combinaison a également été observé au niveau de la déposition de matrice extracellulaire. La combinaison a produit une diminution significative de la quantité de matrices déposées dans la lamina propria et dans la couche du muscle lisse dans les bronches centrales, alors que l’effet été limité à la couche du muscle lisse dans les bronches périphériques. La combinaison n’améliore pas le contrôle de l’inflammation bronchique ni bronchiolaire par rapport aux monothérapies ; cependant, elle diminue la neutrophilie bronchoalvéolaire de façon synergique.
Airway remodeling and inflammation are the hallmarks of asthma. Both airway smooth muscle (ASM) mass and extracellular matrix (ECM) deposition are increased in the central and peripheral airways of asthmatic patients, which contribute to airway obstruction. Few studies have investigated the ability of current asthma medications to reverse airway remodeling, especially the increased ASM mass. Inhaled corticosteroids (ICS) and long-acting β2-agonist combinations (ICS/LABA) are more effective than ICS monotherapy to control asthma exacerbations. However, their efficacy at modifying bronchial inflammation and remodeling at the peripheral level of the lung is not well-described. In fact, most work has been performed using endobronchial biopsy samples obtained from asthmatic subjects, which completely disregard the alterations occurring in peripheral airways. Ethical considerations limit the possibility of biopsying the peripheral airways in humans due to the invasiveness of the procedure. Equine asthma, or heaves, is a naturally-occurring disease of adult horses and a recognized animal model of human asthma characterized by neutrophilic inflammation as well as ASM and ECM remodeling of peripheral airways. This thesis has assessed the contribution of ICS and LABA, alone or combined, to the reversal of remodeling and inflammation in central and peripheral airways using the equine asthma model. To attain this goal, we have first optimized and validated the application of endobronchial biopsy and endobronchial ultrasound (EBUS) in the equine species. EBUS reliably estimates the bronchial ASM. Subsequently, asthmatic horses with ongoing airway remodeling and inflammation were treated with ICS, LABA, ICS/LABA, or antigen avoidance. Lung function, airway remodeling and inflammation were then assessed weekly for 3 months. Our results demonstrated a 30% decrease of peripheral ASM remodeling attained with ICS and ICS/LABA pharmacological treatment. A decrease of a similar magnitude of peripheral ASM was previously reported after 6 and 12 months of ICS monotherapy and antigen avoidance, respectively. A synergistic effect of ICS/LABA was observed on ECM deposition and airway lumen neutrophils. ICS/LABA decreased the ECM fraction of the ASM layer both peripherally and centrally, while the same effect on the lamina propria was observed only in central airways. Both ICS/LABA and ICS monotherapy decreased submucosal inflammation in central airways, while only ICS/LABA and antigen avoidance decreased bronchoalveolar neutrophilia. In conclusion, our results suggest that the enhanced therapeutic effect of ICS/LABA over ICS monotherapy in asthmatic horses was associated with a reduction of ECM deposition, mainly observed within the large airways, and possibly also with a decreased airway neutrophilia. However, ICS/LABA did not provide additional benefit to ICS monotherapy in terms of peripheral ASM remodeling as both induce a 30% decrease of the ASM mass in 3 months.

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.