Academic literature on the topic 'Voies aériennes – Remodelage'

Le remodelage pulmonaire cause une altération de la structure du poumon et peut mener à la diminution de la fonction respiratoire. Ce remodelage peut aussi bien affecter les voies respiratoires en obstruant le flot de l’air, comme il est observé dans l’asthme, que la compliance du parenchyme pulmonaire, tel qu’observé dans la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI). Dans le cas de l’asthme allergique, la forme la plus commune d’asthme, une inflammation chronique de type allergique induit le remodelage bronchique, dont l’épaississement du muscle lisse bronchique. Ces deux composantes contribuent directement à l’hyperréactivité bronchique. Dans le cas de la FPI, les dommages tissulaires et l’inflammation semblent être impliqués dans l’induction de la maladie, mais la progression de la FPI est maintenue même en absence d’inflammation. Tant en asthme qu’en FPI, le remodelage est persistant et les options thérapeutiques sont partiellement efficaces, limitées ou absentes. La voie de signalisation de la sphingosine-1-phosphate (S1P) est reconnue non seulement pour son rôle dans la régulation de l’immunité et de l’inflammation, mais aussi pour ses impacts majeurs dans les phénomènes de prolifération et de survie cellulaire. Ces effets sont souvent associés à l’activation de cinq récepteurs membranaires, nommés S1P1 à S1P5. D’ailleurs, ces récepteurs peuvent être activés par les composés pharmacologiques analogues à la S1P. Bien que ces analogues répliquent ou modifient la plupart des effets de la S1P, ils possèdent aussi des activités intracellulaires indépendantes des récepteurs qui sont plutôt associées à la modulation de la survie cellulaire. Ainsi, les sphingolipides et leurs analogues sont susceptibles de moduler plusieurs mécanismes impliqués dans le remodelage pulmonaire. Le but de cette thèse était donc d’explorer l’impact des sphingolipides et leurs analogues sur divers aspects impliqués dans le remodelage pulmonaire. Dans une première étude, nous avons déterminé l’effet de l’analogue de la sphingosine AAL-R sur l’inflammation observée dans un modèle murin d’asthme allergique. AAL-R diminue l’accumulation pulmonaire des lymphocytes et induit leur apoptose au poumon. La réduction du nombre de lymphocytes pulmonaires est associée à une diminution importante de l’éosinophilie et de l’hyperréactivité bronchique. Ainsi, nous résultats montrent qu’AAL-R interfère avec l’inflammation et l’hyperréactivité bronchique dans un modèle d’asthme allergique aigu par un mécanisme impliquant l’apoptose des lymphocytes. Dans un second chapitre, l’impact d’AAL-R sur l’épaississement du muscle lisse bronchique a été évalué dans un modèle murin d’asthme chronique. AAL-R réduit l’épaisseur du muscle lisse bronchique dans le tissu remodelé, ce qui est associé à une diminution de l’hyperréactivité bronchique. Nous montrons d’ailleurs que AAL-R interfère avec la prolifération des cellules musculaires lisses, in vitro. Cette étude montre que des analogues de la sphingosine, tel qu’AALR, pourraient contrecarrer le remodelage tissulaire tel qu’observé en asthme, ce qui ouvre de nouvelles pistes précliniques pour cette maladie incurable. Troisièmement, nous avons étudié l’influence de l’analogue de la sphingosine FTY720 sur la phase inflammatoire ou la phase fibrotique d’un modèle murin de fibrose pulmonaire induit par une blessure cellulaire aiguë. En concordance avec la littérature, l’administration de FTY720 en phase inflammatoire diminue la fibrose pulmonaire. Toutefois, lorsqu’administré en phase fibrotique, FTY720 exacerbe cette dernière. Cette exacerbation ne semble pas impliquer l’augmentation de la perméabilité vasculaire, mais plutôt l’augmentation de la transcription du connective tissue growth factor (CTGF). Similairement, FTY720 stimule la transcription du CTGF par les fibroblastes in vitro. Contrairement au dogme actuel, notre étude montre que FTY720 promeut la fibrose pulmonaire ce qui serait médié, du moins en partie, par la transcription accrue du CTGF. Dans une dernière étude, nous avons exploré le lien entre la voie de signalisation de la S1P, le CTGF et les dérégulations des fibroblastes issus de patients atteints de FPI. Ces fibroblastes expriment plus de CTGF que des fibroblastes de patients ne souffrant pas de FPI, ce qui est exacerbé par la S1P. De plus, un antagoniste de S1P3 renverse partiellement cette augmentation. Nous postulons donc que la S1P et le S1P3 pourraient être impliqués dans la pathogenèse de la FPI. Dans son ensemble, cette thèse démontre que les sphingolipides et leurs analogues influencent des mécanismes du remodelage pulmonaire pathologique. Nos résultats suggèrent que certains acteurs de la voie de signalisation de la S1P pourraient être modulés de manière bénéfique dans le contexte de l’asthme et de la fibrose pulmonaire.
Le remodelage pulmonaire cause une altération de la structure du poumon et peut mener à la diminution de la fonction respiratoire. Ce remodelage peut aussi bien affecter les voies respiratoires en obstruant le flot de l’air, comme il est observé dans l’asthme, que la compliance du parenchyme pulmonaire, tel qu’observé dans la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI). Dans le cas de l’asthme allergique, la forme la plus commune d’asthme, une inflammation chronique de type allergique induit le remodelage bronchique, dont l’épaississement du muscle lisse bronchique. Ces deux composantes contribuent directement à l’hyperréactivité bronchique. Dans le cas de la FPI, les dommages tissulaires et l’inflammation semblent être impliqués dans l’induction de la maladie, mais la progression de la FPI est maintenue même en absence d’inflammation. Tant en asthme qu’en FPI, le remodelage est persistant et les options thérapeutiques sont partiellement efficaces, limitées ou absentes. La voie de signalisation de la sphingosine-1-phosphate (S1P) est reconnue non seulement pour son rôle dans la régulation de l’immunité et de l’inflammation, mais aussi pour ses impacts majeurs dans les phénomènes de prolifération et de survie cellulaire. Ces effets sont souvent associés à l’activation de cinq récepteurs membranaires, nommés S1P1 à S1P5. D’ailleurs, ces récepteurs peuvent être activés par les composés pharmacologiques analogues à la S1P. Bien que ces analogues répliquent ou modifient la plupart des effets de la S1P, ils possèdent aussi des activités intracellulaires indépendantes des récepteurs qui sont plutôt associées à la modulation de la survie cellulaire. Ainsi, les sphingolipides et leurs analogues sont susceptibles de moduler plusieurs mécanismes impliqués dans le remodelage pulmonaire. Le but de cette thèse était donc d’explorer l’impact des sphingolipides et leurs analogues sur divers aspects impliqués dans le remodelage pulmonaire. Dans une première étude, nous avons déterminé l’effet de l’analogue de la sphingosine AAL-R sur l’inflammation observée dans un modèle murin d’asthme allergique. AAL-R diminue l’accumulation pulmonaire des lymphocytes et induit leur apoptose au poumon. La réduction du nombre de lymphocytes pulmonaires est associée à une diminution importante de l’éosinophilie et de l’hyperréactivité bronchique. Ainsi, nous résultats montrent qu’AAL-R interfère avec l’inflammation et l’hyperréactivité bronchique dans un modèle d’asthme allergique aigu par un mécanisme impliquant l’apoptose des lymphocytes. Dans un second chapitre, l’impact d’AAL-R sur l’épaississement du muscle lisse bronchique a été évalué dans un modèle murin d’asthme chronique. AAL-R réduit l’épaisseur du muscle lisse bronchique dans le tissu remodelé, ce qui est associé à une diminution de l’hyperréactivité bronchique. Nous montrons d’ailleurs que AAL-R interfère avec la prolifération des cellules musculaires lisses, in vitro. Cette étude montre que des analogues de la sphingosine, tel qu’AALR, pourraient contrecarrer le remodelage tissulaire tel qu’observé en asthme, ce qui ouvre de nouvelles pistes précliniques pour cette maladie incurable. Troisièmement, nous avons étudié l’influence de l’analogue de la sphingosine FTY720 sur la phase inflammatoire ou la phase fibrotique d’un modèle murin de fibrose pulmonaire induit par une blessure cellulaire aiguë. En concordance avec la littérature, l’administration de FTY720 en phase inflammatoire diminue la fibrose pulmonaire. Toutefois, lorsqu’administré en phase fibrotique, FTY720 exacerbe cette dernière. Cette exacerbation ne semble pas impliquer l’augmentation de la perméabilité vasculaire, mais plutôt l’augmentation de la transcription du connective tissue growth factor (CTGF). Similairement, FTY720 stimule la transcription du CTGF par les fibroblastes in vitro. Contrairement au dogme actuel, notre étude montre que FTY720 promeut la fibrose pulmonaire ce qui serait médié, du moins en partie, par la transcription accrue du CTGF. Dans une dernière étude, nous avons exploré le lien entre la voie de signalisation de la S1P, le CTGF et les dérégulations des fibroblastes issus de patients atteints de FPI. Ces fibroblastes expriment plus de CTGF que des fibroblastes de patients ne souffrant pas de FPI, ce qui est exacerbé par la S1P. De plus, un antagoniste de S1P3 renverse partiellement cette augmentation. Nous postulons donc que la S1P et le S1P3 pourraient être impliqués dans la pathogenèse de la FPI. Dans son ensemble, cette thèse démontre que les sphingolipides et leurs analogues influencent des mécanismes du remodelage pulmonaire pathologique. Nos résultats suggèrent que certains acteurs de la voie de signalisation de la S1P pourraient être modulés de manière bénéfique dans le contexte de l’asthme et de la fibrose pulmonaire.
Pulmonary remodelling causes the alteration of the lung structure and can lead to reduced respiratory function. Remodelling can affect the lung airways by obstructing the airflow, as observed in asthma, as well as the lung parenchyma by reducing lung compliance, as observed in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). In the most widespread form of asthma, allergic asthma, chronic allergic inflammation induces lung remodelling, including airway smooth muscle thickening. Both components directly contribute to airway hyperresponsiveness. In IPF, acute lung injury and inflammation seem to be involved in its pathogenesis, yet the progression of the disease is maintained even in the absence of inflammation. Both in asthma and IPF, lung remodeling is persistent and therapeutic treatments are either partially effective, limited or simply unavailable. The sphingosine-1-phosphate (S1P) pathway is recognized not only for its role in the regulation of immunity and inflammation, but also for its major involvement in the events of cellular proliferation and survival. These effects are often associated with the activation of five G protein-coupled receptors, termed S1P1 to S1P5. Furthermore, these receptors can be activated by pharmacological compounds analogous to S1P. Although these analogs replicate or modify most S1P effects, they also possess intracellular activities independent of S1P receptors that are rather associated with the modulation of cell survival. Therefore, sphingolipids and their analogs likely modulate several mechanisms involved in pulmonary remodelling. The aim of this thesis was thus to explore the impact of sphingolipids and their analogs on various aspects of pulmonary remodelling. In a first study, we determined the effect of the sphingosine analog AAL-R on the inflammation observed in a murine model of allergic asthma. AAL-R reduces pulmonary accumulation of lymphocytes and induces their apoptosis specifically in the lung. The reduction of pulmonary lymphocytes number is associated with reduced lung eosinophilia and airway hyperresponsiveness. Our results show that AAL-R interferes with allergic inflammation and airway hyperresponsiveness in an acute allergic asthma model by a mechanism involving the apoptosis of pulmonary lymphocytes. vi In a second chapter, we evaluated the impact of AAL-R on airway smooth muscle thickening using a murine model of chronic asthma. AAL-R reduces the thickness of the airway smooth muscle in remodelled bronchi, which is associated with diminished airway hyperresponsiveness. Furthermore, we show that AAL-R interferes with airway smooth muscle cells proliferation in vitro. This study shows that sphingosines analogs, such as AAL-R, could reverse tissue remodelling as observed in asthma, offering new preclinical targets for this incurable disease. Thirdly, we studied the influence of the sphingosine analog FTY720 on the inflammatory phase or the fibrotic phase of a murine model of pulmonary fibrosis induced by an acute injury. In concordance with literature, FTY720 administration during the inflammatory phase reduce lung fibrosis. However, when administered during the fibrotic phase, FTY720 exacerbates fibrosis. This exacerbation does not involve increased vascular permeability, but rather increased connective tissue growth factor (CTGF) transcription. Similarly, FTY720 stimulates CTGF transcription by fibroblasts in vitro. Contrarily to the actual dogma, our study shows that FTY720 promotes pulmonary fibrosis which is mediated, at least in part, by increased CTGF transcription. Finally, we explored the link between the S1P signalling pathway, the transcription of CTGF and the deregulations observed in lung fibroblasts isolated from IPF patients. These fibroblasts express more CTGF than lung fibroblasts from patient without IPF, which is exacerbated by S1P. Moreover, a specific S1P3 antagonist partially reverses this exacerbation. We postulate that S1P and S1P3 could be involved in idiopathic lung fibrosis pathogenesis. As a whole, this thesis demonstrates that sphingolipids and their analogs influence mechanisms underlying pathological pulmonary remodelling. Our results suggest that certain components of the S1P signalling pathway could prove beneficial in the context of asthma and lung fibrosis. These results support the hypothesis that phosphorylatable sphingosine analogs interfere with inflammation and ASM thickening observed in allergic asthma. However, they also stimulate CTGF transcription by fibroblasts, thus possibly exacerbating pathologies involving these cells, such as IPF. Identification of the mechanisms modulated by S1P analogs could provide insights regarding putative targets in the context of pulmonary remodelling.
Pulmonary remodelling causes the alteration of the lung structure and can lead to reduced respiratory function. Remodelling can affect the lung airways by obstructing the airflow, as observed in asthma, as well as the lung parenchyma by reducing lung compliance, as observed in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). In the most widespread form of asthma, allergic asthma, chronic allergic inflammation induces lung remodelling, including airway smooth muscle thickening. Both components directly contribute to airway hyperresponsiveness. In IPF, acute lung injury and inflammation seem to be involved in its pathogenesis, yet the progression of the disease is maintained even in the absence of inflammation. Both in asthma and IPF, lung remodeling is persistent and therapeutic treatments are either partially effective, limited or simply unavailable. The sphingosine-1-phosphate (S1P) pathway is recognized not only for its role in the regulation of immunity and inflammation, but also for its major involvement in the events of cellular proliferation and survival. These effects are often associated with the activation of five G protein-coupled receptors, termed S1P1 to S1P5. Furthermore, these receptors can be activated by pharmacological compounds analogous to S1P. Although these analogs replicate or modify most S1P effects, they also possess intracellular activities independent of S1P receptors that are rather associated with the modulation of cell survival. Therefore, sphingolipids and their analogs likely modulate several mechanisms involved in pulmonary remodelling. The aim of this thesis was thus to explore the impact of sphingolipids and their analogs on various aspects of pulmonary remodelling. In a first study, we determined the effect of the sphingosine analog AAL-R on the inflammation observed in a murine model of allergic asthma. AAL-R reduces pulmonary accumulation of lymphocytes and induces their apoptosis specifically in the lung. The reduction of pulmonary lymphocytes number is associated with reduced lung eosinophilia and airway hyperresponsiveness. Our results show that AAL-R interferes with allergic inflammation and airway hyperresponsiveness in an acute allergic asthma model by a mechanism involving the apoptosis of pulmonary lymphocytes. vi In a second chapter, we evaluated the impact of AAL-R on airway smooth muscle thickening using a murine model of chronic asthma. AAL-R reduces the thickness of the airway smooth muscle in remodelled bronchi, which is associated with diminished airway hyperresponsiveness. Furthermore, we show that AAL-R interferes with airway smooth muscle cells proliferation in vitro. This study shows that sphingosines analogs, such as AAL-R, could reverse tissue remodelling as observed in asthma, offering new preclinical targets for this incurable disease. Thirdly, we studied the influence of the sphingosine analog FTY720 on the inflammatory phase or the fibrotic phase of a murine model of pulmonary fibrosis induced by an acute injury. In concordance with literature, FTY720 administration during the inflammatory phase reduce lung fibrosis. However, when administered during the fibrotic phase, FTY720 exacerbates fibrosis. This exacerbation does not involve increased vascular permeability, but rather increased connective tissue growth factor (CTGF) transcription. Similarly, FTY720 stimulates CTGF transcription by fibroblasts in vitro. Contrarily to the actual dogma, our study shows that FTY720 promotes pulmonary fibrosis which is mediated, at least in part, by increased CTGF transcription. Finally, we explored the link between the S1P signalling pathway, the transcription of CTGF and the deregulations observed in lung fibroblasts isolated from IPF patients. These fibroblasts express more CTGF than lung fibroblasts from patient without IPF, which is exacerbated by S1P. Moreover, a specific S1P3 antagonist partially reverses this exacerbation. We postulate that S1P and S1P3 could be involved in idiopathic lung fibrosis pathogenesis. As a whole, this thesis demonstrates that sphingolipids and their analogs influence mechanisms underlying pathological pulmonary remodelling. Our results suggest that certain components of the S1P signalling pathway could prove beneficial in the context of asthma and lung fibrosis. These results support the hypothesis that phosphorylatable sphingosine analogs interfere with inflammation and ASM thickening observed in allergic asthma. However, they also stimulate CTGF transcription by fibroblasts, thus possibly exacerbating pathologies involving these cells, such as IPF. Identification of the mechanisms modulated by S1P analogs could provide insights regarding putative targets in the context of pulmonary remodelling.

L’asthme sévère concerne environ 10% des asthmatiques et 0,1% d’entre eux présentent un asthme réfractaire aux corticostéroïdes. Ces patients sont caractérisés par une augmentation d’exacerbations, des hospitalisations fréquentes, et par un déclin progressif de la fonction respiratoire, associé à une obstruction bronchique parfois irréversible. Les mécanismes conduisant à l’inefficacité des corticoïdes chez ces patients n’ont pas encore été clairement identifiés. Cependant, des altérations architecturales des voies aériennes, connues sous le terme de ‘remodelage bronchique’ pourraient être responsables de la survenue d’une insuffisance respiratoire et de l’irréversibilité de l’obstruction bronchique, notamment chez les patients les plus sévères. Chez les asthmatiques, l’épithélium bronchique est fragilisé par des agressions répétées qui conduisent à une perte de son intégrité et de son rôle de barrière protectrice. Lorsque ces agressions sont modérées, elles sont réparées, mais si elles sont chroniques et importantes, des anomalies de la réparation sont observées. Celles-ci se traduisent par des altérations dans la synthèse de facteurs impliqués dans ce processus (facteurs de croissance et fibrogéniques, protéines de la matrice extracellulaire, métalloprotéinases matricielles) et ces facteurs participent au développement du remodelage bronchique. Ce travail de thèse a eu comme objectif de définir le rôle joué par l’épithélium bronchique dans le remodelage des voies aériennes dans l’asthme. Deux aspects ont été abordés: (1) l’identification de certains stimuli susceptibles d’induire la synthèse de facteurs fibrogéniques par les cellules épithéliales bronchiques, et (2) l’étude des anomalies éventuelles de synthèse de facteurs impliqués dans ce remodelage par l’épithélium bronchique isolé par microdissection laser à partir de biopsies bronchiques de sujets sains et asthmatiques. Nous avons montré que deux protéines cationiques des éosinophiles (la major-basic protein – MBP – et l’eosinophil peroxidase - EPO) induisent la synthèse et la libération de facteurs fibrogéniques par les cellules épithéliales bronchiques humaines en culture et que l’administration de la MBP par voie intra-trachéale à des souris naïves conduit à la synthèse et à la libération de facteurs qui contribuent à la survenue d’une fibrose pulmonaire. In vitro, ces effets mettent en jeu, en partie, la charge cationique, alors qu’ils en sont indépendants in vivo. Dans un deuxième temps, nous avons montré que l’endothéline-1 (ARNm et protéine), un peptide pro-inflammatoire ayant des propriétés fibrogéniques et activatrices vis-à-vis des cellules musculaires lisses, est surexprimée dans l’épithélium bronchique des asthmatiques sévères réfractaires aux corticoïdes. Cette expression corrèle avec le degré de l’obstruction bronchique et avec l’élargissement de la masse musculaire lisse, utilisé comme marqueur de remodelage tissulaire. L’ensemble de ces résultats contribue à mieux définir le rôle de l’épithélium dans le remodelage bronchique dans l’asthme et identifie des nouvelles cibles moléculaires pour mieux adapter les stratégies thérapeutiques.

Le maintien de l’intégrité et de l’homéostasie tissulaire se fait via une régulation et une interaction continue entre les cellules qui constituent le réseau tissulaire. La compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui régissent ces interactions à l’état normal ou pathologique est essentielle. Dans l’asthme, la fonction des cellules épithéliales bronchique peut être régulée par les fibroblastes adjacents via des voies autocrines et paracrines. Ceci constitue l’unité trophique. Cette unité est réactivée dans l’asthme. Cette réactivation serait impliquée dans le remaniement de la structure bronchique. L’objectif de ce projet était d’étudier les mécanismes impliqués dans ces changements. Notre hypothèse était que dans l’asthme, les changements dans la fonction et le phénotype des fibroblastes maintiennent l’altération de la fonction épithéliale. Plus spécifiquement l’équilibre entre le tandem KGF-1/TGF-β constitue un facteur important dans le maintien de l’homéostasie épithéliale dans la bronche et la rupture de cet équilibre est un facteur déterminant dans le remodelage bronchique observé dans l’asthme. Le but de mon étude était d’évaluer la régulation du KGF-1 par le couple IL1-β/ TGF-β dans les fibroblastes bronchique provenant de sujet asthmatique léger et de sujet contrôle sain.

L'exposition chronique aux particules atmosphériques est suspectée d'exacerber les pathologies inflammatoires chroniques comme l'asthme et la BPCO et de contribuer au remodelage des voies respiratoires. Dans ce contexte, notre objectif a été (1) d'utiliser un modèle d'épithélium bronchique humain in vitro qui se maintient plusieurs semaines en culture, pour évaluer le devenir et les effets d'expositions répétées aux particules sur la réponse pro-inflammatoire et la différenciation épithéliale et (2) d'étudier l'impact des sécrétions épithéliales induites par l'exposition particulaire sur la prolifération et la différenciation des fibroblastes bronchiques. Les observations révèlent que les PM sont toujours présentes dans l'épithélium 5 semaines après la fin de l'exposition, et qu'une partie des composés organiques adsorbés à la surface des particules ont été métabolisés par les cellules. Cette étude a également permis de mettre en évidence l'induction d'une réponse pro-inflammatoire suite aux traitements particulaires qui persiste avec la sécrétion de certaines cytokines pro-inflammatoires. Il a aussi été observé la sécrétion de facteurs de croissance ligands du récepteur à l'EGF qui contribuent à la différenciation muqueuse. Par ailleurs, les sécrétions épithéliales pourraient agir sur les autres cellules de la paroi bronchique en induisant une augmentation du nombre de fibroblastes, nous avons donc évalué cette hypothèse par des expériences de co-culture. N a ainsi été mis en évidence l'implication
As the long term effects of atmospheric particles (PM) are misunderstood, we develop an experimental strategy using primary culture of human bronchial epithelial repeatedly exposed to PM to investigate (1) whether particles could contribute to airway remodelling by inducing sustained inflammation and mucus secretion (2) the impact of the epithelial secretions on the proliferation and the differentiation of the bronchial fibroblasts. Observations revealed that ambient particles are still present in the bronchial epithelium 5 weeks after treatments, and a part of the organic compounds of particles were metabolized by cells. We also showed an induction of the inflammatory response after particles treatment which persists with the secretion of several pro-inflammatory cytokines. The secretion of growth factors ligand was observed after the end of treatments, and this secretion may contribute to the mucous differenciation. Moreover, epithelial secretions may induce an increase of the number of fibroblasts which in co-culture. We showed that EGFR pathway and these ligands were involved in fibroblasts proliferation. Our results suggest that bronchial epithelial cells repeatedly exposed to ambient particles exhibit a sustained pro- inflammatory response and evolve towards a mucous phenotype. The respiratory epithelium exposed to particles would so contribute to the remodeling airways through the secretion of growth factors which could be involved in the fibroblast proliferation

Le déclin de la fonction respiratoire dans l’asthme est associé à une augmentation de la massedu muscle lisse bronchique. La cellule musculaire lisse (CML) bronchique joue un rôle central dans la physiopathologie de l'asthme. Elle participe à l'inflammation et constitue une composante importante du remodelage des voies aériennes. Récemment, le rôle de la chitinaseYKL-40 comme bio marqueur de ce remodelage dans l'asthme a été évoqué. Dans ce contexte, la question centrale ayant motivé une partie de ce travail de thèse, a été d'étudier les effets d'YKL-40 sur différentes propriétés des CML. Nous nous sommes également intéressés au récepteur activé par les protéases, de type 2 (PAR-2), potentiel récepteur d'YKL-40, mais aussi acteur principal de l’inflammation bronchique.Ce travail a permis d'établir qu'YKL-40 est plus qu'un simple bio marqueur dans l'asthme puisqu’elle altère les propriétés physiologiques de la CML, et semble jouer un rôle dans le remodelage musculaire lisse bronchique. Par ailleurs, ce travail a également permis de mettre en évidence une surexpression du PAR-2 dans les CML d’asthmatiques ainsi qu’une augmentation de son expression et de la prolifération cellulaire, en réponse à une stimulation chronique. Ce travail a enfin permis d’optimiser la technique de l’interférence ARN lentivirale dans les CML bronchiques humaines
The decline in lung function in asthma is associated with an increased bronchial smooth muscle (BSM) mass. BSM cells play a central role in the pathophysiology of asthma. They are involved in inflammation and are an important component of airway remodelling. Recently, the role of the chitinase YKL-40 as biomarker of this remodelling in asthma has been evoked. In this context, the central question that motivated part of this thesis was to study the effects of YKL-40 on various properties of BSM cells. We also studied the protease activated receptor 2 (PAR-2), as a potential receptor of YKL-40, as well as an important actor of airway inflammation.This work has established that YKL-40 is more than just a biomarker for asthma since YKL-40 alters physiological properties of BSM cells and appears to play a role in BSM remodelling. Moreover, this work has also highlighted an overexpression of PAR-2 in asthmatic BSM cells, as well as an increase of both PAR-2 expression and BSM cell proliferation in response to chronic stimulation. This work has finally allowed us to optimize lentiviral RNA interference in human BSM cells

L’inflammation et le remodelage des voies aériennes sont des processus pathologiques de signification pronostique différente qui caractérisent la plupart des maladies obstructives bronchiques, asthme et bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) notamment. L’examen histologique de l’inflammation et du remodelage requiert un geste biopsique invasif qui est rarement réalisé en routine. Le développement de méthodes d’évaluation non invasives autoriserait un phénotypage plus précis des patients et le développement de thérapeutiques ciblées. Les progrès de la tomodensitométrie (TDM) ont favorisé l’essor d’une imagerie quantitative permettant des mesures morphométriques des lumières et parois bronchiques. Ces paramètres morphométriques sont corrélés aux indices fonctionnels d’obstruction mais leur manque de standardisation limite leur utilisation en routine. Nous avons étudié chez l’homme et le petit animal des paramètres TDM basés non pas sur la morphométrie mais sur la densitométrie de la paroi bronchique. Nos résultats dans l’asthme et la BPCO indiquent que l’atténuation pariétale bronchique possède une valeur diagnostique au moins équivalente à celle des paramètres morphométriques, est mieux corrélée aux indices d’obstruction fonctionnelle, et pourrait être un marqueur du remodelage dans l’asthme. Chez la souris asthmatique, les paramètres d’atténuation péribronchique extraits d’image de micro-TDM sont aussi corrélés au remodelage histologique. Le concept d’atténuation pariétale bronchique est donc prometteur pour l’étude non invasive du remodelage même si des étapes supplémentaires de validation sont nécessaires pour s’assurer de la reproductibilité des méthodes
Asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are frequent conditions characterized by two main pathological changes: bronchial inflammation and remodelling. Pathological examination requires invasive biopsy, which is rarely performed in routine. Therefore there is a great interest in developing non-invasive methods that would lead to more precise phenotyping of patients and the development of new targeted treatments. Computed tomography (CT) can provide a quantitative morphometry-based analysis of the airways. These morphometric parameters have been shown to correlate with functional obstruction but are poorly used in routine practice due to their lack of standardisation. The aim of our studies was to investigate the value of CT attenuation-based parameters in humans and animals. In asthma and COPD, we have shown that the wall attenuation value had diagnostic performances comparable to those of morphometric parameters, correlated better with functional obstructive indexes, and could be a marker of remodelling in asthma. In asthmatic mice, peribronchial attenuation values extracted from respiratory-gated micro-CT images correlate with remodeling. Therefore, the concept of bronchial wall attenuation seems to be promising for assessing non-invasively airways remodeling. Further studies are required to ensure the full reproducibility of these methods

L’hypertension pulmonaire (HTP) est caractérisée par une élévation de la pression pulmonaire (> 25mmHg). Cette hypertension peut être primaire (HTAP, hypertension artérielle pulmonaire) ou secondaire à une autre pathologie, par exemple à une cardiopathie gauche (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). En HTAP, les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP) ont un phénotype hyperprolifératif et anti-apoptotique, causant un remodelage des artères pulmonaires. Dernièrement, le lecteur épigénétique Bromodomain-containing protein 4 (BRD4) a été montré comme soutenant la prolifération des cellules cancéreuses. Puisque BRD4 est une cible prédite de miR-204 et que celui-ci est diminué en HTAP, nous avons émis l’hypothèse que la diminution de miR-204 favorise une surexpression de BRD4 en HTAP. Comme dans le cancer, cette surexpression de BRD4 participerait au phénotype hyperprolifératif des CMLAP. Au chapitre 2, nous avons montré que la surexpression de BRD4, effectivement régulé par miR-204, soutient la dérégulation des CMLAP en modulant l’expression des oncoprotéines NFATc2, Bcl-2 et la Survivine. Finalement, nous avons montré que l’inhibition de BRD4 in vivo renverse le remodelage vasculaire et l’HTAP. Malgré que l’HTAP soit la forme d’HTP la plus sévère, la PH-LHD est de loin la plus fréquente. Malheureusement, il existe peu de modèles animaux pour son étude. Afin d’étendre nos connaissances des mécanismes étiologiques du remodelage vasculaire pulmonaire à ce groupe, nous avons, dans le chapitre 3, développé et caractérisé 2 modèles de PH-LHD par la constriction de l’aorte transverse (TAC, transverse aortic constriction) et supracoronaire (SAB, supracoronary aortic banding) chez le rat. Tel qu’attendu, les rats TAC et SAB ont développé une hypertrophie et une dysfonction diastolique ventriculaire gauche. De plus, nous avons observé le développement d’une HTP avec présence de remodelage vasculaire pulmonaire similaire à l’histopathologie pulmonaire rapportée chez certains patients PH-LHD. Ces observations nous permettent de confirmer la validité de ces modèles pour l’étude du remodelage vasculaire chez ce groupe d’HTP.
Pulmonary hypertension (PH) is characterized by an elevation of pulmonary arterial pressure (> 25mmHg). This hypertension may be primary (PAH, pulmonary arterial hypertension) or secondary to another disease, for example, due to left heart disease (PH-LHD, pulmonary hypertension due to left heart disease). In PAH, pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMC) are hyperproliferative and apoptosis resistant, causing vascular remodeling and PH. Recently, the epigenetic reader bromodomain-containing protein 4 (BRD4) was showed to sustain proliferation in cancer cells. Since BRD4 is a predictive target of miR-204, a micro-RNA downregulated in PAH, we hypothesized that BRD4 overexpression, caused by miR-204 downregulation, is involved in PAH-PASMC hyperproliferative and anti-apoptotic phenotype. In chapter 2, we showed that BRD4 overexpression was indeed regulated by miR-204 and sustains PASMC deregulation by modulating the oncoproteins NFATc2, Bcl-2 and Survivin. Finally, we showed that in vivo pharmacological and molecular BRD4 inhibition reversed vascular remodeling and PAH. Although PAH is the most severe form of PH, PH-LHD is by far the most common. Unfortunately, there are few models for its study. To expand our knowledge of the etiological mechanisms of pulmonary vascular remodeling to this group, we developed and characterised, in chapter 3, 2 PH-LHD models by the transverse aortic constriction (TAC) and the supracoronary banding (SAB) in rats. As expected, TAC ad SAB rats developed left ventricular hypertrophy and diastolic dysfunction. Furthermore, we observed in these animals the development of PH with pulmonary remodeling similar to the pulmonary histopathology reported in some PH-LHD patients, allowing us to confirm the validity of these two models for the study of vascular remodeling in this PH group.

L'asthme est une maladie chronique des voies respiratoires caractérisée par une infiltration de cellules inflammatoires activées comprenant des éosinophiles mais également des cellules T, des mastocytes et des neutrophiles au niveau de la muqueuse bronchique. Cette inflammation est associée à des changements structuraux des bronches appelés remodelage qui contribue à l'obstruction bronchique ainsi qu'à l'apparition des symptômes d'asthme. En effet, l'inflammation dans les voies aériennes implique des interactions cellulaire et moléculaire complexes entre les cellules résidentes de la muqueuse bronchique et les cellules inflammatoires infiltrées. Ces interactions peuvent se faire soit par contact direct et/ou par des médiateurs sécrétés. De plus, l'identité des molécules impliquées dans ces interactions ainsi que leurs effets sur le devenir de la réponse inflammatoire et sur le remodelage ne sont pas très bien connus. Ainsi, mieux définir et comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans cette interaction est crucial afin de pouvoir développer de nouvelles cibles thérapeutiques. La présente thèse a pour but d'étudier l'impact de l'interaction entre les fibroblastes bronchiques et les lymphocytes T sur le devenir de la réponse inflammatoire et sur le remodelage, de même que de comparer l'impact de différentes stratégies d'ajustement des doses des corticostéroïdes, basée sur le compte d'éosinophiles dans le sputum à une autre basée sur les critères cliniques sur l'inflammation et le remodelage bronchique. Tout d'abord, nous avons montré que l'interaction entre les fibroblastes et les lymphocytes T induit l'augmentation de la production d'IL-6 et que ce processus est médié par l'interaction moléculaire α5β1/CD40L chez les asthmatiques. De plus, cette interaction induit également l'augmentation de l'expression de TGF-β, d'LL-β et d'IL̀-17 favorisant ainsi une réponse immunitaire de type Thl7 en plus d'induire la survie des cellules T CD4+. En outre, nous avons montré que l'utilisation du compte d'éosinophiles comme stratégie d'ajustement du traitement des patients a le même impact sur l'éosinophilie qu'une stratégie basée sur des critères cliniques. Ces résultats soulignent l'importance de l'interaction entre les cellules inflammatoires et les cellules résidentes dans la régulation de l'inflammation et dans la pathogenèse de l'asthme.

La BPCO est une maladie pulmonaire caractérisée par une inflammation et un remodelage tissulaires. HMGBl, une protéine nucléaire libérée durant l'inflammation et la réparation, interagit principalement avec son récepteur, RAGE, constitutivement exprimé dans le poumon. Nous avons montré des taux élevés d'HMGBl dans le lavage bronchoalvéolaire (LBA), la muqueuse et l'épithélium bronchiques, ainsi que dans les macrophages alvéolaires de patients avec BPCO, comparativement à des sujets fumeurs et non-fumeurs. HMGBl dans le LBA corrèle significativement avec le degré de l'obstruction bronchique et de l'emphysème et avec le taux de nombreux médiateurs pro-inflammatoires qui participent à la pathogenèse de la BPCO. Dans tous ces types cellulaires, HMGBl est présente à la fois dans le noyau et le cytoplasme, suggérant que sa sécrétion extracellulaire pourrait expliquer l'augmentation de ses taux dans le LBA. L'expression de RAGE est également majorée dans l'épithélium et le muscle lisse de patients avec BPCO et elle coïncide avec celle d'HMGBl, suggérant l'existence d'interactions autocrines et paracrines entre ces deux protéines. Nous avons également mis en évidence la présence de complexes HMGBl/IL-lp, dans le LBA et les macrophages alvéolaires des patients BPCO. Ces complexes sont fonctionnels car ils potentialisent la synthèse de TNF-a. Enfin, dans des expériences préliminaires, nous avons montré que HMGB1 ralentit la régénération épithéliale in vitro, contribuant ainsi au remodelage tissulaire. En conclusion, les données présentées dans cette thèse suggèrent que le blocage de la voie HMGBl/RAGE représente une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de la BPCO
COPD is characterized by airway inflammation and remodeling. HMGBl, a nuclear protein that is released during inflammation and repair, interacts with pro-inflammatory cytokines and with its receptor, RAGE, which is highly expressed in the lung. In the present study, we have shown higher levels of HMGB 1 in bronchoalveolar lavage (BAL) from smokers with COPD, as compared to smokers and never smokers, and similar differences wer observed in epithelial cells and alveolar macrophages. BAL HMGBl correlated positively with the levels of pro-inflammatory mediators in BAI including IL-1D, and with the degree of airflow obstruction and emphysema. HMGBl-IL-1D D complexes were found in BAL supernatant and alveolar macrophages from smokers and COPD patients, as well as in the human macrophage cell line, THP-1, where they enhanced the synthesis of TNF-C RAGE was overexpressed in the airway epithelium and smooth muscle of COPD patients and it co-localized with HMGBl. Finally, in preliminary experiments we demonstrated that HMGBl delays epithelium repair in an in vitro model of mechanical wound injury using human bronchial epithelial cells growth in a air-liquid interface conditions. We conclude that elevated HMGBl expression in COPD airways may sustain inflammation through i interaction with IL-1D and RAGE and may contribute to airway remodeling by interfering with the normal epithelial repair process. Therefore strategies aimed at inhibiting the expression of HMGBl and RAGE or at blocking their interaction in target cells would be of therapeutic value f( attenuating lung remodelling and the accompanying respiratory functional deterioration in COPD