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Le « porcine respiratory disease complex » (PRDC) est un trouble multifactoriel dû à une infection simultanée ou séquentielle de divers micro-organismes pouvant intensifier ou prolonger les signes cliniques des porcs. On retrouve dans ce complexe Mycoplasma hyopneumoniae, un des agents initiateurs du PRDC et agent primaire de la pneumonie enzootique (EP) chez les porcs. Streptococcus suis est l’un des agents pathogènes secondaires du PRDC, c’est également un agent pathogène important induisant principalement des méningites, des septicémies et la mort subite des porcelets post-sevrés. Mycoplasma hyorhinis est également l’un des agents pathogènes secondaires du PRDC, et va induire des inflammations sérofibrineuses chez les porcelets. Comme ces trois pathogènes sont retrouvés au sein du PRDC et au niveau des voies respiratoires supérieures des porcs, il pourrait exister un effet positif des mycoplasmes sur la pathogénèse de S. suis. C’est pourquoi différentes expériences in vitro ont été réalisées avec les cellules épithéliales porcines (NPTr), les macrophages alvéolaires porcins (PAMs) et les cellules dendritiques porcines (BM-DCs) qui ont été pré-infectés par les mycoplasmes puis infectés avec S. suis. Il a été observé que la cytotoxicité et l’inflammation des cellules porcines ont été significativement augmentées lorsqu’elles ont été pré-infectées par les mycoplasmes puis infectées par S. suis. Cependant, la pré-infection des cellules n’a pas joué de rôle sur l’adhésion et l’invasion de S. suis, sur la phagocytose et la survie intracellulaire de la bactérie. Cette étude semble montrer que la pré-infection des mycoplasmes pourraient induire un contexte inflammatoire favorisant la pathogenèse de S. suis., Porcine respiratory disease complex (PRDC) is a multifactorial disorder due to simultaneous or sequential infection with various microorganisms that can intensify or prolong clinical signs in pigs. Included in this complex is Mycoplasma hyopneumoniae, one of the initiating agents of PRDC and the primary agent of enzootic pneumonia (EP) in pigs. Streptococcus suis is one of the secondary pathogens of PRDC and is also an important pathogen, mainly causing meningitis, septicemia, and sudden death in post-weaned piglets. Mycoplasma hyorhinis is also one of the secondary pathogens of PRDC and will also induce serofibrinous inflammation in piglets. As all three pathogens are found in the PRDC and in the upper respiratory tract of pigs there may be a positive effect of mycoplasma on the pathogenesis of S. suis. Therefore, different in vitro experiments were performed with newborn pig tracheal cells (NPTr), primary porcine alveolar macrophages (PAMs) and porcine bone-marrow-derived dendritic cells (BM-DCs) that were pre-infected with mycoplasma and then infected with S. suis. It was observed that cytotoxicity and inflammation of pig cells were significantly increased when they were pre-infected with mycoplasma and then infected with S. suis. However, pre-infection of the cells did not play a role in the adhesion and invasion of S. suis and in the phagocytosis and intracellular survival of the bacteria. This study suggests that pre-infection with mycoplasma may induce an inflammatory context favoring the pathogenesis of S. suis.

Equine asthma is a recurrent obstructive disease of respiratory tract. Several aetiologic factors are known to induceor maintain the severe equine asthma (sEA), however the hay exposure is the main risk factor. The use of treatmentswith corticoids are effective in case of crisis, but ineffective in the absence of sanitary measures. So, since severalyears a device allowing to purify the hay with steam was developed, in order to decrease the dust content and themicrobiological antigens within the hay. The pathophysiology of sEA is complex. Among the main actors of thisimmune response, the alveolar macrophages have an important role in the intiatiation and orientation of the immuneresponse. So, investigating the role of the equine alveolar macrophages of sEA horses would allow to betterunderstand the initiation of the immune response in the sEA. In this context, we focused on the influence of steamedhay on the immune response of sEA horses during an in vivo challenge and an in vitro stimulation of the alveolarmacrophages. First, we studied the systematic and local responses of horses submitted to an in vivo challengeexposure to dry and steamed hay. The first part of this work allowed us to show a beneficial effect of the steamedhay on the mucus tracheal score of sEA horses, however we did not observe any beneficial effect of the steamed hayon the cytological and immune response. The second part of the study allowed us to investigate the response of thealveolar macrophages to steamed hay. The real time microscopy showed differences in the behavior of macrophagesin response (1) to various stimuli, (2) between sEA and CTL horses (3) between HDS resulting from dry hay or fromsteamed hay. Moreover, the protein quantification of IL-1β was signifantly higher and the concentration of IL-10significantly lower in AM supernatant of sEA horses compared to CTL. The TNF-α concentration was higher on AMafter in vitro stimulation in sEA and CTL horses. These results on the alveolar macrophages reponse after both invivo challenge and in vitro stimulation, can be used as a basis for future studies in order to further characterize therole of AM in case of sEA. This triple approach on the horse, the lung and the cell scale allows a global vision of theresponse to an exposure challenge to dry or steamed hay and allows having an optimistic preliminary look on the useof the steamed hay for sEA horses.; L’asthme équin est une maladie obstructive récurrente des voies respiratoires. De nombreux facteurs étiologiques ontété déterminés comme pouvant initier ou maintenir l’asthme équin sévère (AES), cependant l’exposition au foin restele facteur de risque principal. L’utilisation de traitements à base de corticoïdes sont efficaces en cas de crise maisinefficaces en l’absence de mesures sanitaires. Ainsi, depuis quelques années un dispositif permettant de « purifier »le foin à la vapeur a été développé, afin de diminuer la teneur en poussières et les antigènes microbiologiques présentsdans le foin. La physiopathologie de l’AES est complexe. Parmi les principaux acteurs de cette réponse immunitaire,les macrophages alvéolaires ont un rôle prédominant dans l’initiation et l’orientation de la réponse immunitaire. Ainsiétudier le rôle des macrophages des chevaux AES permettrait de mieux comprendre l’initiation de la réponseimmunitaire dans l’AES. Dans ce contexte, nous nous sommes interrogés sur l’influence du foin « à la vapeur » surla réponse immunitaire des chevaux AES lors d’un challenge in vivo et lors de la stimulation in vitro des macrophagesalvéolaires. Ainsi nous avons d’abord étudié la réponse systémique et locale des chevaux soumis à un challenged’exposition in vivo à du foin sec ou « à la vapeur ». La première partie de ce travail nous a permis d’observer uneffet bénéfique du foin « à la vapeur » sur le score de mucus trachéal des chevaux CTL et AES cependant nousn’avons pas observé un effet bénéfique significatif du foin « à la vapeur » sur la réponse cytologique et immunitaire.La deuxième partie du travail a permis d’étudier la réponse au foin « à la vapeur » à l’échelle des macrophagesalvéolaires. La microscopie en temps réel a mis en évidence des différences dans le comportement des macrophagesen réponse (1) à différents stimuli, (2) entre les chevaux AES et CTL, (3) entre les HDS provenant de foin sec ou defoin « à la vapeur ». La concentration en IL-1β était significativement plus élevée et la concentration en IL-10significativement plus faible chez les MA des chevaux AES comparés aux chevaux CTL. Une concentration en TNF-α plus élevée après stimulation in vitro a été observée chez les MA des chevaux AES et CTL. Cet état des lieux surla réponse des macrophages alvéolaires stimulés in vivo et in vitro pourra servir de base aux études futures nécessairespour conclure sur le rôle des MA dans le cas de l’AES. Cette triple approche à l’échelle du cheval, du poumon et dela cellule permet une vision globale de la réponse à un challenge d’exposition à du foin sec ou « à la vapeur » etpermet tout de même d’avoir un regard optimiste sur l’utilisation du foin « à la vapeur » pour les chevaux atteintsd’AES.

Equine asthma is a recurrent obstructive disease of respiratory tract. Several aetiologic factors are known to induceor maintain the severe equine asthma (sEA), however the hay exposure is the main risk factor. The use of treatmentswith corticoids are effective in case of crisis, but ineffective in the absence of sanitary measures. So, since severalyears a device allowing to purify the hay with steam was developed, in order to decrease the dust content and themicrobiological antigens within the hay. The pathophysiology of sEA is complex. Among the main actors of thisimmune response, the alveolar macrophages have an important role in the intiatiation and orientation of the immuneresponse. So, investigating the role of the equine alveolar macrophages of sEA horses would allow to betterunderstand the initiation of the immune response in the sEA. In this context, we focused on the influence of steamedhay on the immune response of sEA horses during an in vivo challenge and an in vitro stimulation of the alveolarmacrophages. First, we studied the systematic and local responses of horses submitted to an in vivo challengeexposure to dry and steamed hay. The first part of this work allowed us to show a beneficial effect of the steamedhay on the mucus tracheal score of sEA horses, however we did not observe any beneficial effect of the steamed hayon the cytological and immune response. The second part of the study allowed us to investigate the response of thealveolar macrophages to steamed hay. The real time microscopy showed differences in the behavior of macrophagesin response (1) to various stimuli, (2) between sEA and CTL horses (3) between HDS resulting from dry hay or fromsteamed hay. Moreover, the protein quantification of IL-1β was signifantly higher and the concentration of IL-10significantly lower in AM supernatant of sEA horses compared to CTL. The TNF-α concentration was higher on AMafter in vitro stimulation in sEA and CTL horses. These results on the alveolar macrophages reponse after both invivo challenge and in vitro stimulation, can be used as a basis for future studies in order to further characterize therole of AM in case of sEA. This triple approach on the horse, the lung and the cell scale allows a global vision of theresponse to an exposure challenge to dry or steamed hay and allows having an optimistic preliminary look on the useof the steamed hay for sEA horses., L’asthme équin est une maladie obstructive récurrente des voies respiratoires. De nombreux facteurs étiologiques ontété déterminés comme pouvant initier ou maintenir l’asthme équin sévère (AES), cependant l’exposition au foin restele facteur de risque principal. L’utilisation de traitements à base de corticoïdes sont efficaces en cas de crise maisinefficaces en l’absence de mesures sanitaires. Ainsi, depuis quelques années un dispositif permettant de « purifier »le foin à la vapeur a été développé, afin de diminuer la teneur en poussières et les antigènes microbiologiques présentsdans le foin. La physiopathologie de l’AES est complexe. Parmi les principaux acteurs de cette réponse immunitaire,les macrophages alvéolaires ont un rôle prédominant dans l’initiation et l’orientation de la réponse immunitaire. Ainsiétudier le rôle des macrophages des chevaux AES permettrait de mieux comprendre l’initiation de la réponseimmunitaire dans l’AES. Dans ce contexte, nous nous sommes interrogés sur l’influence du foin « à la vapeur » surla réponse immunitaire des chevaux AES lors d’un challenge in vivo et lors de la stimulation in vitro des macrophagesalvéolaires. Ainsi nous avons d’abord étudié la réponse systémique et locale des chevaux soumis à un challenged’exposition in vivo à du foin sec ou « à la vapeur ». La première partie de ce travail nous a permis d’observer uneffet bénéfique du foin « à la vapeur » sur le score de mucus trachéal des chevaux CTL et AES cependant nousn’avons pas observé un effet bénéfique significatif du foin « à la vapeur » sur la réponse cytologique et immunitaire.La deuxième partie du travail a permis d’étudier la réponse au foin « à la vapeur » à l’échelle des macrophagesalvéolaires. La microscopie en temps réel a mis en évidence des différences dans le comportement des macrophagesen réponse (1) à différents stimuli, (2) entre les chevaux AES et CTL, (3) entre les HDS provenant de foin sec ou defoin « à la vapeur ». La concentration en IL-1β était significativement plus élevée et la concentration en IL-10significativement plus faible chez les MA des chevaux AES comparés aux chevaux CTL. Une concentration en TNF-α plus élevée après stimulation in vitro a été observée chez les MA des chevaux AES et CTL. Cet état des lieux surla réponse des macrophages alvéolaires stimulés in vivo et in vitro pourra servir de base aux études futures nécessairespour conclure sur le rôle des MA dans le cas de l’AES. Cette triple approche à l’échelle du cheval, du poumon et dela cellule permet une vision globale de la réponse à un challenge d’exposition à du foin sec ou « à la vapeur » etpermet tout de même d’avoir un regard optimiste sur l’utilisation du foin « à la vapeur » pour les chevaux atteintsd’AES.

Respiratory Syncytial Virus (RSV) is responsible for 70 % of bronchiolitis in children under five years old. Severe bronchiolitis in infants is a risk factor for asthma development. No vaccine against RSV is available in humans. The innate immune system is the first line of defense against infections. Moreover, in interaction with lung microbiota, innate immunity shapes adaptive immune response responsible for long-term protection against pathogens. To explain the susceptibility of young children to RSV, we characterized a novel regulatory mechanism of the innate antiviral response during neonatal RSV infection in the murine model. We also tested a new approach for modulating immune responses to RSV by the pulmonary microbiota. Thus, a better understanding of immunological and virological mechanisms responsible for severe bronchiolitis during the neonatal period will allow the development of safe and effective therapeutic strategies against RSV infection.; Le Virus Respiratoire Syncytial (VRS) est responsable de 70 % des cas de bronchiolite chez les enfants de moins de cinq ans. La survenue de bronchiolites sévères chez le nourrisson est un facteur de risque de développement d’asthme en grandissant. Aucun vaccin contre le VRS n’est disponible chez l’Homme. Le système immunitaire inné est la première ligne de défense de l’organisme contre les infections. De plus, en interaction avec la flore bactérienne commensale des poumons, l’immunité innée participe à la maturation de la réponse immunitaire adaptative qui confère à l’individu une protection sur le long terme vis-à-vis des pathogènes. Afin d’expliquer la susceptibilité néonatale au VRS, nous avons caractérisé un nouveau mécanisme de contrôle de la réponse innée antivirale lors de l’infection de souriceaux. Nous avons également testé une nouvelle approche de modulation de la réponse immunitaire au VRS par le microbiote pulmonaire. Ainsi, mieux comprendre les mécanismes immunologiques et virologiques responsables de bronchiolites sévères en période néonatale permettra de développer des moyens de lutte sûrs et efficaces contre l’infection par le VRS.

Recently recognized as carcinogenic to human by IARC, air pollution and fine particulate matter (PM₂.₅) can be inhaled and could be retained into the lung or reach the systemic circulation. This can cause or worsen many diseases for which the elderly are often more sensitive. The PhD objective corresponds to the identification of the mechanisms of action involved in the modulation of carcinogenic potential of PM₂.₅, in connection with age or smoking status. PM₂.₅ were collected in Dunkerque, a French seaside city characterized by important industrial activities and heavy motor vehicle traffic. In order to estimate the influence of age, blood lymphocytes sampled from 90 patients from age classes (25-30, 50-55 and 75-80 years old) were ex vivo exposed to PM₂.₅ during 72 hours, before evaluation of telomerase activity and gene expression modulation of P16INK4A and MGMT. PM₂.₅ modulated telomerase activity and telomeres length in all age groups without any influence of age. P16INK4A gene expression increased significantly with age after exposure to PM₂.₅. Age could enhance MGMT gene expression after exposure to particles by decreasing the level of promoter methylation in the oldest group. Regarding the role of smoking status, 26 broncho-alveolar lavage were performed in smoker and non-smoker people. Macrophages were cultured with bronchial epithelial BEAS-2B cells before PM₂.₅ exposure (3 or 15µg/cm²; 72h). The telomerase activity and telomere length vary after exposure and the tobacco modify these parameters in BEAS-2B cells and alveolar macrophages. Methylation of P16INK4A and MGMT genes promoters and their expression are not modified in BEAS-2B cells. In alveolar macrophages, particles lead to a decrease of methylation of P16INK4A gene promoter. The smoking status seems also to increase methylation and to down-regulate expression of these two genes. In conclusion, it seems that the studied PM₂.₅ sample can induce ex vivo modifications described in the initiation and promotion of lung carcinogenesis. The age and smoking status may modulate the toxic effects of particles. Since lung cancer symptoms appear only at an advanced stage, our results could help in proposing new biomarkers of carcinogenesis allowing an early diagnosis to improve survival., Récemment reconnus comme cancérogènes certains pour l'homme par l’IARC, la pollution atmosphérique et les particules fines (PM₂.₅) peuvent être inhalées et pourraient être retenues au niveau pulmonaire ou passer dans la circulation systémique. Ceci peut causer ou renforcer de nombreuses pathologies auxquelles les personnes âgées sont souvent plus sensibles. Cette thèse s’inscrit dans une démarche d’identification des processus impliqués dans la modulation du potentiel cancérogène des PM₂.₅, en lien avec l’âge ou le statut tabagique. Les particules ont été collectées à Dunkerque, agglomération présentant des influences maritimes mais également caractérisée par des activités industrielles et un trafic automobile importants. Pour évaluer l'influence de l'âge, des lymphocytes sanguins prélevés chez 90 patients issus de trois classes d'âge (25-30, 50-55 et 75-80 ans) ont été exposés ex vivo à des PM₂.₅ d’origine urbaine. Les lymphocytes isolés ont été exposés aux PM₂.₅ pendant 72 heures, avant de mesurer l'activité télomérase et la modulation d'expression de gènes tels que P16INK4A et MGMT. Les PM₂.₅ entraînent des variations de l'activité télomérase et de la longueur des télomères dans toutes les tranches d'âge indifféremment. L’expression du gène P16INK4A est significativement augmentée avec l'âge après exposition aux PM₂.₅. L'âge augmenterait l'expression du gène MGMT après exposition aux particules, en diminuant le niveau de méthylation de son promoteur uniquement dans le groupe des patients les plus âgés. Concernant le rôle du statut tabagique, 26 lavages broncho-alvéolaires ont été réalisés chez des patients fumeurs et non-fumeurs. Les macrophages issus de ces prélèvements ont été mis en culture avec des cellules épithéliales bronchiques BEAS-2B, avant exposition aux PM₂.₅ (3 et 15 µg/cm², 72 h). L’activité télomérase et la longueur des télomères varient après exposition aux PM2.5 et le statut tabagique modifie ces paramètres dans les cellules BEAS-2B et les macrophages alvéolaires. La méthylation des promoteurs et l’expression des gènes P16INK4A et MGMT ne sont pas modifiées dans les cellules BEAS-2B, alors que dans les macrophages alvéolaires les particules induisent l’expression de ces gènes par une diminution de la méthylation de leurs promoteurs. Le statut tabagique fumeur semble au contraire accroître la méthylation et limite l’expression de ces deux gènes. En conclusion, il apparaît que l’échantillon de PM₂.₅ étudié peut induire ex vivo plusieurs lésions décrites dans les étapes d’initiation et de promotion de la cancérogenèse broncho-pulmonaire. L’âge et le tabagisme sont susceptibles de moduler les effets toxiques des particules. Alors que les symptômes du cancer du poumon apparaissent seulement à une étape avancée de la maladie, nos résultats pourraient aider à la découverte de nouveaux marqueurs de diagnostic précoce permettant ainsi d’améliorer la survie.

Recently recognized as carcinogenic to human by IARC, air pollution and fine particulate matter (PM₂.₅) can be inhaled and could be retained into the lung or reach the systemic circulation. This can cause or worsen many diseases for which the elderly are often more sensitive. The PhD objective corresponds to the identification of the mechanisms of action involved in the modulation of carcinogenic potential of PM₂.₅, in connection with age or smoking status. PM₂.₅ were collected in Dunkerque, a French seaside city characterized by important industrial activities and heavy motor vehicle traffic. In order to estimate the influence of age, blood lymphocytes sampled from 90 patients from age classes (25-30, 50-55 and 75-80 years old) were ex vivo exposed to PM₂.₅ during 72 hours, before evaluation of telomerase activity and gene expression modulation of P16INK4A and MGMT. PM₂.₅ modulated telomerase activity and telomeres length in all age groups without any influence of age. P16INK4A gene expression increased significantly with age after exposure to PM₂.₅. Age could enhance MGMT gene expression after exposure to particles by decreasing the level of promoter methylation in the oldest group. Regarding the role of smoking status, 26 broncho-alveolar lavage were performed in smoker and non-smoker people. Macrophages were cultured with bronchial epithelial BEAS-2B cells before PM₂.₅ exposure (3 or 15µg/cm²; 72h). The telomerase activity and telomere length vary after exposure and the tobacco modify these parameters in BEAS-2B cells and alveolar macrophages. Methylation of P16INK4A and MGMT genes promoters and their expression are not modified in BEAS-2B cells. In alveolar macrophages, particles lead to a decrease of methylation of P16INK4A gene promoter. The smoking status seems also to increase methylation and to down-regulate expression of these two genes. In conclusion, it seems that the studied PM₂.₅ sample can induce ex vivo modifications described in the initiation and promotion of lung carcinogenesis. The age and smoking status may modulate the toxic effects of particles. Since lung cancer symptoms appear only at an advanced stage, our results could help in proposing new biomarkers of carcinogenesis allowing an early diagnosis to improve survival.; Récemment reconnus comme cancérogènes certains pour l'homme par l’IARC, la pollution atmosphérique et les particules fines (PM₂.₅) peuvent être inhalées et pourraient être retenues au niveau pulmonaire ou passer dans la circulation systémique. Ceci peut causer ou renforcer de nombreuses pathologies auxquelles les personnes âgées sont souvent plus sensibles. Cette thèse s’inscrit dans une démarche d’identification des processus impliqués dans la modulation du potentiel cancérogène des PM₂.₅, en lien avec l’âge ou le statut tabagique. Les particules ont été collectées à Dunkerque, agglomération présentant des influences maritimes mais également caractérisée par des activités industrielles et un trafic automobile importants. Pour évaluer l'influence de l'âge, des lymphocytes sanguins prélevés chez 90 patients issus de trois classes d'âge (25-30, 50-55 et 75-80 ans) ont été exposés ex vivo à des PM₂.₅ d’origine urbaine. Les lymphocytes isolés ont été exposés aux PM₂.₅ pendant 72 heures, avant de mesurer l'activité télomérase et la modulation d'expression de gènes tels que P16INK4A et MGMT. Les PM₂.₅ entraînent des variations de l'activité télomérase et de la longueur des télomères dans toutes les tranches d'âge indifféremment. L’expression du gène P16INK4A est significativement augmentée avec l'âge après exposition aux PM₂.₅. L'âge augmenterait l'expression du gène MGMT après exposition aux particules, en diminuant le niveau de méthylation de son promoteur uniquement dans le groupe des patients les plus âgés. Concernant le rôle du statut tabagique, 26 lavages broncho-alvéolaires ont été réalisés chez des patients fumeurs et non-fumeurs. Les macrophages issus de ces prélèvements ont été mis en culture avec des cellules épithéliales bronchiques BEAS-2B, avant exposition aux PM₂.₅ (3 et 15 µg/cm², 72 h). L’activité télomérase et la longueur des télomères varient après exposition aux PM2.5 et le statut tabagique modifie ces paramètres dans les cellules BEAS-2B et les macrophages alvéolaires. La méthylation des promoteurs et l’expression des gènes P16INK4A et MGMT ne sont pas modifiées dans les cellules BEAS-2B, alors que dans les macrophages alvéolaires les particules induisent l’expression de ces gènes par une diminution de la méthylation de leurs promoteurs. Le statut tabagique fumeur semble au contraire accroître la méthylation et limite l’expression de ces deux gènes. En conclusion, il apparaît que l’échantillon de PM₂.₅ étudié peut induire ex vivo plusieurs lésions décrites dans les étapes d’initiation et de promotion de la cancérogenèse broncho-pulmonaire. L’âge et le tabagisme sont susceptibles de moduler les effets toxiques des particules. Alors que les symptômes du cancer du poumon apparaissent seulement à une étape avancée de la maladie, nos résultats pourraient aider à la découverte de nouveaux marqueurs de diagnostic précoce permettant ainsi d’améliorer la survie.

National audience

International audience; Les particules industrielles fines et ultrafines peuvent être inhalées et atteindre les alvéoles pulmonaires où elles interagiront préférentiellement avec des macrophages alvéolaires dotés d'une activité de phagocytose qui leur permet d'internaliser les particules étrangères afin de les éliminer.