Rôle de l'inflammation cellulaire dans l'émergence de l'hétérogénéité de la ventilation régionale et effets de l'exposition aux polluants atmosphériques dans un modèle expérimental d'asthme allergique

Effect of allergic inflammation and exposure to air pollutants on regional lung function and airway responsiveness studied by synchrotron radiation tomography.

• Auteur / Autrice : Skander Layachi
• Direction : Sam Bayat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Médecine santé environnement
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bronchoconstriction

Ventilation pulmonaire

Nanoparticules

Dioxyde d'azote

Allergie

Asthme

Résumé

Les objectifs de ce travail étaient : 1) d’étudier le rôle de l’inflammation bronchique régionale dans l’hétérogénéité de la ventilation régionale observée après une bronchoprovocation par un allergène ; 2) d’étudier l’effet d’une exposition aux polluants atmosphériques tels que le NO2, les nanoparticules de carbone (CNP) et leur interactions sur l’inflammation allergique et la réactivité bronchique. Pour le premier objectif, nous avons employé une technique d’imagerie utilisant le rayonnement synchrotron pour mesurer la distribution de la ventilation régionale dans un modèle expérimental chez le rat Brown-Norway (BN) sensibilisé à l’ovalbumine (OVA). L'exposition à l'OVA inhalée a provoqué une bronchoconstriction et l'apparition hétérogène de zones mal ventilées. L’analyse histologique a montré une plus forte densité de l’infiltrat d’éosinophiles et de macrophages dans la paroi des bronches situées à l’intérieur des zones mal ventilées. Pour le second objectif, des groupes de rats contrôles et sensibilisés à l’OVA ont été exposés au NO2 (10 ppm, 6 h/j, 5j/7) pendant 4 semaines, aux CNP (Degussa-FW2, 13nm) ou aux 2 polluants. Nos résultats montrent que l'exposition au NO2, augmente significativement l'inflammation pulmonaire, la réactivité bronchique, et l’expression des cytokines de type Th2 chez les animaux sensibilisés. Les CNP seules ont entraîné une inflammation pulmonaire, l’expression de cytokines de type Th1, sans modification significative de la réactivité bronchique. Les animaux sensibilisés, exposés simultanément au NO2 et aux CNP avaient une hyper réactivité bronchique moins prononcée que ceux exposés au NO2 seul, et une baisse des cytokines Th2. Nous concluons que : 1) l’inflammation allergique est localement hétérogène, et ce phénomène est impliqué dans la détermination de l'hétérogénéité de la constriction régionale des bronches et celle de la distribution de la ventilation régionale en réponse à l'allergène ; 2) l’exposition aux CNP pourrait avoir un effet immunomodulateur sur l’inflammation induite par l'exposition au NO2 chez les rats BN sensibilisés à l’allergène.

The aims of this work were: 1) to study the role of regional airway inflammation in the heterogeneity of regional ventilation observed after an allergen bronchoprovocation; 2) to evaluate the effect of exposure to air pollutants such as NO2, carbon nanoparticles (CNP) and their interactions on allergic inflammation and airway responsiveness. For the first aim, we used an imaging technique using synchrotron radiation to measure the regional distribution of ventilation in an experimental model in Brown-Norway (BN) rats sensitized to ovalbumin (OVA). Exposure to OVA inhalation caused bronchoconstriction and the appearance of heterogeneous poorly ventilated areas. Histological analysis showed a higher density of the infiltrate of eosinophils and macrophages in the bronchial wall located inside poorly ventilated areas. For the second aim, groups of control and OVA-sensitized rats were exposed to NO2 (10 ppm, 6 h / d, 5d / 7) for 4 weeks, to CNP (Degussa-FW2, 13 nm) or to both pollutants. Our results show that NO2 exposure significantly increases lung inflammation, airway responsiveness, and expression of Th2-type cytokines in sensitized animals. CNP led only to lung inflammation, and expression of Th1 cytokines, without significant change in bronchial reactivity. Sensitized animals simultaneously exposed to NO2 and CNP had a less pronounced airway hyperresponsiveness than those exposed to NO2 alone, and decreased Th2 cytokines. We conclude that: 1) allergic inflammation is locally heterogeneous, and this phenomenon is involved in determining the regional heterogeneity of bronchial constriction and of regional ventilation distribution in response to the allergen; 2) exposure to CNP could have an immunomodulatory effect on inflammation induced by NO2 exposure in allergen-sensitized BN rats.