Effet de l’effort, l’entrainement et l’inflammation sur l’immunité innée des voies respiratoires profondes du Trotteur Français

Effect of exercise, training and inflammation on pulmonary innate immunity of French Trotters

• Auteur / Autrice : Ingrid Waldschmidt
• Direction : Fabrice Audigié, Tatiana Art
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, biologie des organismes, populations
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Caen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Audigié, Tatiana Art

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poumon -- Maladies

Effort physique

Maladies respiratoires

Récepteurs de type Toll

Thèses et écrits académiques

Résistance aux maladies

Résumé

Les chevaux athlètes sont couramment atteints d’affections respiratoires, touchant principalement les voies respiratoires profondes et à l’origine de contre-performance. Malgré la fréquence de ces affections, les mécanismes impliqués restent méconnus même si le lien entre l’inflammation respiratoire et l’immunité semble incontestable. Les pistes de recherche sont néanmoins nombreuses et les connaissances sur l’étiologie de ces affections nécessitent d’être améliorées. L’objectif global de cette thèse est de mieux comprendre l’impact de l’effort, l’entrainement et l’inflammation sur l’immunité innée respiratoire pulmonaire. Pour cela, la première partie de ce travail a consisté à établir un modèle expérimental d’évaluation de l’immunité innée pulmonaire du cheval, notamment un modèle de stimulation des TLR, récepteurs impliqués dans la reconnaissance des motifs pathogènes. Les macrophages alvéolaires ont été isolés des lavages broncho-alvéolaires des chevaux par adhésion et les conditions de stimulation des TLR 2/6, 3 et 4 ont été mises au point par PCR. La production de cytokines par les macrophages alvéolaires a été quantifiée par ELISA et l’expression des TLR par PCR. Ce modèle expérimental est utilisable dans divers conditions physiologiques ou pathologiques afin d’évaluer la capacité des macrophages alvéolaires à identifier des motifs pathogènes ex vivo. Ce modèle expérimental a été utilisé dans la seconde étape de ce travail afin d’évaluer l’effet de l’effort et l’entrainement sur l’immunité innée respiratoire des chevaux en suivi longitudinal. Un lot de 8 chevaux expérimentaux a été entrainé et des prélèvements respiratoires ont été réalisés à des étapes clés du protocole. Les macrophages alvéolaires ont été isolés et leur réponse immune évaluée selon le protocole préalablement défini. Les résultats de cette étude ont montré un effet modeste de l’effort ponctuel et un effet néfaste et durable de l’entrainement sur l’immunité innée respiratoire, notamment une immunosuppression anti-virale et anti-bactérienne. L’effet de l’inflammation a été évalué sur un lot de chevaux de terrain, souffrant d’affections respiratoires (IAD et infection bactérienne) en utilisant ce même modèle d’évaluation de l’immunité innée respiratoire. Les résultats de cette étude ont montré que la réponse des macrophages alvéolaires de chevaux atteint d’IAD n’est pas significativement différente de celle de chevaux sains tandis la réponse des cellules à la stimulation du TLR 4 est augmentée chez les chevaux atteints d’affections respiratoires. Cependant le nombre réduit de chevaux inclus dans l’étude nous oblige à rester prudent dans l’interprétation de ces résultats. Pour conclure, la réalisation de ces travaux a permis d’établir un modèle expérimental permettant d’évaluer la réponse immunitaire des macrophages alvéolaires face à des mimétiques de pathogènes. L’utilisation de ce modèle a permis de mettre en évidence l’impact négatif de l’entrainement sur l’immunité anti-virale et anti-bactérienne, expliquant en partie la plus grande susceptibilité des chevaux athlètes aux affections pulmonaires durant ces périodes. L’étiologie de l’IAD reste encore floue, des études complémentaires utilisant un effectif plus élevé de chevaux seraient nécessaires pour compléter nos résultats.

Lower airway diseases are a common problem in sport and racing horses. Because the innate immunity plays an essential role in lung defense mechanisms against pathogens, we aimed to assess the effect of acute exercise, training and inflammation on pulmonary innate immune responses. In the first step of these PhD research, we evaluate an experimental model to assess equine pulmonary innate immune response which could be used in several conditions. Alveolar macrophages were isolated from broncho-alveolar lavages using an adhesion method and stimulated by TLR 2/6, 3 and 4 agonists. TLR are receptors able to recognize pathogen associated molecular patterns and to induce an immune response. Best conditions of alveolar macrophages stimulations were selected using PCR method. Evaluation of alveolar macrophages response to TLR ligands was performed by measurement of cytokine production in culture supernatants by ELISA. TLR relative expression was quantified by PCR. This experimental model was used in the second step of this work to evaluate the effect of strenuous exercise and training on respiratory innate immunity of horses. A longitudinal study was organized using eight young standardbred horses. Horses were trained and respiratory samplings were performed at different step of the protocol. Results of this study show a moderate effect of strenuous exercise and a negative and prolonged effect of training on alveolar macrophage response against viruses and bacteria. Effect of respiratory inflammation was assessed on owner horses presented at Cirale for respiratory affections. Pulmonary innate immunity was evaluated using the experimental model and compared between healthy horses and horses suffering of IAD and bacterial infection. Results show that alveolar macrophage response of IAD horses was not different from those of healthy horses. Alveolar macrophage response to TLR 4 stimulation was higher in bacterial infection group than in healthy group but the low number of horses included in each group need to take these results with caution. To conclude, this PhD research provides an experimental model to evaluate the ability of alveolar macrophages to recognize pathogens and initiate an immune response. The effect of strenuous exercise and training was assessed using this experimental model and show the negative impact of training on viral and bacterial immunity, which partly explain the high sensitivity of horses to respiratory affections during training periods. Molecular mechanisms involved in IAD stay unknown; complementary studies including higher number of horses should be required to complete these data.