Performance of noninvasive ventilation algorithms on ICU ventilators during pressure support: a clinical study.

To evaluate the impact of noninvasive ventilation (NIV) algorithms available on intensive care unit ventilators on the incidence of patient-ventilator asynchrony in patients receiving NIV for acute respiratory failure. Prospective multicenter randomized cross-over study. Intensive care units in three university hospitals. Patients consecutively admitted to the ICU and treated by NIV with an ICU ventilator were included. Airway pressure, flow and surface diaphragmatic electromyography were recorded continuously during two 30-min periods, with the NIV (NIV+) or without the NIV algorithm (NIV0). Asynchrony events, the asynchrony index (AI) and a specific asynchrony index influenced by leaks (AIleaks) were determined from tracing analysis. Sixty-five patients were included. With and without the NIV algorithm, respectively, auto-triggering was present in 14 (22%) and 10 (15%) patients, ineffective breaths in 15 (23%) and 5 (8%) (p = 0.004), late cycling in 11 (17%) and 5 (8%) (p = 0.003), premature cycling in 22 (34%) and 21 (32%), and double triggering in 3 (5%) and 6 (9%). The mean number of asynchronies influenced by leaks was significantly reduced by the NIV algorithm (p < 0.05). A significant correlation was found between the magnitude of leaks and AIleaks when the NIV algorithm was not activated (p = 0.03). The global AI remained unchanged, mainly because on some ventilators with the NIV algorithm premature cycling occurs. In acute respiratory failure, NIV algorithms provided by ICU ventilators can reduce the incidence of asynchronies because of leaks, thus confirming bench test results, but some of these algorithms can generate premature cycling.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.

Patient-ventilator asynchrony during noninvasive pressure support ventilation and neurally adjusted ventilatory assist in infants and children.

OBJECTIVES: To document the prevalence of asynchrony events during noninvasive ventilation in pressure support in infants and in children and to compare the results with neurally adjusted ventilatory assist. DESIGN: Prospective randomized cross-over study in children undergoing noninvasive ventilation. SETTING: The study was performed in a PICU. PATIENTS: From 4 weeks to 5 years. INTERVENTIONS: Two consecutive ventilation periods (pressure support and neurally adjusted ventilatory assist) were applied in random order. During pressure support (PS), three levels of expiratory trigger (ETS) setting were compared: initial ETS (PSinit), and ETS value decreased and increased by 15%. Of the three sessions, the period allowing for the lowest number of asynchrony events was defined as PSbest. Neurally adjusted ventilator assist level was adjusted to match the maximum airway pressure during PSinit. Positive end-expiratory pressure was the same during pressure support and neurally adjusted ventilator assist. Asynchrony events, trigger delay, and cycling-off delay were quantified for each period. RESULTS: Six infants and children were studied. Trigger delay was lower with neurally adjusted ventilator assist versus PSinit and PSbest (61 ms [56-79] vs 149 ms [134-180] and 146 ms [101-162]; p = 0.001 and 0.02, respectively). Inspiratory time in excess showed a trend to be shorter during pressure support versus neurally adjusted ventilator assist. Main asynchrony events during PSinit were autotriggering (4.8/min [1.7-12]), ineffective efforts (9.9/min [1.7-18]), and premature cycling (6.3/min [3.2-18.7]). Premature cycling (3.4/min [1.1-7.7]) was less frequent during PSbest versus PSinit (p = 0.059). The asynchrony index was significantly lower during PSbest versus PSinit (40% [28-65] vs 65.5% [42-76], p < 0.001). With neurally adjusted ventilator assist, all types of asynchronies except double triggering were reduced. The asynchrony index was lower with neurally adjusted ventilator assist (2.3% [0.7-5] vs PSinit and PSbest, p < 0.05 for both comparisons). CONCLUSION: Asynchrony events are frequent during noninvasive ventilation with pressure support in infants and in children despite adjusting the cycling-off criterion. Compared with pressure support, neurally adjusted ventilator assist allows improving patient-ventilator synchrony by reducing trigger delay and the number of asynchrony events. Further studies should determine the clinical impact of these findings.

Buccal mucosa graft for laryngotracheal reconstruction in severe laryngeal stenosis.

OBJECTIVE: An operative technique is described as a salvage treatment for severe subglottic and supraglottic laryngeal stenosis. In addition to expansion of the laryngeal framework with an anterior cartilage graft, as used in a classical laryngotracheal reconstruction, the scar tissue obliterating the airway lumen is excised and a mucosal graft is placed to reconstruct the inner lining of the airway. The graft is harvested from buccal mucosa. METHODS: The operative technique is outlined. Three cases, 2 paediatric and one adult, with complete or near complete laryngeal stenosis are presented where this operative technique was employed. In all patients several surgeries had been performed previously which were unsuccessful. RESULTS: In all 3 patients a patent airway was achieved with decannulation of the tracheostomy in the 2 paediatric patients. CONCLUSIONS: In patients with severe subglottic or supraglottic airway stenosis where other surgeries have failed, excision of endoluminal scar tissue and placement of a buccal mucosal graft, in addition to conventional laryngotracheal reconstruction, is a promising technique. In revision cases of subglottic stenosis cricotracheal resection might not be an option because of scarring from previous surgeries. This operation is an alternative, which allows an increase in the airway lumen by excising the scar tissue then re-lining the exposed internal lumen. The buccal mucosa reduces granulation formation and re-stenosis.

Verbrennungen--Von der Bagatelle zur Katastrophe [Burns--from trifle case to mass casualty]

Burn injuries are very frequent, most being trifle cases. Nevertheless every year about 200 patients need to be treated in one of the two specialised Swiss burns centres. Admission criteria are burns > 15% body surface or burns to critical areas (face neck, hands, genitalia, joints) and electrical injuries. The paper reviews the physiophathology of the burn wound which differs depending on the thermal or electrical aetiology. The airway may be threatened due to true inhalation, but also to burns to the face or neck. In major burns >20% body surface in adults, or > 10% in children, fluid resuscitation will be required; oral hydration is generally sufficient by smaller burns. Surgical treatment of 2nd and 3rd degree burns starts within the first 24 days after injury. While complex treatment is generally available in peace time, a major accident such as a disco-fire that can generate hundreds casualties in a few minutes, can threaten our system and force the adoption of triage rules, and simplified treatments. Attitudes to adopt in such conditions are discussed.

Unplanned complex suicide by self-strangulation associated with multiple sharp force injuries: a case report.

In cases of ligature strangulation, the importance of distinguishing self-inflicted death from homicide is crucial. This entails objective scene investigation, autopsy and anamnesis in order to elucidate the manner of death correctly. The authors report a case of unplanned complex suicide by means of self-strangulation and multiple sharp force injury. The use of more than one suicide method, consecutively--termed unplanned complex suicide--gives this case particular significance. A brief discussion on this uncommon method of suicide is presented, particularly relevant to the attending forensic physician. In addition, a short overview of the entity of complex suicide is given.

Endoscopic laryngotracheal cleft repair without tracheotomy or intubation.

OBJECTIVES: The objectives of this study are to present the technique and results of endoscopic repair of laryngotracheoesophageal clefts (LTEC) extending caudally to the cricoid plate into the cervical trachea and to revisit the classification of LTEC. METHODS: The authors conducted a retrospective case analysis consisting of four infants with complete laryngeal clefts (extending through the cricoid plate in three cases and down into the cervical trachea in one case) treated endoscopically by CO2 laser incision of the mucosa and two-layer endoscopic closure of the cleft without postoperative intubation or tracheotomy. RESULTS: All four infants resumed spontaneous respiration without support after a mean postoperative period of 3 days with continuous positive airway pressure (CPAP). They accepted oral feeding within 5 postoperative days (range, 3-11 days). No breakdown of endoscopic repair was encountered. After a mean follow up of 48 months (range, 3 mos to 7 y), all children have a good voice, have no sign of residual aspiration, but experience a slight exertional dyspnea. CONCLUSION: This limited experience on the endoscopic repair of extrathoracic LTEC shows that a minimally invasive approach sparing the need for postoperative intubation or tracheotomy is feasible and safe if modern technology (ultrapulse CO2 laser, endoscopic suturing, and postoperative use of CPAP in the intensive care unit) is available.

Early life host-microbe interactions : implications for the development of asthma

Plus de 300 millions de personnes dans le monde souffrent de l'asthme. L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires caractérisée par des symptômes variables et récurrents, une obstruction bronchique réversible et des bronchospasmes. Les symptômes communs incluent une respiration sifflante, de la toux, une oppression thoracique et de la dyspnée. Normalement, la maladie commence à se manifester pendant l'enfance. Pourtant, facteurs génétiques héréditaires et événements environnementaux survenant au cours de la petite enfance sont responsables de sa manifestation, indiquant que le développement de la maladie est lié à des événements qui se produisent bien avant son déclenchement. L'infection respiratoire virale aiguë constitue un de ces facteurs environnementaux jouant un rôle prépondérant. Un des virus les plus communs est le virus respiratoire syncytial (VRS), qui infecte presque tous les enfants avant l'âge de 2 ans. Ce virus, s'il infecte des tout-petits, peut en effet provoquer une bronchiolite aiguë, un phénomène qui a été épidémiologiquement lié à l'apparition d'asthme plus tard dans la vie. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous avons étudié, chez la souris, comment une infection avec le VRS influe sur l'asthme allergique. Nous avons constaté que seule l'infection des souris à l'état de nouveau-né prédispose à un asthme allergique plus sévère chez l'adulte. En effet, si des souris adultes étaient infectées, elles étaient protégées contre l'apparition des symptômes asthmatiques. Cela nous a mené à investiguer les mécanismes immunitaires spécifiques durant cette courte période du début de la vie. Deux événements se produisent en parallèle au cours de la petite enfance: (1) Le système immunitaire, qui est encore immature immédiatement après la naissance, commence à se développer pour être en mesure de jouer son rôle protecteur contre les agents infectieux. (2) Le corps, y compris les poumons, est colonisé par des bactéries commensales, qui vivent en symbiose avec leur hôte humain. Chez l'adulte, ces bactéries sont connues pour influencer notre système immunitaire, l'éduquant à générer des réponses immunitaires adéquates et efficaces. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons voulu déterminer si ces bactéries symbiotiques étaient impliquées dans l'éducation du système immunitaire du nouveau-né et quelles conséquences cela pourrait avoir sur les réponses immunitaires engendrées par ce dernier. Pour étudier l'effet de ces bactéries symbiotiques, nous avons utilisé des souris stériles, en d'autres termes des souris qui n'hébergent pas ces bactéries symbiotiques. En comparant ces souris stériles à des souris qui abritent une flore microbienne normale, nous avons constaté que les bactéries symbiotiques sont vitales pour la bonne éducation du système immunitaire du nouveau-né. Nous avons démontré que le contact direct des cellules immunitaires avec la flore microbienne dans les poumons modifie le phénotype de ces cellules immunitaires, ce qui change probablement leur réaction au cours de réponses immunitaires. Nous avons donc vérifié si l'éducation immunitaire induite par cette microflore est importante pour prévenir les maladies pulmonaires telles que l'asthme allergique, affections qui sont causées par une réaction excessive du système immunitaire envers des agents inoffensifs. En effet, nous avons observé que le processus de maturation du système immunitaire néonatal, lequel a été déclenché et façonné par la flore microbienne, est important pour éviter une réaction asthmatique exagérée chez la souris adulte. Ce phénomène est dû aux lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, dont la présence est induite dans les poumons, ont des capacités immunosuppressives et atténuent donc les réponses immunitaires pour prévenir une inflammation excessive. En conclusion, nous avons montré dans cette thèse que la colonisation par des bactéries symbiotiques tôt dans la vie est un événement décisif pour la maturation du système immunitaire et pour prévenir le développement de l'asthme. Dans l'avenir, il serait intéressant de découvrir quelles bactéries sont présentes dans les poumons du nouveau-né et lesquelles sont directement impliquées dans ce processus de maturation immunitaire. Une prochaine étape serait alors de favoriser la présence de ces bactéries au début de la vie au moyen d'un traitement avec des agents pré- ou probiotiques, ce qui pourrait éventuellement contribuer à une prévention précoce du développement de l'asthme. -- L'asthme est une maladie chronique inflammatoire des voies respiratoires affectant près de 300 millions d'individus dans le monde. Bien que les traits caractéristiques du phénotype asthmatique s'établissent généralement pendant l'enfance, la prédisposition au développement de la maladie est intimement liée à des événements survenant durant la petite enfance, comme le sont par exemple les infections virales respiratoires aiguës. Les mécanismes par lesquels ces événements provoquent un dysfonctionnement immunitaire et, par conséquent, conduisent au développement de l'asthme n'ont pas encore été entièrement décelés. La dysbiose du microbiote des voies respiratoires a été récemment associes au phénotype asthmatique, touisTcis, la cuûoboiatioî! d un lien cause à effet entre la dysbiose microbienne et l'apparition des symptômes asthmatiques reste à être démontrée. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle que joue la colonisation microbienne des voies respiratoires au cours de la petite enfance dans la maturation du système immunitaire ainsi que dans la protection contre l'inflammation pulmonaire de type allergique. Nous avons de surcroît développé un modèle expérimental pour comprendre comment les infections virales respiratoires interfèrent avec ce processus. Dans la première partie de cette thèse, nous avons évalué l'effet d'infections causées par le virus respiratoire syncytial (VRS) sur le développement de l'asthme. En accord avec des études épidémiologiques, nous avons constaté qu'une infection au VRS lors de la période néonatale exacerbait les réponses pulmonaires allergiques ultérieures. Par contraste, une infection à l'âge adulte avait un effet protecteur. Nous avons ainsi démontré que l'influence d'une infection à VRS sur l'issue et la sévérité de l'asthme respiratoire était strictement dépendante de l'âge. Ces résultats nous ont conduit à émettre l'hypothèse que des différences dans le phénotype homéostatique des cellules immunitaires pourraient être responsables de ces disparités liées à l'âge. Par conséquent, dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons suivi et caractérisé le processus de maturation des cellules immunitaires dans les poumons du nouveau-né en condition d'homéostasie. Nous avons découvert que leur phénotype change de façon dynamique pendant le développement néonatal et que la colonisation par des microbes était déterminante pour la maturation des cellules immunitaires dans les poumons. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons démontré comment le microbiote pulmonaire éduque le développement immunitaire durant la période néonatale l'orientant de manière à induire une tolérance face aux aéroallergènes. Nous avons découvert que la colonisation microbienne des voies respiratoires provoque une expression transitoire de PD-L1 sur les cellules dendritiques (CD) pulmonaires du type CD11b+ dans les deux premières semaines de la vie. Cet événement engendre par la suite la génération de lymphocytes T régulateurs (TREG) dans les poumons, lesquels sont responsables de la protection contre une réponse inflammatoire allergique exagérée chez la souris adulte. Par conséquent, nous proposons un rôle pivot de la maturation immunitaire induite par le microbiote pulmonaire dans l'établissement de la tolérance aux aéroallergènes. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse fournissent de nouveaux indices révélant comment des événements se produisant lors de la petite enfance peuvent façonner les réponses du système immunitaire dirigées contre les allergènes et soulignent le rôle central joué par le microbiote pulmonaire dans l'édification d'une réponse immunitaire équilibrée. En résumé, notre travail met en évidence le microbiote pulmonaire comme étant une cible potentielle pour la prévention de certaines maladies respiratoires. -- Asthma is a chronic inflammatory disorder of the respiratory tract and affects approximately 300 million individuals world-wide. Although the asthmatic phenotype commonly establishes during childhood, predisposition towards disease development has been linked to events in early infancy, such as severe respiratory viral infections. However, the mechanisms by which these events cause immune dysfunction and, therefore, lead to the development of asthma have yet to be fully deciphered. Dysbiosis of the airway microbiota has recently been associated with the asthmatic phenotype; however, conclusive evidence for a causal link between microbial dysbiosis in the ail ways and asthma development is still missing. In this thesis we investigated the role of early-life microbial airway colonization in immune maturation and the protection against allergic airway inflammation and established an experimental model to address how respiratory viral infections interfere in this process. In the first part of this thesis we evaluated the effect of Respiratory syncytial virus (RSV) infections on the development of asthma. In concurrence with epidemiological studies, we found that neonatal infection exacerbated subsequent allergic airway inflammation. In contrast, adult infection was protective in the same context. Thus, we could demonstrate that the influence of RSV infection on subsequent allergic airway responses was strictly age-dependent. These findings led us to the hypothesis that differences in the homeostatic phenotype of immune cells could be responsible for the age-related disparities seen within the context of RSV. Therefore, in a second part of this thesis, we followed the process of homeostatic immune cell maturation in the neonatal lung. Immune cell phenotypes changed dynamically during neonatal development. We discovered that the colonization with microbes was central to the maturation of immune cells in the lung. In the last part of this thesis, we demonstrated how microbiota-driven immune development during the neonatal period induces tolerance against aeroallergens. We discovered that microbial colonization led to a transient programmed death-ligand (PD-L) 1 expression on CD11b+ pulmonary dendritic cells (DCs) during the first two weeks of life. This in turn induced regulatory T (TREG) cells in the lung, which were responsible for the protection against exaggerated allergic airway inflammation in adult mice. Thus, we propose a key role for microbiota-driven immune maturation in the establishment of tolerance towards aeroallergens. In conclusion, the results presented in this thesis provide new insights into how early-life events shape pulmonary immune responses towards allergens and suggest the airway microbiota as a key player in establishing a balanced immune response. Overall, our work highlights the airway microbiota as potential target for disease prevention.

Innate Immune Sensing of Fusarium culmorum by Mouse Dendritic Cells.

Chronic inhalation of grain dust is associated with asthma and chronic bronchitis in grain worker populations. Exposure to fungal particles was postulated to be an important etiologic agent of these pathologies. Fusarium species frequently colonize grain and straw and produce a wide array of mycotoxins that impact human health, necessitating an evaluation of risk exposure by inhalation of Fusarium and its consequences on immune responses. Data showed that Fusarium culmorum is a frequent constituent of aerosols sampled during wheat harvesting in the Vaud region of Switzerland. The aim of this study was to examine cytokine/chemokine responses and innate immune sensing of F. culmorum in bone-marrow-derived dendritic cells and macrophages. Overall, dendritic cells and macrophages responded to F. culmorum spores but not to its secreted components (i.e., mycotoxins) by releasing large amounts of macrophage inflammatory protein (MIP)-1α, MIP-1β, MIP-2, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, RANTES, and interleukin (IL)-12p40, intermediate amounts of tumor necrosis factor (TNF), IL-6, IL-12p70, IL-33, granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), and interferon gamma-induced protein (IP-10), but no detectable amounts of IL-4 and IL-10, a pattern of mediators compatible with generation of Th1 or Th17 antifungal protective immune responses rather than with Th2-dependent allergic responses. The sensing of F. culmorum spores by dendritic cells required dectin-1, the main pattern recognition receptor involved in β-glucans detection, but likely not MyD88 and TRIF-dependent Toll-like receptors. Taken together, our results indicate that F. culmorum stimulates potently innate immune cells in a dectin-1-dependent manner, suggesting that inhalation of F. culmorum from grain dust may promote immune-related airway diseases in exposed worker populations.

Nanoparticle conjugation enhances the immunomodulatory effects of intranasally delivered CpG in house dust mite-allergic mice.

An emerging strategy in preventing and treating airway allergy consists of modulating the immune response induced against allergens in the lungs. CpG oligodeoxynucleotides have been investigated in airway allergy studies, but even if promising, efficacy requires further substantiation. We investigated the effect of pulmonary delivery of nanoparticle (NP)-conjugated CpG on lung immunity and found that NP-CpG led to enhanced recruitment of activated dendritic cells and to Th1 immunity compared to free CpG. We then evaluated if pulmonary delivery of NP-CpG could prevent and treat house dust mite-induced allergy by modulating immunity directly in lungs. When CpG was administered as immunomodulatory therapy prior to allergen sensitization, we found that NP-CpG significantly reduced eosinophilia, IgE levels, mucus production and Th2 cytokines, while free CpG had only a moderate effect on these parameters. In a therapeutic setting where CpG was administered after allergen sensitization, we found that although both free CpG and NP-CpG reduced eosinophilia and IgE levels to the same extent, NP conjugation of CpG significantly enhanced reduction of Th2 cytokines in lungs of allergic mice. Taken together, these data highlight benefits of NP conjugation and the relevance of NP-CpG as allergen-free therapy to modulate lung immunity and treat airway allergy.

Impact of a Dedicated Noninvasive Ventilation Team on Intubation and Mortality Rates in Severe COPD Exacerbations.

BACKGROUND: Compared with usual care, noninvasive ventilation (NIV) lowers the risk of intubation and death for subjects with respiratory failure secondary to COPD exacerbations, but whether administration of NIV by a specialized, dedicated team improves its efficiency remains uncertain. Our aim was to test whether a dedicated team of respiratory therapists applying all acute NIV treatments would reduce the risk of intubation or death for subjects with COPD admitted for respiratory failure. METHODS: We carried out a retrospective study comparing subjects with COPD admitted to the ICU before (2001-2003) and after (2010-2012) the creation of a dedicated NIV team in a regional acute care hospital. The primary outcome was the risk of intubation or death. The secondary outcomes were the individual components of the primary outcome and ICU/hospital stay. RESULTS: A total of 126 subjects were included: 53 in the first cohort and 73 in the second. There was no significant difference in the demographic characteristics and severity of respiratory failure. Fifteen subjects (28.3%) died or had to undergo tracheal intubation in the first cohort, and only 10 subjects (13.7%) in the second cohort (odds ratio 0.40, 95% CI 0.16-0.99, P = .04). In-hospital mortality (15.1% vs 4.1%, P = .03) and median stay (ICU: 3.1 vs 1.9 d, P = .04; hospital: 11.5 vs 9.6 d, P = .04) were significantly lower in the second cohort, and a trend for a lower intubation risk was observed (20.8% vs 11% P = .13). CONCLUSIONS: The delivery of NIV by a dedicated team was associated with a lower risk of death or intubation in subjects with respiratory failure secondary to COPD exacerbations. Therefore, the implementation of a team administering all NIV treatments on a 24-h basis should be considered in institutions admitting subjects with COPD exacerbations.

B cell activating factor is central to bleomycin- and IL-17-mediated experimental pulmonary fibrosis.

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a progressive devastating, yet untreatable fibrotic disease of unknown origin. We investigated the contribution of the B-cell activating factor (BAFF), a TNF family member recently implicated in the regulation of pathogenic IL-17-producing cells in autoimmune diseases. The contribution of BAFF was assessed in a murine model of lung fibrosis induced by airway administered bleomycin. We show that murine BAFF levels were strongly increased in the bronchoalveolar space and lungs after bleomycin exposure. We identified Gr1(+) neutrophils as an important source of BAFF upon BLM-induced lung inflammation and fibrosis. Genetic ablation of BAFF or BAFF neutralization by a soluble receptor significantly attenuated pulmonary fibrosis and IL-1β levels. We further demonstrate that bleomycin-induced BAFF expression and lung fibrosis were IL-1β and IL-17A dependent. BAFF was required for rIL-17A-induced lung fibrosis and augmented IL-17A production by CD3(+) T cells from murine fibrotic lungs ex vivo. Finally we report elevated levels of BAFF in bronchoalveolar lavages from IPF patients. Our data therefore support a role for BAFF in the establishment of pulmonary fibrosis and a crosstalk between IL-1β, BAFF and IL-17A.

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Long recognized as the standard general reference in the field, this completely revised edition of Grainger and Allison's Diagnostic Radiology provides all the information that a trainee needs to master to successfully take their professional certification examinations as well as providing the practicing radiologist with a refresher on topics that may have been forgotten. Organized along an organ and systems basis, this resource covers all diagnostic imaging modalities in an integrated, correlative fashion and focuses on those topics that really matter to a trainee radiologist in the initial years of training

Aerosol therapy in intensive and intermediate care units: prospective observation of 2808 critically ill patients.

PURPOSE: Unlike in the outpatient setting, delivery of aerosols to critically ill patients may be considered complex, particularly in ventilated patients, and benefits remain to be proven. Many factors influence aerosol delivery and recommendations exist, but little is known about knowledge translation into clinical practice. METHODS: Two-week cross-sectional study to assess the prevalence of aerosol therapy in 81 intensive and intermediate care units in 22 countries. All aerosols delivered to patients breathing spontaneously, ventilated invasively or noninvasively (NIV) were recorded, and drugs, devices, ventilator settings, circuit set-up, humidification and side effects were noted. RESULTS: A total of 9714 aerosols were administered to 678 of the 2808 admitted patients (24 %, CI95 22-26 %), whereas only 271 patients (10 %) were taking inhaled medication before admission. There were large variations among centers, from 0 to 57 %. Among intubated patients 22 % (n = 262) received aerosols, and 50 % (n = 149) of patients undergoing NIV, predominantly (75 %) inbetween NIV sessions. Bronchodilators (n = 7960) and corticosteroids (n = 1233) were the most frequently delivered drugs (88 % overall), predominantly but not exclusively (49 %) administered to patients with chronic airway disease. An anti-infectious drug was aerosolized 509 times (5 % of all aerosols) for nosocomial infections. Jet-nebulizers were the most frequently used device (56 %), followed by metered dose inhalers (23 %). Only 106 (<1 %) mild side effects were observed, despite frequent suboptimal set-ups such as an external gas supply of jet nebulizers for intubated patients. CONCLUSIONS: Aerosol therapy concerns every fourth critically ill patient and one-fifth of ventilated patients.