Prediction of Childhood Asthma Using Conditional Probability and Discrete Event Simulation

Abstract: Asthma prevalence in children and adolescents in Spain is 10-17%. It is the most common chronic illness during childhood. Prevalence has been increasing over the last 40 years and there is considerable evidence that, among other factors, continued exposure to cigarette smoke results in asthma in children. No statistical or simulation model exist to forecast the evolution of childhood asthma in Europe. Such a model needs to incorporate the main risk factors that can be managed by medical authorities, such as tobacco (OR = 1.44), to establish how they affect the present generation of children. A simulation model using conditional probability and discrete event simulation for childhood asthma was developed and validated by simulating realistic scenario. The parameters used for the model (input data) were those found in the bibliography, especially those related to the incidence of smoking in Spain. We also used data from a panel of experts from the Hospital del Mar (Barcelona) related to actual evolution and asthma phenotypes. The results obtained from the simulation established a threshold of a 15-20% smoking population for a reduction in the prevalence of asthma. This is still far from the current level in Spain, where 24% of people smoke. We conclude that more effort must be made to combat smoking and other childhood asthma risk factors, in order to significantly reduce the number of cases. Once completed, this simulation methodology can realistically be used to forecast the evolution of childhood asthma as a function of variation in different risk factors.

Intermittierende oder Persistierende Rhinitis bei Kindern und Jugendlichen mit Asthma: «The Swiss LARA paediatrics survey [Intermittent or persistent rhinitis in children and adolescents with Asthma: «the Swiss LARA paediatrics survey»].

Asthma and allergic rhinitis are chronic inflammatory airway diseases which often occur concomitantly. The objective of the LARA program was to identify the comorbidities and characteristics of asthma (A), intermittent or persistent rhinitis (IPR) and physician defined atopic dermatitis (AD) in 6- to 16-year old asthmatic Swiss children and adolescents. Overall, 126 general practitioners and paediatricians collected the data of 670 asthmatics. Approximately one third of the asthmatic children in Switzerland had well-controlled asthma. Almost two thirds of these asthmatics suffered from concomitant IPR. The latter presented with significantly less symptoms while the treatment rates with inhaled corticosteroids (approximately 90%) and leukotriene-receptorantagonists (approximately 50%) were comparable. However, there were almost twice as many passive smokers in the less well-controlled group. The prevalence of AD was similar in both groups. IPR and AD may play an important role as risk factors in the future development of asthma.

Association of biomarkers of lipid modification with functional and morphological indices of coronary stenosis severity in stable coronary artery disease.

Biomarkers of blood lipid modification and oxidative stress have been associated with increased cardiovascular morbidity. We sought to determine whether these biomarkers were related to functional indices of stenosis severity among patients with stable coronary artery disease. We studied 197 consecutive patients with stable coronary artery disease due to single vessel disease. Fractional flow reserve (FFR) ≤ 0.80 was assessed as index of a functionally significant lesion. Serum levels of secretory phospholipase A2 (sPLA2) activity, secretory phospholipase A2 type IIA (sPLA2-IIA), myeloperoxydase (MPO), lipoprotein-associated phospholipase A2 (Lp-PLA2), and oxidized low-density lipoprotein (OxLDL) were assessed using commercially available assays. Patients with FFR > 0.8 had higher sPLA2 activity, sPLA2 IIA, and OxLDL levels than patients with FFR ≤ 0.8 (21.25 [16.03-27.28] vs 25.85 [20.58-34.63] U/mL, p < 0.001, 2.0 [1.5-3.4] vs 2.6 [2.0-3.4] ng/mL, p < 0.01; and 53.0 [36.0-71.0] vs 64.5 [50-89.25], p < 0.001 respectively). Patients with FFR > 0.80 had similar Lp-PLA2 and MPO levels versus those with FFR ≤ 0.8. sPLA2 activity, sPLA2 IIA significantly increased area under the curve over baseline characteristics to predict FFR ≤ 0.8 (0.67 to 0.77 (95 % confidence interval [CI]: 0.69-0.85) p < 0.01 and 0.67 to 0.77 (95 % CI: 0.69-0.84) p < 0.01, respectively). Serum sPLA2 activity as well as sPLA2-IIA level is related to functional characteristics of coronary stenoses in patients with stable coronary artery disease.

Social factors related to the clinical severity of influenza cases in Spain during the A(H1N1)2009 virus pandemic

Background During the 2009 influenza pandemic, a change in the type of patients most often affected by influenza was observed. The objective of this study was to assess the role of individual and social determinants in hospitalizations due to influenza A (H1N1) 2009 infection. Methods We studied hospitalized patients (cases) and outpatients (controls) with confirmed influenza A (H1N1) 2009 infection. A standardized questionnaire was used to collect data. Variables that might be related to the hospitalization of influenza cases were compared by estimation of the odds ratio (OR) and 95% confidence intervals (CI) and the variables entered into binomial logistic regression models. Results Hospitalization due to pandemic A (H1N1) 2009 influenza virus infections was associated with non-Caucasian ethnicity (OR: 2.18, 95% CI 1.17 − 4.08), overcrowding (OR: 2.84, 95% CI 1.20 − 6.72), comorbidity and the lack of previous preventive information (OR: 2.69, 95% CI: 1.50 − 4.83). Secondary or higher education was associated with a lower risk of hospitalization (OR 0.56, 95% CI: 0.36 − 0.87) Conclusions In addition to individual factors such as comorbidity, other factors such as educational level, ethnicity or overcrowding were associated with hospitalization due to A (H1N1) 2009 influenza virus infections.

CD4+CD25+ T cell depletion impairs tolerance induction in a murine model of asthma.

BACKGROUND: Regulatory T cells (Tregs) are key players in controlling the development of airway inflammation. However, their role in the mechanisms leading to tolerance in established allergic asthma is unclear. OBJECTIVE: To examine the role of Tregs in tolerance induction in a murine model of asthma. METHODS: Ovalbumin (OVA) sensitized asthmatic mice were depleted or not of CD25(+) T cells by anti-CD25 PC61 monoclonal antibody (mAb) before intranasal treatment (INT) with OVA, then challenged with OVA aerosol. To further evaluate the respective regulatory activity of CD4(+)CD25(+) and CD4(+)CD25(-) T cells, both T cell subsets were transferred from tolerized or non-tolerized animals to asthmatic recipients. Bronchoalveolar lavage fluid (BALF), T cell proliferation and cytokine secretion were examined. RESULTS: Intranasal treatment with OVA led to increased levels of IL-10, TGF-beta and IL-17 in lung homogenates, inhibition of eosinophil recruitment into the BALF and antigen specific T cell hyporesponsiveness. CD4(+)CD25(+)Foxp3(+) T cells were markedly upregulated in lungs and suppressed in vitro and in vivo OVA-specific T cell responses. Depletion of CD25(+) cells before OVA INT severely hampered tolerance induction as indicated by a strong recruitment of eosinophils into BALF and a vigorous T cell response to OVA upon challenge. However, the transfer of CD4(+)CD25(-) T cells not only suppressed antigen specific T cell responsiveness but also significantly reduced eosinophil recruitment as opposed to CD4(+)CD25(+) T cells. As compared with control mice, a significantly higher proportion of CD4(+)CD25(-) T cells from OVA treated mice expressed mTGF-beta. CONCLUSION: Both CD4(+)CD25(+) and CD4(+)CD25(-) T cells appear to be essential to tolerance induction. The relationship between both subsets and the mechanisms of their regulatory activity will have to be further analyzed.

Prediction of hemodynamic severity of coarctation by magnetic resonance imaging.

A published formula containing minimal aortic cross-sectional area and the flow deceleration pattern in the descending aorta obtained by cardiovascular magnetic resonance predicts significant coarctation of the aorta (CoA). However, the existing formula is complicated to use in clinical practice and has not been externally validated. Consequently, its clinical utility has been limited. The aim of this study was to derive a simple and clinically practical algorithm to predict severe CoA from data obtained by cardiovascular magnetic resonance. Seventy-nine consecutive patients who underwent cardiovascular magnetic resonance and cardiac catheterization for the evaluation of native or recurrent CoA at Children's Hospital Boston (n = 30) and the University of California, San Francisco (n = 49), were retrospectively reviewed. The published formula derived from data obtained at Children's Hospital Boston was first validated from data obtained at the University of California, San Francisco. Next, pooled data from the 2 institutions were analyzed, and a refined model was created using logistic regression methods. Finally, recursive partitioning was used to develop a clinically practical prediction tree to predict transcatheter systolic pressure gradient ≥ 20 mm Hg. Severe CoA was present in 48 patients (61%). Indexed minimal aortic cross-sectional area and heart rate-corrected flow deceleration time in the descending aorta were independent predictors of CoA gradient ≥ 20 mm Hg (p <0.01 for both). A prediction tree combining these variables reached a sensitivity and specificity of 90% and 76%, respectively. In conclusion, the presented prediction tree on the basis of cutoff values is easy to use and may help guide the management of patients investigated for CoA.

Disease-associated mutations in the actin-binding domain of filamin B cause cytoplasmic focal accumulations correlating with disease severity.

Dominant missense mutations in FLNB, encoding the actin-cross linking protein filamin B (FLNB), cause a broad range of skeletal dysplasias with varying severity by an unknown mechanism. Here these FLNB mutations are shown to cluster in exons encoding the actin-binding domain (ABD) and filamin repeats surrounding the flexible hinge 1 region of the FLNB rod domain. Despite being positioned in domains that bind actin, it is unknown if these mutations perturb cytoskeletal structure. Expression of several full-length FLNB constructs containing ABD mutations resulted in the appearance of actin-containing cytoplasmic focal accumulations of the substituted protein to a degree that was correlated with the severity of the associated phenotypes. In contrast, study of mutations leading to substitutions in the FLNB rod domain that result in the same phenotypes as ABD mutations demonstrated that with only one exception disease-associated substitutions, surrounding hinge 1 demonstrated no tendency to form actin-filamin foci. The exception, a substitution in filamin repeat 6, lies within a region previously implicated in filamin-actin binding. These data are consistent with mutations in the ABD conferring enhanced actin-binding activity but suggest that substitutions affecting repeats near the flexible hinge region of FLNB precipitate the same phenotypes through a different mechanism.

Qualitative grading of severity of lumbar spinal stenosis based on the morphology of the dural sac on magnetic resonance images.

STUDY DESIGN.: Retrospective radiologic study on a prospective patient cohort. OBJECTIVE.: To devise a qualitative grading of lumbar spinal stenosis (LSS), study its reliability and clinical relevance. SUMMARY OF BACKGROUND DATA.: Radiologic stenosis is assessed commonly by measuring dural sac cross-sectional area (DSCA). Great variation is observed though in surfaces recorded between symptomatic and asymptomatic individuals. METHODS.: We describe a 7-grade classification based on the morphology of the dural sac as observed on T2 axial magnetic resonance images based on the rootlet/cerebrospinal fluid ratio. Grades A and B show cerebrospinal fluid presence while grades C and D show none at all. The grading was applied to magnetic resonance images of 95 subjects divided in 3 groups as follows: 37 symptomatic LSS surgically treated patients; 31 symptomatic LSS conservatively treated patients (average follow-up, 2.5 and 3.1 years); and 27 low back pain (LBP) sufferers. DSCA was also digitally measured. We studied intra- and interobserver reliability, distribution of grades, relation between morphologic grading and DSCA, as well relation between grades, DSCA, and Oswestry Disability Index. RESULTS.: Average intra- and interobserver agreement was substantial and moderate, respectively (k = 0.65 and 0.44), whereas they were substantial for physicians working in the study originating unit. Surgical patients had the smallest DSCA. A larger proportion of C and D grades was observed in the surgical group. Surface measurementsresulted in overdiagnosis of stenosis in 35 patients and under diagnosis in 12. No relation could be found between stenosis grade or DSCA and baseline Oswestry Disability Index or surgical result. C and D grade patients were more likely to fail conservative treatment, whereas grades A and B were less likely to warrant surgery. CONCLUSION.: The grading defines stenosis in different subjects than surface measurements alone. Since it mainly considers impingement of neural tissue it might be a more appropriate clinical and research tool as well as carrying a prognostic value.

Role of CD4+CD25+ regulatory T cells in the antigen specific induction of tolerance "via" the nasal route

ABSTRACT Asthma is a complex inflammatory syndrome caused by environmental factors in predisposed individuals (atopics). Its severity correlates with the presence of activated T lymphocytes and eosinophils in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF). Induction of tolerance via the nasal route results in reduced recruitment of eosinophils into BALF upon challenge, inhibition of TH2 pro-inflammatory cytokine secretion and T cell hyporesponsiveness. Recently, CD4+CD25+ natural regulatory T cells (Treg) were proposed as key players in controlling the development of asthma and allergic disease. The objective of the present study is to investigate the role of CD4+CD25+ regulatory T cells in the mechanisms leading to tolerance in an established model of asthma. In this goal we depleted CD4+CD25+ T cells at different times during asthma and tolerance induction protocol in mice and looked at efficiency of tolerization (intranasal application of high dose of allergen) in the absence of natural Tregs. First, ovalbumin-sensitized mice were depleted of CD25+ T cells by intraperitoneal injection of anti-CD25 mAb (PC61) either for along-term (repeated injections of anti-CD25 from day 31 until the end of the protocol) or a short-term period (single injection of anti-CD25 before or after tolerance induction). We demonstrated that the long-term depletion of CD4+CD25+ T cells severely hampered tolerance induction (marked enhancement in eosinophil recruitment into BALF and a vigorous antigen specific T cell response to OVA upon allergen challenge) whereas transient depletions were not sufficient to do so. We then characterized T cell subsets by flow cytometry and observed that a large part of CD4+CD25+ T cells express Foxp3, an established marker of regulatory T cells. We also tested in-vitro suppressor activity of CD4+CD25+ T cells from tolerized mice by cell proliferation assay in coculture and observed a strong suppressive activity. Our data suggest that CD4+CD25+ T cells with regulatory properties play a crucial role in the induction of tolerance via the nasal route. The relationship between CD25+ natural Treg and inducible IL-10+ TRl-type Treg will have to be defined. RESUME L'asthme est un syndrome inflammatoire complexe provoqué par des facteurs environnementaux chez des individus génétiquement prédisposés (atopiques). Sa sévérité corrèle avec la présence des lymphocytes T activés et d'éosinophiles dans le lavage bronchoalvéolaire (BAL). L'induction de la tolérance par la voie nasale résulte en une diminution du recrutement des eosinophils dans le BAL, une inhibition de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires de type TH2 et de l'hypo-réponse des cellules T à l'allergène. Récemment, les cellules régulatrices «naturelles » de type CD4+CD25+ T (Tregs) ont été proposées comme acteurs essentiels dans le développement de l'asthme et de l'allergie. L'objectif de cette étude est d'étudier le rôle des cellules régulatrices CD4+CD25+ T dans les mécanismes menant à la tolérance dans un modèle établi d'asthme. Dans ce but nous avons déplété les cellules de CD4+CD25+ T à différents temps au cours du protocole d'induction d'asthme et de tolérance et nous avons regardé l'efficacité de l'induction de tolérance (application intranasale d'une dose importante d'allergène) en l'absence de Tregs. Dans un premier temps des souris sensibilisées à l'ovalbumine (OVA) ont été déplétées en cellules CD25+ T par l'injection intrapéritonéale d'anti-CD25 mAb (PC61) pour une longue période (injections répétées d'anti-CD25 du jour 31 jusqu'à la fin du protocole) ou pour une courte période (injection unique d'anti-CD25 avant ou après l'induction de tolérance). Nous avons démontré que la déplétion à long t erme des cellules de CD4+CD25+ T a empêché l'induction de tolérance (recrutement accru d'éosinophiles dans le BAL et une réponse vigoureuse des cellules T spécifiques de l'antigène après exposition à l'allergène) tandis des déplétions à court-terme n'ont pas cet effet. Nous avons ensuite caractérisé des sous-populations de cellules T par cytométrie de flux. Nous avons observé que la majorité des cellules CD4+CD25+ T expriment Foxp3, un marqueur établi des cellules régulatrices. Nous avons également examiné in vitro l'activité régulatrice des cellules T CD4+CD25+ issues de souris tolérisées. La prolifération de cellules T en coculture a démontré une forte activité suppressive des cellules CD4+CD25+. Nos données suggèrent que des cellules T CD4+CD25+ ayant des propriétés régulatrices jouent un rôle crucial dans l'induction de la tolérance par la voie nasale. Le rapport entre les cellules régulatrices naturelles CD4+CD25+ et les cellules régulatrices inductible de type TR1 I1-10+ devra être défini. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC L'asthme est une maladie inflammatoire des bronches, caractérisée par des crises de dyspnée (gêne respiratoire) témoignant d'une activation brutale des muscles bronchoconstricteurs, auxquelles s'associent un oedème et une hypersécrétion des muqueuses des voies aériennes ainsi qu'une importante production d'anticorps de l'allergie (IgE). Chez la plupart des enfants atteints et chez près de la moitié des adultes concernés par l'asthme, c'est une allergie à des substances présentes dans l'air environnant (acariens, pollens ou poils d'animaux) qui est à l'origine de la maladie. . Le traitement actuel de l'asthme repose d'une part sur le soulagement des symptômes grâce à des produits à base de stéroïdes ou des bronchodilatateurs. D'autre part, l'immunothérapie spécifique (aussi appelée désensibilisation) permet d'améliorer l'asthme et de «reprogrammer» le système immunitaire. C'est à ce jour, le seul moyen connu de faire régresser une allergie. Cependant l'immunothérapie prend beaucoup de temps (3 à 5 ans) et ne marche pas à tous les coups ni pour tous les antigènes. Il est donc important de mieux comprendre les mécanismes impliqués lors d'un tel traitement afin d'en améliorer l'efficacité. Af n de pouvoir investiguer en détail ces mécanismes des modèles d'immunothérapie ont été mis au point chez la souris. Notre étude se base sur un modèle d'asthme allergique chez la souris. Des souris sont rendues allergiques à l'ovalbumine (OVA) et présentent alors les caractéristiques majeures de l'asthme humain (recrutement de cellules inflammatoires dans les poumons, augmentation de la production d'IgE et de la résistance des bronches aux flux respiratoires). Ces souris asthmatiques une fois traitées par l'application nasale d'OVA (forme d'immunothérapie muqueuse) ne développent plus de réaction allergique lors d'une ré-exposition à l'allergène. Notre hypothèse est que cette «guérison» (tolérance) est liée à l'action de cellules (lymphocytes T CD4) dites «régulatrices» et caractérisées par le marqueur CD25. Pour le démontrer, nous avons éliminé ces cellules «régulatrices» CD25 de nos souris asthmatiques grâce à un anticorps monoclonal spécifique. Nous n'avons dès lors plus été en mesure d'induire une tolérance à l'allergène. Ceci suggère donc un rôle clé des cellules «régulatrices» T CD4+CD25+ dans la réussite de l'immunothérapie nasale dans notre modèle. Nos résultats n'excluent pas la participation d'autres cellules telles que les lymphocytes producteurs d'IL-10 (lymphocytes régulateurs induits). Le rôle respectif de ces sous-populations régulatrices devra être examiné dans les études à venir. Une meilleure maîtrise des mécanismes de régulation pourrait s'avérer cruciale pour améliorer les thérapies de l'asthme.

The interrater reliability of the pulmonary embolism severity index

RésuméLe PESI (Pulmonary Embolism Severity Index) est un score clinique pronostique s'appliquant à des patients présentant un diagnostic d'embolie pulmonaire. Notre objectif était de démontrer la reproductibilité de ce score entre différents médecins chez des patients présentant une embolie pulmonaire. Nous avons donc identifié, de façon prospective, des patients présentant une embolie pulmonaire nouvellement diagnostiquée aux urgences d'un Hôpital Universitaire (CHUV, Lausanne). Pour tous ces patients, le médecin assistant en charge ainsi que le chef de clinique superviseur ont individuellement collecté les différentes variables permettant d'établir le score selon le PESI. Ils ont, ensuite, de façon indépendante, classifié les patients dans 5 classes de risque (1-V) ainsi qu'en deux groupes à bas risque versus haut risque, respectivement les classes i-ll et les classes III à V.Nous avons examiné la reproductibilité des données entre deux groupes de médecins (médecins assistants vs chefs de clinique), pour chacune des variables constituant le PESI, pour le score total en points, pour l'attribution aux 5 classes de risque ainsi que pour la classification en deux groupes à haut risque versus bas risque. Cette évaluation de la reproductibilité des résultats obtenus par les différents médecins s'est basée sur le calcul du Kappa (K) ainsi sur les Coefficients de Corrélation Intra-classe (ICC).Parmi les 48 patients présentant une Embolie Pulmonaire inclus dans notre étude, les coefficients de reproductibilité entre médecins assistants et chefs de clinique étaient supérieurs à 0.60 pour 10 des 11 variables du PESI. La reproductibilité entre les 2 groupes de médecins, pour le total des points, pour l'attribution à une classe de risque I à V, ainsi que pour la classification en bas versus haut risque était presque parfaite.Nos résultats démontrent la haute reproductibilité du PESI, et appuient donc l'intérêt de son utilisation pour la stratification du risque chez des patients présentant une embolie pulmonaire.

Immunopathogenesis of Asthma and Atopic Diseases – The specific Role of a selected Panel of Genes in human T helper Cell Differentiation

T helper cell (Th) functions are crucial for proper immune defence against various intra- and extracellular pathogens. According to the specific immune responses, Th cells can be classified into subtypes, Th1 and Th2 cells being the most frequently characterized classes. Th1 and Th2 cells interact with other immune cells by regulating their functions with specific cytokine production. IFN, IL-2 and TNF- are the cytokines predominantly produced by Th1 cells whereas Th2 cells produce Th2-type cytokines, such as IL-4, IL-5 and IL-13. Upon TCR activation and in the presence of polarizing cytokines, Th cells differentiate into effector subtypes from a common precursor cell. IFN and IL-12 are the predominant Th1 polarizing cytokines whereas IL-4 directs Th2 polarization. The cytokines mediate their effects through specific receptor signalling. The differentiation process is complex, involving various signalling molecules and routes, as well as functions of the specific transcription factors. The functions of the Th1/Th2 cells are tightly regulated; however, knowledge on human Th cell differentiation is, as yet, fairly poor. The susceptibility for many immune-mediated disorders often originates from disturbed Th cell responses. Thus, research is needed for defining the molecular mechanisms involved in the differentiation and balanced functions of the Th cells. Importantly, the new information obtained will be crucial for a better understanding of the pathogenesis of immune-mediated disorders, such as asthma or autoimmune diseases. In the first subproject of this thesis, the role of genetic polymorphisms in the human STAT6, GATA3 and STAT4 genes were investigated for asthma or atopy susceptibility in Finnish asthma families by association analysis. These genes code for key transcription factors regulating Th cell differentiation. The study resulted in the identification of a GATA3 haplotype that associated with asthma and related traits (high serum IgE level). In the second subproject, an optimized method for human primary T cell transfection and enrichment was established. The method can be utilized for functional studies for the selected genes of interest. The method was also utilized in the third subproject, which aimed at the identification of novel genes involved in early human Th cell polarization (0-48h) using genome-wide oligonucleotide arrays. As a result, numerous genes and ESTs with known or unknown functions were identified in the study. Using an shRNA knockdown approach, a panel of novel IL-4/STAT6 regulated genes were identified in the functional studies of the genes. Moreover, one of the genes, NDFIP2, with a previously uncharacterized role in the human Th differentiation, was observed to promote IFN production of the differentiated Th1 cells. Taken together, the results obtained have revealed potential new relevant candidate genes serving as a basis for further studies characterizing the detailed networks involved in the human Th cell differentiation as well as in the genetic susceptibility of Th-mediated immune disorders.

Plant growth and leaf-spot severity on eucalypt at different CO2concentrations in the air

The objective of this work was to evaluate the effects of increased air-CO2 concentration on plant growth and on leaf-spot caused by Cylindrocladium candelabrumin Eucalyptus urophylla. Seedlings were cultivated for 30 days at 451, 645, 904, and 1,147 µmol mol-1 CO2 ; then, they were inoculated with the pathogen and kept under the same conditions for seven days. Increased CO2concentration increased plant height and shoot dry matter mass, and decreased disease incidence and severity. Stem diameter was not affected by the treatments. Increased concentrations of atmospheric CO2 favorably affect eucalypt growth and reduce leaf-spot severity.

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.