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Organisme bénéficiaire : Université Victor Segalen Bordeaux 2 (UB2)
Unité ayant effectué les travaux: Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire
Adresse : 146 rue Léo Saignat, 33076 Bordeaux Cedex
Responsables des travaux : Roger Marthan Date : 10/09/2005
Tel: [phone] ; Fax : [phone] ; e-mail : [e-mail]
Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les
effets des polluants atmosphériques sur les bronches
sensibilisées par des allergènes ou exposées à une
hypoxie chronique.
Molecular and cellular mechanisms involved in pollutant-
induced effects in bronchi sensitized by allergens or exposed to
chronic hypoxia
Programme PRIMEQUAL-PREDIT
Rapport de fin de contrat
Roger Marthan
N° de contrat Ademe : 0262019
Date du contrat : 10 septembre 2002
Durée du contrat : 32 mois
Confidentialité : NON
Ces travaux font suite au contrat : "Interactions entre polluants atmosphériques et
hyperréactivité bronchique et vasculaire pulmonaire : rôle d'affections préexistantes"
N° de contrat Ademe : 99 62 035

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Résumé
L'objectif général de la présente proposition de recherche qui faisait suite au contrat
n° 9962035 du programme PRIMEQUAL-PREDIT était d'étudier les mécanismes
cellulaires et moléculaires qui sont impliqués dans les interactions "pollution
intérieure" (sensibilisation aux allergènes) – pollution atmosphérique – maladie
bronchique préexistante.
 Le premier objectif spécifique concernait les mécanismes de la sensibilisation
aux allergènes. Un aspect majeur de la pollution intérieure est en rapport avec la
sensibilisation aux allergènes intérieurs et notamment aux acariens. Cette
sensibilisation aux acariens déclenche une réponse de l'organisme médiée par
les immunoglobulines de type E (IgE) qui peut s'accompagner du développement
d'une hyperréactivité bronchique et d'un asthme. Certains aspects de cette
sensibilisation peuvent être reproduits, in vitro, à l'aide de sérum riche en IgE et
de solutions d'allergènes majeurs d'acariens. Cette sensibilisation impliquant les
mastocytes bronchiques et les enzymes mastocytaires comme la tryptase, l'étude
a été focalisée sur les effets de la tryptase sur des bronches humaines isolées.
 Le second objectif spécifique concernait les effets des polluants atmosphériques
précédemment étudiés au laboratoire (ozone et aldéhydes) sur la libération
mastocytaire et les effets musculaires de la tryptase.
 Enfin, le dernier objectif spécifique concernait les mécanismes des interactions
entre les effets de l'hypoxie chronique sur les voies aériennes et ceux des
polluants atmosphériques avec une attention particulière pour le mécanisme de
la modification de sensibilité au calcium de l'appareil contractile. En effet, ces
variations de sensibilité au calcium de l'appareil contractile semblent jouer un rôle
déterminant dans de nombreuses situations physiologiques ou pathologiques qui
s'accompagnent de modifications de la contractilité musculaire lisse.
Au cours de la réalisation de ce contrat, l'objectif spécifique n° 1 a été complètement
atteint et les résultats ont fait l’objet d'une publication dans le FASEB Journal. Nos
résultats indiquent que la tryptase mastocytaire, en agissant sur un récepteur
spécifique présent à la surface du muscle bronchique active la sécrétion, par les

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cellules musculaires, de cytokines (notamment le TGF-1) qui attirent les mastocytes
vers ces cellules musculaires lisses (chimiotactisme). Il s'établit ainsi une boucle
d'auto-activation dans laquelle les mastocytes, par l'intermédiaire de la tryptase,
activent les cellules musculaires lisses qui, en retour, attirent d'autres mastocytes qui
pérennisent l'activation des cellules musculaires.
L'objectif spécifique n° 2 a été atteint pour un seul des 2 polluants proposés.
Nous avons montré que les aldéhydes (acroléine) potentialisent la libération de
tryptase par les mastocytes pulmonaires humains isolés. Ainsi, cette famille de
polluant pourrait contribuer à induire et maintenir la boucle d'auto-activation décrite
dans l'objectif n°1. Ces résultats, qui intègrent la description de la technique de
séparation des mastocytes pulmonaires humains, sont en cours de rédaction pour
publication.
Enfin, si des travaux faisant mention du soutien du contrat ont été conduit sur les
effets de l'hypoxie chronique, l'étude du mécanisme de l'effet des polluants (décrit au
cours de la réalisation du contrat précédent), objectif spécifique n°3, n'a pas été
abordé par manque de temps.
Les travaux réalisés au cours de ce contrat ont permis d'identifier certains des
éléments permettant un dialogue entre le mastocyte et la cellule musculaire lisse
bronchique. Il s'établit une boucle d’auto activation résultante d’une conséquence
majeure de la pollution ”intérieure”, la sensibilisation allergénique. Enfin, cette boucle
peut également être la cible de la pollution atmosphérique photo oxydante.

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Summary
The general aim of the present proposal that followed the grant n° 9962035 of the
PRIMEQUAL PREDIT program was to examine cellular and molecular mechanisms
implicated in the interaction between in door pollution (sensitization to allergens) -
outdoor pollution and pre-existing lung diseases.
The first specific objective concerned the molecular mechanisms of airway
sensitization to allergen. In previous studies, we found that this sensitization
implicated mast cells and mast cells derived enzymes such as tryptase. The
objective was thus to examine the effect of tryptase in human airway smooth muscle.
The second specific objective concerned the effect of pollutants previously
investigated in the laboratory (ozone and aldehydes) on mast cell release of tryptase.
The third specific objective concerned the interaction between chronic hypoxia and
the effect of pollutant with special attention to the calcium sensitivity of the contractile
apparatus of airway smooth muscle.
At completion of the proposal, specific objective n° 1 has been fully achieved. We
have shown that tryptase, via its specific receptor PAR-2 located at the site of the
human airway smooth muscle cell, causes smooth muscle secretion of cytokines
including TGF- leading to mast cell chemotaxis and further tryptase release thus
generating an auto activation loop. These results have been published in an article in
the FASEB Journal.
The specific objective n° 2 has been achieved for only one of the 2 proposed
pollutants. We have shown that aldehydes (i.e., acrolein) potentiate release of
tryptase by purified human lung mast cells. As a consequence, these pollutants may
re-enforce the auto-activation loop described above. The results that include the
technical aspect of human lung mast cell isolation are being submitted for
publication.
Finally, although studies acknowledging the present grant have been published in
the field of chronic hypoxia, the mechanism of the effect of pollutants under such
conditions has not yet been investigated because of lack of time.

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Sommaire
Liste des publications issues du contrat
Rapport
I. Rappel des objectifs
II. Méthodes
III. Résultats
IV. Discussion
V. Références
Conclusion
Annexe : Tirés – à - part des articles