Défi nasal et sang total à la fumée de cigarette chez les patients atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC)

Introduction La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie respiratoire courante qui entraîne une morbidité et une mortalité généralisées, l'étude sur la charge mondiale de morbidité estimant que la BPCO est actuellement la sixième cause de décès dans le monde. Des décennies de tabagisme sont de loin le principal facteur contributif, ce qui provoque une gamme de troubles respiratoires; y compris la bronchite chronique, la bronchiolite obstructive, l'emphysème et la maladie vasculaire pulmonaire. Le traitement médical de la MPOC est en grande partie palliatif ; impliquant l'arrêt du tabac, l'utilisation de bronchodilatateurs inhalés et l'oxygénothérapie à long terme pour l'insuffisance respiratoire. Récemment, il a été reconnu que les fumeurs qui développent une MPOC présentent une amplification de l'inflammation par rapport aux « fumeurs en bonne santé » et qu'il est urgent de développer de nouveaux modèles de provocation pour évaluer pourquoi la MPOC se développe chez certains gros fumeurs.

Cigarette Smoke Nasal Challenge Model Le nez est une partie accessible du système respiratoire, à partir de laquelle il est possible d'obtenir des exsudats tissulaires et des brossages cellulaires de manière non invasive. Une revue complète de la vaste expérience de recherche clinique avec ces méthodologies nasales a récemment été publiée. Il y a aussi l'idée que les patients atteints de MPOC ont généralement une inflammation des voies respiratoires et des voies nasales, avec un type similaire d'infiltrat inflammatoire dans les voies respiratoires inférieures et supérieures. Dans la MPOC, l'inflammation implique principalement des neutrophiles et des macrophages, par opposition à l'augmentation des mastocytes et des éosinophiles caractéristiques de l'asthme.

Il est reconnu depuis longtemps qu'il existe une forte relation fonctionnelle et immunologique entre le nez et les bronches, notamment en termes de leucocytes infiltrants et de médiateurs inflammatoires lorsque l'on compare rhinite allergique et asthme allergique. Les voies respiratoires supérieures et inférieures ont un épithélium respiratoire apparenté et des réponses similaires au défi allergène.

Il a été démontré que les muqueuses nasales et bronchiques des fumeurs atteints de BPCO sont infiltrées de lymphocytes T CD8+ et de neutrophiles. Cela correspond à la présence de symptômes nasaux lors des exacerbations de la BPCO, et les taux d'IL-8 dans les expectorations et le nez sont corrélés dans la BPCO.

Afin d'échantillonner les exsudats nasaux pour les médiateurs inflammatoires allergiques, les méthodes classiques de lavage nasal sont celles décrites par Naclerio et al., la méthode de la piscine nasale de Greiff et al., et l'utilisation d'un cathéter de Foley par Grünberg et ses collègues. Le lavage est effectué avec une solution saline à des volumes compris entre 1 et 10 ml. La répétabilité et la validité de différentes méthodes de lavage nasal ont été comparées.

Tommy Sim et ses collègues ont développé l'utilisation de bandes de papier filtre, qui sont placées sur les cornets pour absorber les sécrétions nasales. La méthode du papier filtre nasal présente l'avantage de prélever directement les sécrétions nasales moins diluées et donc de capter des signaux protéiques inférieurs aux limites de détection du lavage nasal. La méthode de la matrice ou du papier filtre a été utilisée pour mesurer les chimiokines et les cytokines après NAC.

Des échantillons de cellules peuvent être obtenus à partir de la muqueuse nasale à l'aide de petites brosses à fil dentaire en nylon qui sont doucement tournées sur l'épithélium, puis les cellules attachées sont délogées dans une solution saline équilibrée. Il a été démontré que le brossage nasal peut être utilisé comme alternative à la biopsie nasale [24], tandis que les surnageants des brosses nasales peuvent être analysés pour la libération de cytokines [25]. Une méthode alternative consiste à utiliser des grattages de la muqueuse nasale à l'aide d'une curette en plastique (Rhinoprobe, Arlington Scientific, Utah). Le brossage et le raclage nasal provoquent une certaine gêne mais ne nécessitent pas d'anesthésie locale. La biopsie nasale est généralement réalisée à partir du bord inférieur du cornet inférieur par un spécialiste. Il s'agit d'une procédure traumatique qui nécessite une anesthésie locale soigneuse, mais un échantillon d'épithélium muqueux avec membrane basale et tissu sous-muqueux est obtenu.

La provocation nasale aux allergènes (NAC) est un avantage prouvé pour tester une nouvelle thérapie anti-inflammatoire pour la rhinite allergique et l'asthme.

La NAC présente des avantages par rapport à la provocation par allergènes inhalés car il est plus facile de recruter des sujets, elle est moins invasive et des échantillons de tissus répétés sont facilement obtenus. De petits nombres de patients peuvent recevoir même des doses uniques de thérapie, et les effets anti-inflammatoires et cliniques sur les réponses NAC ont été notés. En utilisant ces méthodes de provocation dans la phase II du développement de médicaments pour l'asthme et la rhinite allergique, il est possible de fournir une décision précoce et fiable "Go/No Go" avant de se lancer dans des études de phase III à grande échelle, à long terme et coûteuses.

Nous espérons développer un modèle de défi analogue pour la MPOC en évaluant les effets du défi nasal avec la fumée de cigarette.

Un défi majeur consiste à développer des modèles de pharmacologie clinique de phase IIa qui peuvent être utilisés pour évaluer les médicaments anti-inflammatoires en cours de développement pour la MPOC. Les réponses épithéliales et inflammatoires nasales à l'exposition à l'ozone ont été largement étudiées [31-39]. En effet, la BPCO est caractérisée par une inflammation chronique avec un déséquilibre des niveaux d'oxydants/antioxydants, et une inflammation systémique peut déclencher un stress oxydatif local induit par l'exercice.

Des essais cliniques de trois ans impliquant des milliers de patients ont montré que les corticostéroïdes inhalés n'affectent pas la perte accélérée de la fonction pulmonaire dans la MPOC. De plus, les essais de phase III en cours avec des inhibiteurs oraux de la phosphodiestérase de type 4 (PDE4) ne sont pas non plus convaincants, malgré les études initiales plus petites qui semblent prometteuses. Il existe clairement un besoin impérieux de développer des biomarqueurs non invasifs et des modèles de provocation clinique à utiliser dans les études de pharmacologie clinique de phase II pour permettre une évaluation fiable des effets de la thérapie anti-inflammatoire dans la MPOC.

L'utilisation de modèles de provocation nasale couplés à des biomarqueurs sensibles et à des paramètres cliniques pourrait peut-être être utilisée pour établir l'efficacité clinique de nouveaux médicaments pour la MPOC dans des études à petite échelle. De nouvelles thérapies ont le potentiel d'inhiber sélectivement divers types de cellules et des médiateurs particuliers impliqués dans diverses maladies inflammatoires. Nous pensons que la provocation nasale par allergènes présente des avantages par rapport à la provocation par inhalation : sécurité, répétition des prélèvements non invasifs.

À l'avenir, cela garantira que la provocation nasale jouera un rôle croissant dans l'évaluation de la pharmacologie clinique de la thérapie anti-inflammatoire. Des efforts importants sont en cours pour développer des modèles de provocation nasale pour imiter l'inflammation trouvée dans la MPOC, qui peuvent être utilisés dans l'évaluation pharmacologique clinique de nouveaux médicaments anti-inflammatoires.

Total Blood Challenge in vitro avec de la fumée de cigarette Nous stimulerons des échantillons de sang au laboratoire de manière in vitro avec un extrait de fumée de cigarette. L'extrait de fumée de cigarette est produit dans une sorbonne assurant la sécurité du personnel du laboratoire. La fumée de cigarette contient de nombreux composés toxiques, notamment des radicaux libres et des oxydants. Le milieu conditionné de la fumée de cigarette (CSCM) est fabriqué en faisant barboter la fumée de la combustion de cigarettes dans une solution saline tamponnée, et cela peut être utilisé pour stimuler les cellules in vitro. L'extrait de fumée de cigarette s'est avéré cytotoxique pour une lignée dérivée de cellules alvéolaires de type II et cet effet peut être bloqué par la N-acétyl cystéine, un piégeur d'oxydants. {Hoshino, Mio, et al. 2001 7463 /id}. Nous avons développé des méthodes d'évaluation de la régulation à la hausse des neutrophiles CD11b en réponse à la stimulation par des cytokines et des chimiokines. CD11b est un récepteur de surface cellulaire sur les leucocytes qui est mobilisé à partir des réserves intracellulaires lorsque les cellules sont stimulées. Le CD11b de surface peut être mesuré à l'aide d'anticorps marqués par fluorescence et d'une cytométrie en flux. Nous avons développé une méthode de stimulation du sang total avec CSCM qui produit une augmentation de 200% de la régulation positive de CD11b après incubation pendant 20 minutes. Cet effet est encore accru si le plasma est retiré du sang total avant la stimulation, et l'effet peut être partiellement inhibé par la présence de glutathion réduit. Il a été démontré que les patients atteints de MPOC et les fumeurs ont une capacité antioxydante réduite dans leur plasma. Notre objectif est de comparer les réponses des neutrophiles à la stimulation du CSCM dans le sang total et le sang lavé où le plasma a été retiré, afin de comparer la réactivité des neutrophiles entre les patients atteints de MPOC et les fumeurs et les éventuels effets antioxydants du plasma.

Aperçu des recherches prévues

Deux groupes appariés caractérisés de fumeurs atteints de MPOC et de fumeurs "en bonne santé" qui n'ont pas de maladie pulmonaire seront inscrits pour cette étude. Chaque groupe comprendra 8 sujets. Chaque sujet devra effectuer 2 visites à l'unité d'études cliniques du NHLI comme suit :

Visite 1 : Dépistage Au cours du dépistage, les candidats à l'étude seront pleinement informés de la nature de l'étude et des EI possibles. Les candidats doivent lire le formulaire de consentement et signer le document après que l'enquêteur a répondu à toutes les questions à la satisfaction du candidat. D'autres procédures ne peuvent commencer qu'après la signature du formulaire de consentement. Deux exemplaires originaux du formulaire de consentement éclairé seront signés par le sujet. Un formulaire de consentement original signé sera conservé par l'enquêteur et le deuxième original sera remis au candidat pour qu'il l'emporte chez lui.

Les candidats seront évalués pour l'entrée dans l'étude selon les critères d'inclusion et d'exclusion indiqués. Les procédures suivantes seront effectuées pour établir l'état de santé général de chaque candidat et ses qualifications pour l'inscription à l'étude :

• Obtenir un consentement éclairé écrit et signé
• Enregistrer l'historique des médicaments au cours des 30 derniers jours Enregistrer les antécédents médicaux, y compris le statut de fumeur
• Effectuer un examen physique du cœur, des poumons et du nez
• Test de grossesse pour les sujets féminins en âge de procréer
• Effectuer une spirométrie et tester la réversibilité
• Examiner les critères d'inclusion et d'exclusion

L'investigateur évaluera les résultats de tous les examens, y compris les tests de laboratoire clinique, et déterminera l'aptitude de chaque candidat à l'étude. Lorsque le sujet est apte à l'étude, un échantillon de sang (10 ml) sera prélevé pour un test de dépistage de sang total à la fumée de cigarette.

Visite 2 : Défi fumée nasale Chaque sujet sera autorisé à fumer au moins 5 cigarettes entre 9h et 21h la veille de la visite à l'unité, et les 7 jours précédents. Le jour de l'étude, il sera demandé à chaque patient de fumer une seule cigarette mais en expirant par le nez.

Suite à ce challenge cigarette, nous réaliserons les gestes suivants sur une durée de 8h (pré(x2), 1h, 2h, 3h, 4h,6h et 8h) :

1. Le lavage nasal consiste à laver le nez de 5 ml (une cuillère à café) de solution saline tiède. Cette solution est doucement passée d'une seringue à travers une "olive" creuse dans l'extrémité de la narine gauche. Le liquide n'entre pas dans les sinus ni ne descend à l'arrière du nez. Un total de 2 rinçages seront effectués à chaque point de temps.
2. Le papier filtre nasal se compose de bandes de papier de 7 mm x 30 mm qui sont délicatement placées à l'intérieur de l'extrémité de la narine droite. Ils y sont laissés jusqu'à 2 minutes jusqu'à ce qu'ils soient humides de sécrétions nasales.
3. Une canule sera insérée pour permettre de prélever du sang aux points de temps ci-dessus pour l'analyse sérique des cytokines et des chimiokines.
4. Test de grossesse pour sujets féminins en âge de procréer uniquement.

Dans le cadre de l'étude, les sujets seront informés des effets nocifs du tabagisme et informés de la nécessité d'arrêter de fumer. Les sujets se verront proposer des cours de tabagisme pour les aider à arrêter de fumer. Il est prévu que la journée d'étude sera fixée comme date d'abandon pour les sujets.