Acronyme : POP - PCR
Titre : Etude pilote de l'intérêt de l'utilisation de la PCR multiplex pour le diagnostic de la colonisation per-opératoire comme élément prédictif de l'infection pulmonaire postopératoire en chirurgie thoracique

La pneumonie infectieuse postopératoire est un évènement fréquent, et est associée à une morbi-mortalité élevée, quel que soit la chirurgie considérée. En chirurgie thoracique, l’incidence de la pneumonie postopératoire (POP) est de 25%. L’un des facteurs de risque majeur de POP est l’existence d’une colonisation bronchique préopératoire (OR 2,44 ; IC 95% 1,45–4,11 dans la méta analyse de D’Journo et al).

Peu d’études se sont consacrées uniquement à la POP de chirurgie thoracique, alors que cette chirurgie en est la principale pourvoyeuse. Ce manque de données provient essentiellement de la difficulté à établir le diagnostic de POP en chirurgie thoracique. En effet, les critères diagnostiques habituels de pneumonie – signes fonctionnels respiratoires, fièvre, apparition d’un nouvel infiltrat radiologique, hyperleucocytose – ne sont pas ou peu applicables en post opératoire de chirurgie thoracique, et les scores diagnostiques cliniques tels que le CPIS (Clinical Pulmonary Infection Score) ne sont pas validés dans cette situation.

Seules 14% à 50% des POP sont documentées. Ce chiffre est expliqué par plusieurs facteurs : tout d’abord, la fragilité des patients de chirurgie thoracique ne permet pas la réalisation d’examens invasifs, les patients ayant le plus souvent de nombreuses comorbidités liées possiblement à une histoire carcinologique ou à un tabagisme sevré ou actif ; ensuite, la performance diagnostique des tests diagnostiques conventionnels est insuffisante, du fait notamment des difficultés de réalisation des prélèvements respiratoires et du défaut de sensibilité de ces tests.

Il semble important d’évaluer l’apport des tests diagnostiques moléculaires (PCR multiplex) dans ce contexte. En effet comparativement aux tests conventionnels, ils fournissent de meilleures performances (sensibilité, spécificité), par ailleurs non modifiées par l’exposition préalable à des antibiotiques. De tels tests pourraient être utiles pour analyser la relation microbiologiques entre colonisation bronchique préopératoire et infection postopératoire, et ainsi optimiser la prise en charge diagnostique et thérapeutique des POP.

De manière générale, les études récentes effectuées sur les techniques de PCR multiplex rapportent des performances diagnostiques très intéressantes pour le diagnostic microbiologique des pneumonies aigues communautaires (sensibilité de 87%; spécificité de 98%). En plus du gain important de sensibilité par rapport aux tests diagnostiques conventionnels, d’autres avantages sont mis en avant comme l’accessibilité de cette technologie innovante aux laboratoires polyvalents, la réduction du délai diagnostique et la rapidité du rendu des résultats aux cliniciens, l’absence de modification des performances diagnostiques malgré une antibiothérapie préalable, et les concepts encore en développement de charge bactérienne prédictive de la sévérité de l’infection et de détection de gènes de résistance.

Toutes ces avancées permettraient une meilleur prise en charge diagnostique et thérapeutique dans la pneumonie post opératoire de chirurgie thoracique.

En revanche la mesure de l’impact thérapeutique et pronostique de l’utilisation en routine de ces plateformes, comme nous cherchons à le faire dans notre étude, reste à démontrer.

En ce qui concerne la chirurgie thoracique, peu de données sont disponibles concernant l’intérêt des tests diagnostiques moléculaires au cours de la POP. Une étude récente ayant utilisé une technique de PCR 16S associée à une PCR CMV et EBV en peropératoire de chirurgie thoracique (sur lavage broncho alvéolaire et biopsie pulmonaire) suggère que la positivité de la PCR CMV est indépendamment associée à la survenue de complications infectieuses postopératoires. Ces résultats ne répondent pas aux interrogations en suspens, mais renforcent l’intérêt de la PCR dans cette situation. En effet, la détection pré/per-opératoire de certains pathogènes peut, même si ces derniers ne sont pas mis en évidence en post-opératoire, orienter vers un niveau d’immunosuppression favorisant la survenue de complications infectieuses post-opératoires, et modifier ainsi la prise en charge thérapeutique en isolant des populations de patients à risque.

• Décrire la relation microbiologique entre l’existence d’une colonisation bactérienne broncho pulmonaire per opératoire et la survenue d’une pneumonie post opératoire.
• Analyser l’apport de la PCR multiplex pour le diagnostic et le traitement de la pneumonie post opératoire
• Valider les facteurs prédictifs de pneumonie post opératoire décrits dans la littérature.

La chirurgie thoracique est une chirurgie majeure, concernant des patients âgés et ayant des comorbiditées. Elle est grevée de complications dans 30 à 40% des cas, parmi lesquelles les pneumonies postopératoires (POP) occupent une place prépondérante. La meilleure sélection des patients, le développement des techniques chirurgicales et des techniques d’anesthésie permettent une meilleure sélection des patients et une meilleure prise en charge, mais la morbi-mortalité des POP reste élevée.

Dans cette étude, nous proposons d’évaluer l’utilisation des tests diagnostiques moléculaires en péri-opératoire de chirurgie thoracique pour caractériser la relation microbiologique, qualitative et quantitative, entre colonisation bronchique et infection pulmonaire postopératoire. Si nous confirmons cette relation microbiologique, ces tests pourraient être utilisés en routine pour le diagnostic de POP. Les perspectives sont importantes, en termes d’identification des patients à risque de développer une pneumonie postopératoire selon la charge bactérienne sur les prélèvements per opératoires, et de prise en charge thérapeutique en guidant notamment le choix de l’antibiothérapie initiale de manière précoce et adaptée. Par l’amélioration de la prise en charge des pneumonies post opératoires grâce à l’utilisation de la PCR multiplex en routine, nous espérons potentiellement avoir un impact sur la morbi-mortalité de la pneumonie post opératoire en chirurgie thoracique.

L’identification des patients à risque et l’amélioration du traitement des POP (détection plus précoce, meilleure adapation des antibiotiques) pourraient également diminuer les coûts liés à la prise en charge de cette complication

1. Schussler O, Alifano M, Dermine H, Strano S, Casetta A, Sepulveda S, Chafik A, Coignard S, Rabbat A, Regnard JF. Postoperative pneumonia after major lung resection. Am J Respir Crit Care Med. 2006; 173:1161-9.
2. D’Journo XB, Rolain JM, Doddoli C, Raoult D, Thomas PA. Airways colonizations in patients undergoing lung cancer surgery. Eur J Cardio-Thorac Surg 2011; 40:309–19.
3. Zilberberg MD, Shorr AF. Ventilator-associated pneumonia: the clinical pulmonary infection score as a surrogate for diagnostics and outcome. Clin Infect Dis. 1 août 2010; 51 Suppl 1:S131-135.
4. Rosón B, Fernández-Sabé N, Carratalà J, Verdaguer R, Dorca J, Manresa F, et al. Contribution of a urinary antigen assay (Binax NOW) to the early diagnosis of pneumococcal pneumonia. Clin Infect Dis. 15 janv 2004;38(2):222‑6.
5. Gadsby NJ, Russell CD, McHugh MP, Mark H, Conway Morris A, Laurenson IF, et al. Comprehensive Molecular Testing for Respiratory Pathogens in Community-Acquired Pneumonia. Clin Infect Dis Off Publ Infect Dis Soc Am. 1 avr 2016;62(7):817‑23.

Acronyme : SoluSAS
Titre : Association entre la sévérité du syndrome d’apnées hypopnées du sommeil et les taux circulants de PD1 et PDL1 solubles

Des études récentes ont démontré que les patients pris en charge pour un Syndrome d'Apnées Hypopnées Obstructive du Sommeil (SAHOS) présentent à la fois une incidence mais aussi une mortalité par cancer accrues. Le développement de cancers pourrait être favorisé par la survenue d’épisodes répétés d’hypoxie-réoxygénation associées aux apnées. Des études récentes suggèrent que le SAHOS pourrait également favoriser le développement tumoral en provoquant un dérèglement immunitaire.

La réponse immunitaire est un phénomène complexe qui repose sur un équilibre entre les voies d’activation et d’inhibition de l’activité des lymphocytes T notamment. Une des voies inhibitrices majeures des cellules T est la voie du récepteur du « programmed cell death » (PD-1) et de son ligand (PD-L1) qui joue un rôle décisif dans le maintien de la quiescence des cellules T. L’activation de la voie de signalisation PD1/PD-L1 joue un rôle important dans la tolérance immunitaire de l’organisme vis à vis des cellules cancéreuses. Le SAHOS pourrait, via l’hypoxémie intermittente qu’il entraine, activer la voie PD1/PD-L1 et favoriser ainsi le développement tumoral. En effet, les patients SAHOS présentent une expression plus élevés de PD-1 et de PD-L1 au niveau des lymphocytes T CD8+ et des monocytes circulants respectivement, indépendamment de toute pathologie cancéreuse évolutive. L'activation de la voie PD-1/PD-L1 dans le SAHOS a été principalement démontrée au niveau des cellules immunitaires. Or, des études plus récentes décrivent une expression beaucoup plus ubiquitaire de PD-1/PD-L1 avec notamment un rôle de ces deux molécules à l'état soluble dans le plasma. L'impact du SAHOS et de sa sévérité sur les concentrations circulantes de PD-1/PD-L1 solubles n'est pas connu.

Nous souhaitons proposer une analyse de l’expression de PD-1 et PD-L1 solubles plasmatiques chez les patients pris en charge pour un SAHOS dans le laboratoire du sommeil du CHU d’Angers. Cette étude sera une étude ancillaire de l’étude ExoSAS qui a pour objectif l’analyse de l’impact des exosmes dans la dérégulation immunitaire associée au SAHOS.

L’activation de la voie PD-1/PDL-1 représente une découverte majeure dans la compréhension de la genèse et l’agressivité de nombreux cancers y compris le cancer broncho-pulmonaire et pourrait de ce fait être une piste thérapeutique prometteuse. L’implication de cette voie dans l’oncogenèse accrue associée au SAHOS est déjà suggérée. La mise en évidence d’une association entre les concentrations circulantes de PD-1/PD-L1 en ferait un biomarqueur de choix pour évaluer le risque oncologique associé au SAHOS.

Des études futures pourraient alors s’intéresser à l’impact du traitement du SAHOS sur ces exosomes PD-1/PD-L1 +.

L’objectif principal de cette étude est d’étudier la concentration de PD-L1 soluble chez des patients présentant un IAH≥15/h comparativement à des patients ayant un IAH

• Etudier la concentration de PD-1 soluble chez des patients présentant un IAH≥15/h comparativement à des patients ayant un IAH
• Evaluer l’association entre les concentrations circulantes de PD-1 et de PD-L1 solubles et les marqueurs de sévérité du SAHOS (IAH, index de désaturation)

Aucun bénéfice individuel n’est attendu.

L’activation de la voie PD-1/PD-L1 représente une découverte majeure dans la compréhension de la genèse et l’agressivité de nombreux cancers y compris le cancer broncho-pulmonaire et pourrait, de ce fait, être une piste thérapeutique prometteuse. L’implication de cette voie dans l’oncogenèse accrue associée au SAHOS est déjà suggérée.
La mise en évidence d’une association entre les concentrations circulantes de PD-1/PD-L1 et les marqueurs du SAHOS en ferait un biomarqueur de choix pour évaluer le risque oncologique associé au SAHOS.

1. Guilleminault C, Tilkian A, Dement WC. The sleep apnea syndromes. Annu Rev Med. 1976;27:465–84.
2. Young T, Palta M, Dempsey J, Skatrud J, Weber S, Badr S. The occurrence of sleep-disordered breathing among middle-aged adults. N Engl J Med. 1993 Apr 29;328(17).
3. Campos-Rodriguez F, Martinez-Garcia MA, Martinez M, Duran-Cantolla J, Peña M de la, Masdeu MJ, et al. Association between Obstructive Sleep Apnea and Cancer Incidence in a Large Multicenter Spanish Cohort. Am J Respir Crit Care Med. 2013 Jan 1;187(1):99–105.
4. Nieto FJ, Peppard PE, Young T, Finn L, Hla KM, Farré R. Sleep-disordered Breathing and Cancer Mortality. Am J Respir Crit Care Med. 2012 Jul 15;186(2):190–4.
5. Li L, Lu J, Xue W, Wang L, Zhai Y, Fan Z, et al. Target of obstructive sleep apnea syndrome merge lung cancer: based on big data platform. Oncotarget. 2017 Feb 16;8(13):21567–78.
6. Almendros I, Montserrat JM, Torres M, Dalmases M, Cabañas ML, Campos-Rodríguez F, et al. Intermittent hypoxia increases melanoma metastasis to the lung in a mouse model of sleep apnea. Respir Physiol Neurobiol. 2013 May 1;186(3):303–7.
7. Zhu X, Lang J. Soluble PD-1 and PD-L1: predictive and prognostic significance in cancer. Oncotarget. 2017 May 31;8(57):97671-97682.
8. Cubillos-Zapata C, Avendaño-Ortiz J, Hernandez-Jimenez E, Toledano V, Casas-Martin J, Varela-Serrano A, et al. Hypoxia-induced PD-L1/PD-1 crosstalk impairs T-cell function in sleep apnoea. Eur Respir J. 2017 Oct;50(4).
9. Boussiotis VA. Molecular and Biochemical Aspects of the PD-1 Checkpoint Pathway. N Engl J Med. 2016 Nov 3;375(18):1767–78.

Acronyme : CONvEX
Titre : Adaptation ventilatoire à l’exercice concentrique versus excentrique des patients présentant une BPCO sévère

La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie respiratoire chronique définie par le comité GOLD (Global initiative for chronic Obstructive Lung Disease) comme l’association de symptômes (dyspnée, toux et/ou expectoration) et d’une obstruction bronchique permanente. La prise en charge de la BPCO repose en grande partie sur la réhabilitation respiratoire basée sur un réentrainement à l’effort .

Malheureusement, la mauvaise tolérance au réentrainement des patients dont l’obstruction bronchique est sévère empêche la réalisation d’un exercice d’intensité suffisante et limite les bénéfices de la réhabilitation. L’exercice excentrique est une modalité qui induit une demande métabolique plus faible pour une intensité donnée que l’exercice classique, dit « concentrique ». L’exercice excentrique est donc supposé induire une réponse ventilatoire moindre comparé à l’exercice concentrique. Il est donc plausible que les patients atteints de BPCO sévère puissent réaliser un exercice excentrique d’une intensité suffisante pour qu’un bénéfice musculaire soit observé. Cependant, une étude récente réalisée chez des sujets sains a mis en évidence que pour un débit ventilatoire donné, l’exercice excentrique induit un régime ventilatoire plus « hyperpnéique » (fréquence respiratoire plus élevée et moindre volume courant) que l’exercice concentrique. L’hyperinflation dynamique constitue un des déterminants majeurs de la dyspnée à l’effort ; c’est un des principaux facteurs qui limitent le réentrainement à l’effort des patients atteints de BPCO sévère. Un mode ventilatoire « hyperpnéique », en réduisant le temps expiratoire, pourrait induire/majorer le phénomène d’hyperinflation dynamique et représenterait un effet indésirable de l’exercice excentrique chez ces patients.

Pour toutes ces raisons, notre objectif ici est de comparer les adaptations ventilatoires dans deux conditions d’exercice (excentrique vs. concentrique) effectués dans les deux cas sur cycloergomètre en position semi-couchée chez des patients porteurs de BPCO sévère. Chaque patient effectuera deux épreuves d’effort incrémentales (une excentrique et une concentrique) limitées par les symptômes. Chaque palier d’effort durera 3 minutes de façon à obtenir des conditions pseudo-stables permettant d’effectuer les différentes mesures.

A l’heure actuelle, les exercices de pédalage qui sont proposés aux patients BPCO sont pratiqués sous la forme d’exercices « concentriques ». L’exercice excentrique est pressenti comme prometteur chez les patients porteurs de BPCO sévère afin d’améliorer la tolérance à la réhabilitation respiratoire et ses bénéfices sur les capacités fonctionnelles.

Néanmoins, à la lumière des résultats observés chez les sujets sains, l’exercice excentrique pourrait être à l’origine d’un mode ventilatoire défavorable chez les patients atteints de BPCO sévère. Ceci pourrait remettre en question son utilisation dans cette population et mérite d’être approfondi par une étude comparative.

• Comparer l’adaptation ventilatoire entre deux modalités de pédalage sur cycloergomètre en position semi-couchée (concentrique vs. excentrique) chez des patients atteints de BPCO sévère.
• Comparer la distension dynamique à l’effort entre les deux modalités pédalage
• Comparer la mise en jeu des muscles quadriceps et biceps brachial entre les deux modalités de pédalage
• Comparer l’efficacité ventilatoire entre les deux modalités de pédalage
• Comparer la tolérance à l’exercice entre les deux modalités de pédalage

Ce travail est sans bénéfice individuel direct mais les retombées potentielles pour la prise en charge des patients sont importantes. En effet, la BPCO est une maladie fréquente, même dans sa forme sévère.
Le groupe Cochrane a clairement entériné le fait que l’efficacité de la réhabilitation respiratoire dans la BPCO n’était plus à démontrer : elle permet entre autres l’amélioration des capacités physiques et de la qualité de vie. Néanmoins, ce même groupe insiste sur la nécessité d’optimiser le contenu des programmes de réentraînement à l’effort dans les sous-groupes les moins répondeurs.
L’une des pistes explorées par notre équipe dans ce contexte est l’exercice excentrique.
S’il s’avère que le pédalage excentrique a un effet délétère sur l’adaptation ventilatoire comparé à la modalité de pédalage classique (concentrique), cela pourrait remettre en cause l’usage de cette nouvelle modalité pour cette population

Cette étude pourrait donc contribuer à orienter les futures recherches, soit vers l’exercice excentrique, soit vers d’autres modalités plus adéquates dans l’objectif d’optimiser le contenu proposé dans les programmes de réentrainement à l‘effort.

1. Alfarroba S, Rodrigues F, Papoila AL, Santos AF, Morais L. Pulmonary Rehabilitation in COPD According to Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease Categories. Respir Care. 12 juill 2016
2. Rugbjerg M, Iepsen UW, Jørgensen KJ, Lange P. Effectiveness of pulmonary rehabilitation in COPD with mild symptoms: a systematic review with meta- analyses. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 17 avr 2015;10:791‐801
3. Porszasz J, Emtner M, Goto S, Somfay A, Whipp BJ, Casaburi R. Exercise training decreases ventilatory requirements and exercise-induced hyperinflation at submaximal intensities in patients with COPD. Chest. oct 2005;128(4):2025‐34
4. Lechauve JB, Perrault H, Aguilaniu B, Isner-Horobeti ME, Martin V, Coudeyre E, et al. Breathing patterns during eccentric exercise. Respir Physiol Neurobiol. 1 oct 2014;202:53‐8

Acronyme : IPER-BAR-BPCO
Titre : Impact de la PERsistance pulmonaire BActéRienne dans la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO)

La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une pathologie respiratoire chronique inflammatoire marquée par des phases de stabilité ponctuées de phases d’exacerbations aiguës (EA), le plus souvent d’étiologie infectieuse. Haemophilus influenzae, Brahnamella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa peuvent être responsables d’EA. Chez les patients BPCO, la prévalence des infections au cours des EA est de de 20-30% pour H. influenzae, 10-15% pour B. catarrhalis, 10-15% pour S. pneumoniae et 4-15% pour P. aeruginosa.

Deux modèles se distinguent concernant l’évolution des infections bactériennes:

1. le premier décrit une EA suivie de l’élimination plus ou moins rapide de la bactérie,
2. le deuxième décrit une EA suivie de la persistance au long cours de la même souche bactérienne.

L’impact de la persistance des bactéries pathogènes, Haemophilus influenzae, Brahnamella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa, et la détermination de la colonisation chronique sur l’évolution clinique et la fréquence des EA de BPCO est peu décrit. Dans la BPCO, le diagnostic microbiologique classique d’infection bactérienne se base sur des cultures bactériologiques des expectorations (ECBC) avec un seuil de significativité de 107 UFC/ml.

Concernant les patients atteints de mucoviscidose, pour certaines bactéries, dont P. aeruginosa, l’infection à PA est diagnostiquée par des seuils de significativité plus bas sur les cultures bactériologiques des expectorations. De plus, la colonisation ou infection chronique se définit par plus de 50% des ECBC réalisés sur une année positif à P. aeruginosa. Dans la BPCO, l’intérêt de la détection des bactéries pathogènes décrites ci-dessus, en deçà des seuils biologiques classiques n’a jamais été démontrée.

L’originalité de cette étude pilote est d’étudier de façon prospective la présence au cours de l'EA sévère et la persistance à distance d’une EA de H. influenzae, B. catarrhalis, S. pneumoniae et P. aeruginosa au niveau pulmonaire chez des patients BPCO, en utilisant une approche culturomique complétée par une méthode PCR pour P. aeruginosa. Cela permettra d’évaluer la conséquence de la persistance bactérienne sur l’évolution clinique des patients.

Le caractère innovant de notre projet consiste à évaluer la possibilité de la présence de bactéries à un seuil inférieur aux seuils biologiques classiques dans les expectorations en utilisant (i) une approche de type culturomique pour la mise en culture des expectorations et (ii) une détection moléculaire spécifique de PA, plus sensible que la culture, qui permettront d’abaisser le seuil de détection par rapport aux méthodes habituellement utilisées. Les résultats de notre étude pourraient mener à terme à une modification des pratiques biologiques et cliniques.

1. Etudier l’apport des techniques de détection améliorées sur la détection de H. influenzae, B. catarrhalis, S. pneumoniae, et P. aeruginosa dans les prélèvements réalisés lors de la prise en charge initiale et lors du suivi des patients atteints de BPCO avec EA sévère prise en charge en hospitalisation.
2. Etudier la prévalence de la persistance de H. influenzae, B. catarrhalis, S. pneumoniae, et P. aeruginosa dans les prélèvements respiratoires de patients atteints de BPCO après une EA sévère à 6 semaines.
3. Etudier l’impact clinique de la persistance de H. influenzae, B. catarrhalis, S. pneumoniae, et P. aeruginosa dans les prélèvements respiratoires réalisés à 6 semaines sur l’évolution clinique à 6 mois de patients atteints de BPCO après traitement bien conduit d'une EA prise en charge en hospitalisation, notamment sur la fréquence des exacerbations.
4. Etudier la clonalité entre les souches bactériennes isolées dans les différents prélèvements respiratoires réalisés lors de la prise en charge initiale et lors du suivi des patients atteint de BPCO avec EA sévère prise en charge en hospitalisation.

Les résultats attendus sont l'évaluation de la fréquence de détection au cours de l'EA sévère et à distance de l'EA d'infection bactérienne sur analyse de l’expectoration, prenant en compte des seuils en en deçà des seuils biologiques classiques, qui pourrait induire une évolution clinique défavorable.

Ces résultats pourraient impliquer une modification des pratiques bactériologiques afin de détecter H. influenzae, B. catarrhalis, S. pneumoniae et P. aeruginosa même en deçà des seuils biologiques classiques (diminution des seuils de détection par approche culturomique et détection moléculaire sur prélèvement pour P. aeruginosa).

Une étude clinique randomisée de stratégie thérapeutique ayant pour but l’éradication de ces pathogènes pourrait être envisagée dans les suites de cette étude.

• Proposal of a quantitative PCR-based protocol for an optimal Pseudomonas aeruginosa detection in patients with cystic fibrosis Florence Le Gall, Rozenn Le Berre, Sylvain Rosec, Jeanne Hardy, Stéphanie Gouriou, Sylvie Boisramé-Gastrin, Sophie Vallet, Gilles Rault, Christopher Payan and Geneviève Héry-Arnaud. BMC Microbiology 2013 13:143.