Effects Of Waterpipe Smoking On The Human Lung

par Yael Strulovici Barel (Strulovici)

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Ronald G Crystal.

  • Titre traduit

    Effets de la fumée de nargilé sur la santé du poumon


  • Résumé

    La Chicha qui sert à fumer du tabac parfumé est utilisé par des millions de personnes. Il y a peu de données sur les effets du chicha sur la santé, peu de régulation et les utilisateurs pensent que la chicha n’est ni addictif ni nocif. Nous avons émis l’hypothèse que la consommation même occasionnelle de la chicha chez le sujet jeune a des conséquences sur la biologie pulmonaire. Nous avons ainsi comparé 21 sujets jeunes fumeur occasionnel de Chicha à un groupe de 19 non fumeur apparié pour le sexe et l’ethnicité. Les premières anomalies chez le fumeur de cigarette étant présent au niveau des cellules pulmonaires nous avons évalué plusieurs paramètres : (1) taux plasmatique de carboxyhemoglobine (CO), (2) Score de toux et d’expectoration; (3) fonction pulmonaire; (4) Métabolites présent dans les fluides des voies respiratoires basses (ELF); (5différences cellulaires et de transcriptome des petites voies aériennes (6) composition cellulaire des lavages broncho-alvéolaires (7) le transcriptome et (9) niveau des microparticules endothéliales circulantes. Le groupe d’étude montrait des anomalies dans tous les paramètres étudiés. Comparé au groupe contrôle les fumeurs avaient plus de toux et d’expectoration, un niveau de CO plus élevé, une diminution de la capacité de diffusion du CO , des anomalies du profil métabolique des fluides alvéolaires, une augmentation des cellules sécrétoires et intermédiaires et une diminution des cellules ciliées et basales, des anomalies du transcriptome des cellules pulmonaires et de macrophages alvéolaires et une augmentation des microparticules endothéliales.LA capacité de diffusion du monoxyde de carbone qui est un paramètre lié à l’emphysème et aux pathologies des petites voies pulmonaires était affectée par l’utilisation de la chicha. Nos précédentes études avaient montré que chez les sujets fumeurs de cigarette la réduction de la capacité de diffusion malgré une spirométrie normale était associée à un risque de développer un BPCO. Nous avons ainsi évalué le risque de développer une BPCO chez le sujet fumeur avec spirométrie normale par des scanners haute résolution comparant des groupes avec capacité de diffusion diminuée (46) et normale (59). La réduction de la capacité de diffusion était associée à un risque élevé de développer une BPCO dans les 4 ans.Par ailleurs les niveaux plasmatiques des microparticules endothéliales totales et apoptotiques était élevé dans le groupe d’étude. Dans une étude chez les sujets fumeurs de cigarette, nous avons comparé des non fumeurs (28) à des fumeurs sains (61) et des fumeurs BPCO (49) sur un an. Nous avons montré que le niveau de microparticules endothéliales apoptotiques étaient élevé en continu chez les sujets fumeurs sains et avec BPCO. Un sous groupe des fumeurs sains (17) et BPCO (18) a accepté d’arrêter de fumer. 12 mois après l’arrêt de la cigarette le niveau des microparticules endothéliales totale et apoptotique était retourné à la normale pour les fumeurs sains mais restait élevé chez les fumeurs BPCO. Ainsi le niveau élevé de ces microparticules indiquait des lésions persistantes et irréversibles des capillaires pulmonaires et pourrait servir à évaluer les fumeurs de chicha au long cours.Au total, l’utilisation occasionnelle de chicha chez le sujet jeune a des conséquence clinique et biologique pulmonaire en relation avec une diminution de la capacité de diffusion. Certaines anomalies mises en évidence dans notre étude (diminution de la capacité de diffusion, Microparticules endothéliales) pourraient prédire la survenue de maladies pulmonaires chroniques obstructives.


  • Résumé

    Waterpipe, an instrument for smoking fruit-flavored tobacco, is used by millions of people worldwide. There is limited data on the health effects of waterpipe smoking, and no regulations to its use. We hypothesized that even young, light-use waterpipe smokers have abnormalities relevant to lung health. Based on the knowledge that the first abnormalities associated with cigarette smoking are in lung cells long before there are clinical abnormalities, we compared young, light-use waterpipe smokers to nonsmokers, using a variety of lung-related parameters, including: blood carboxyhemoglobin (CO) levels; cough and sputum scores; lung function; metabolites present in lower respiratory tract epithelial lining fluid (ELF); cell differentials and transcriptome of small airway epithelium (SAE); cellular composition of ELF; transcriptome of alveolar macrophages (AM); and levels of total and apoptotic endothelial microparticles (EMPs). Light-use waterpipe smokers displayed abnormalities in all parameters assessed. Compared to nonsmokers, waterpipe smokers had more cough and sputum, higher CO levels, reduced diffusing capacity for carbon monoxide (DLCO), abnormal ELF metabolome profile, increased proportions of SAE secretory and intermediate cells, reduced proportions of SAE ciliated and basal cells, markedly abnormal SAE and AM transcriptomes, and elevated levels of total and apoptotic EMPs.DLCO, a lung function parameter linked to emphysema and small airway disease, was affected by light-use waterpipe smoking. The relevance of this comes from our studies that demonstrated, in a separate cohort of cigarette smokers with normal spirometry, that reduced DLCO predicted a high risk for developing chronic obstructive pulmonary disease (COPD), a leading cause of death worldwide. We assessed the risk for developing COPD, a clinical disorder characterized by a mixture of small airway disease and parenchymal destruction (emphysema), with a serial lung function in cigarette smokers with normal spirometry and no emphysema as assessed by HRCT, by comparing smokers with reduced DLCO vs normal DLCO. Despite having normal spirometry, cigarette smokers with reduced DLCO were at significantly higher risk for developing COPD within <4 years compared to those with normal DLCO i.e., the DLCO can be used to identify smokers at high risk for developing COPD, and could be a unique parameter in future studies to assess waterpipe smokers over time.Plasma levels of total and apoptotic EMPs, indicative of pulmonary capillary endothelial apoptosis, were elevated in light-use waterpipe smokers. The possible importance of this observation was highlighted by a parallel study, where we assessed the stability and reversibility of EMP levels in nonsmokers, healthy cigarette smokers and COPD cigarette smokers at 4 time points over a period of 1 year. The levels of total and apoptotic EMPs remained high with continuous smoking in healthy and COPD cigarette smokers. A subset of the healthy cigarette smokers and COPD cigarette smokers agreed to quit smoking. Following smoking cessation for 1 year, total and apoptotic EMP levels returned to normal nonsmoker levels in healthy cigarette smokers but remained abnormally high in COPD cigarette smokers. High levels of circulating and apoptotic EMPs are indicative of persistent and irreversible destruction of pulmonary capillaries and may be another unique parameter to assess waterpipe smokers over time.In summary, young, light-use waterpipe smokers have a number of lung clinical and biologic abnormalities compared to nonsmokers, including reduced DLCO, found to predict high risk for developing COPD in cigarette smokers, and elevated plasma levels of total and apoptotic EMPs, a marker of alveolar destruction, shown to be persistent and irreversible in COPD cigarette smokers despite smoking cessation. Together, these studies suggest that even light-use waterpipe smokers may be at risk for developing lung disease.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.