Certains effets positifs de l’exercice pourraient être dus au système immunitaire, selon une étude

Le lien entre l’exercice et l’inflammation a captivé l’imagination des chercheurs depuis qu’une étude du début du 20e siècle a montré une augmentation du nombre de globules blancs dans le sang des coureurs du marathon de Boston après la course.

Une nouvelle étude de la Harvard Medical School a été publiée le 3 novembre. Immunologie scientifique pourrait fournir une explication moléculaire à cette observation vieille de plusieurs siècles.

L’étude, menée sur des souris, suggère que les effets bénéfiques de l’exercice pourraient être au moins partiellement contrôlés par le système immunitaire. Il montre que l’inflammation musculaire provoquée par l’exercice mobilise des actions anti-inflammatoires Cellules Tou Tregs, qui améliorent la capacité des muscles à utiliser l’énergie comme carburant et améliorent l’endurance globale à l’exercice.

Les Tregs sont connus depuis longtemps pour leur rôle dans la lutte contre l’inflammation anormale associée aux maladies auto-immunes et apparaissent désormais également comme des acteurs clés dans la réponse immunitaire de l’organisme pendant l’exercice, selon l’équipe de recherche.

Le système immunitaire, et en particulier le bras des lymphocytes T, a des effets considérables sur la santé des tissus qui vont au-delà de la protection contre les agents pathogènes et de la lutte contre le cancer. Notre étude montre que le système immunitaire a de forts effets sur les muscles pendant l’exercice.

Diane Mathis, chercheuse principale principale, professeur Morton Grove-Rasmussen d’immunologie à l’Institut Blavatnik du HMS

Les souris ne sont pas des êtres humains et les résultats doivent être reproduits dans d’autres études, préviennent les chercheurs. Cependant, l’étude constitue une étape importante vers la précision des changements cellulaires et moléculaires qui se produisent pendant l’exercice et confèrent des bienfaits pour la santé.

Comprendre les bases moléculaires de la formation

Protection contre les maladies cardiovasculaires, réduction du risque de diabète, protection contre la démence. Les effets curatifs de l’exercice sont bien connus. Mais comment l’exercice nous rend-il exactement en bonne santé ? La question a longtemps intrigué les chercheurs.

Les nouvelles découvertes surviennent dans le cadre d’efforts intensifiés pour comprendre les bases moléculaires de l’exercice. Élucider l’implication du système immunitaire dans ce processus n’est qu’un aspect de cet effort de recherche.

“Nous savons depuis longtemps que l’exercice provoque une inflammation, mais nous ne comprenons pas pleinement les processus immunitaires impliqués”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Kent Langston, chercheur postdoctoral au laboratoire Mathis. “Notre étude montre avec une très haute résolution ce que font les cellules T au point où le stress se produit, dans le muscle.”

La plupart des recherches antérieures sur la physiologie de l’exercice se sont concentrées sur le rôle des diverses hormones libérées pendant l’exercice et leurs effets sur divers organes tels que le cœur et les poumons. La nouvelle étude dévoile la cascade immunologique qui se produit au sein du site d’exposition réel – ; le muscle.

Héros des lymphocytes T et méchants inflammatoires

On sait que l’exercice endommage temporairement les muscles et déclenche une cascade de réactions inflammatoires. Il augmente l’expression des gènes qui régulent la structure musculaire, le métabolisme et l’activité des mitochondries, les minuscules centrales électriques qui remplissent la fonction de pile à combustible. Les mitochondries jouent un rôle clé dans l’adaptation à l’exercice en aidant les cellules à répondre aux demandes énergétiques plus élevées de l’exercice.

Dans la nouvelle étude, l’équipe a analysé ce qui s’est passé dans les cellules prélevées sur les muscles des pattes arrière de souris qui couraient une fois sur un tapis roulant et d’animaux qui couraient régulièrement. Les chercheurs les ont ensuite comparés à des cellules musculaires obtenues à partir de souris sédentaires.

Les cellules musculaires des souris qui ont couru une fois ou régulièrement sur des tapis roulants ont montré des signes classiques d’inflammation – ; une activité plus élevée dans les gènes qui régulent divers processus métaboliques et des niveaux plus élevés de produits chimiques qui favorisent l’inflammation, y compris l’interféron.

Les deux groupes présentaient des niveaux accrus de cellules Treg dans leurs muscles. Une analyse plus approfondie a montré que les Tregs réduisaient l’inflammation induite par l’exercice dans les deux groupes. Aucun de ces changements n’a été observé dans les cellules musculaires des souris sédentaires.

Cependant, les avantages métaboliques et de performance de l’entraînement n’étaient évidents que chez ceux qui s’exerçaient régulièrement – ; les souris qui avaient couru à plusieurs reprises. Dans ce groupe, les Tregs ont non seulement supprimé l’inflammation et les dommages musculaires induits par l’exercice, mais ont également modifié le métabolisme et les performances musculaires, ont montré les expériences. Ce résultat est cohérent avec des observations bien établies chez l’homme selon lesquelles une seule séance d’exercice ne produit pas d’amélioration significative des performances et qu’une activité régulière au fil du temps est nécessaire pour obtenir des bénéfices.

Une analyse plus approfondie a confirmé que les Tregs étaient effectivement responsables des avantages plus larges observés chez les sportifs réguliers. Les animaux dépourvus de Treg présentaient une inflammation musculaire non inhibée, caractérisée par l’accumulation rapide de cellules pro-inflammatoires dans les muscles des membres postérieurs. Leurs cellules musculaires présentaient également des mitochondries sensiblement enflées, signe d’un trouble métabolique.

Plus important encore, les animaux sans Treg ne se sont pas adaptés aux demandes croissantes d’entraînement au fil du temps, comme les souris avec des Treg intacts. Ils ne bénéficiaient pas des mêmes bienfaits corporels de l’exercice et avaient une capacité aérobique réduite.

Les muscles de ces animaux contenaient également des niveaux excessifs d’interféron, un déclencheur inflammatoire connu. Une analyse plus approfondie a révélé que l’interféron agit directement sur les fibres musculaires pour modifier la fonction mitochondriale et limiter la production d’énergie. Le blocage de l’interféron a permis d’éviter les troubles métaboliques et d’améliorer la capacité aérobie des souris dépourvues de Treg.

“Le méchant ici est l’interféron”, a déclaré Langston. “En l’absence de Tregs protecteurs pour contrecarrer cela, l’interféron a continué à causer des dommages incontrôlés.”

L’interféron est connu pour favoriser l’inflammation chronique, un processus qui est à l’origine de nombreuses maladies chroniques et affections liées à l’âge et qui est devenu une cible tentante pour les thérapies visant à réduire l’inflammation. Les Tregs ont également attiré l’attention des scientifiques et de l’industrie en tant que traitement d’un certain nombre de maladies immunologiques caractérisées par une inflammation anormale.

Les résultats de l’étude donnent un aperçu du fonctionnement interne des cellules derrière les effets anti-inflammatoires de l’exercice et soulignent son importance dans l’exploitation des défenses immunitaires de l’organisme, ont indiqué les chercheurs.

Des efforts sont en cours pour développer des interventions ciblant les Treg dans le contexte de maladies spécifiques à médiation immunitaire. Et tandis que les maladies immunologiques causées par une inflammation anormale nécessitent des thérapies soigneusement adaptées, l’exercice est un autre moyen de contrecarrer l’inflammation, ont indiqué les chercheurs.

“Nos recherches suggèrent qu’avec l’exercice, nous disposons d’un moyen naturel de renforcer la réponse immunitaire du corps et de réduire l’inflammation”, a déclaré Mathis. “Nous avons uniquement étudié les muscles, mais il est possible que l’exercice augmente également l’activité des Treg ailleurs dans le corps.”

Paternité, financement, divulgation

Les co-enquêteurs comprenaient Yizhi Sun, Birgitta Ryback, Bruce Spiegelman, Amber Mueller et Christophe Benoist.

Le travail a été financé par les subventions R01 AR070334, F32 AG072874 et F32 AG069363 des National Institutes of Health ; et de la Fondation JPB.