Des chercheurs de Harvard ont découvert que l’exercice peut améliorer la santé en activant les cellules Treg pour réduire l’inflammation musculaire et augmenter l’endurance. Bien que l’étude ait été menée sur des souris, elle indique que l’exercice régulier peut améliorer le fonctionnement du système immunitaire, ce qui suggère une méthode naturelle pour combattre l’inflammation.
L’exercice active les cellules immunitaires des muscles qui combattent l’inflammation et améliorent l’endurance.
Le lien entre l’activité physique et l’inflammation est un sujet de fascination scientifique depuis qu’une étude du début du XXe siècle a documenté une augmentation du nombre de globules blancs dans le sang des participants au marathon de Boston après la course.
Une étude récente de la Harvard Medical School, publiée dans la revue Immunologie scientifiquepeut offrir une explication moléculaire derrière cette observation vieille d’un siècle.
L’étude, réalisée chez la souris, suggère que les effets bénéfiques de l’exercice pourraient être induits, au moins en partie, par le système immunitaire. Cela montre que l’inflammation musculaire provoquée par l’effort mobilise les cellules T anti-inflammatoires, ou Tregs, qui améliorent la capacité des muscles à utiliser l’énergie comme carburant et améliorent l’endurance globale à l’exercice.
Connus depuis longtemps pour leur rôle dans la lutte contre l’inflammation aberrante liée aux maladies auto-immunes, les Tregs apparaissent désormais également comme des acteurs clés dans les réponses immunitaires de l’organisme pendant l’exercice, a indiqué l’équipe de recherche.
« Le système immunitaire, et en particulier le groupe des lymphocytes T, a un impact considérable sur la santé des tissus qui va au-delà de la protection contre les agents pathogènes et du contrôle du cancer. Notre étude démontre que le système immunitaire exerce des effets puissants à l’intérieur du muscle pendant l’exercice », a déclaré Diane Mathis, chercheuse principale de l’étude et professeure d’immunologie Morton Grove-Rasmussen à l’Institut Blavatnik du HMS.
Les souris ne sont pas des êtres humains et les résultats doivent encore 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 fondements moléculaires de l’exercice
Protéger de maladie cardiovasculaire, réduisant le risque de diabète, protégeant contre la démence. Les effets bénéfiques de l’exercice ne sont plus à démontrer. Mais comment l’exercice nous rend-il exactement en bonne santé ? La question intrigue les chercheurs depuis longtemps.
Les nouvelles découvertes surviennent dans le cadre d’efforts intensifiés pour comprendre les fondements moléculaires des exercices. Démêler l’implication du système immunitaire dans ce processus n’est qu’un aspect de ces efforts de recherche.
Les muscles des pattes arrière des souris dépourvues de cellules Treg (à droite) présentaient des signes évidents d’inflammation après un exercice régulier, par rapport à ceux des souris présentant des Treg intacts (à gauche). La recherche a montré que cette inflammation incontrôlée avait un impact négatif sur le métabolisme et la fonction musculaire. Crédit : Kent Langston/Mathis Lab, HMS
« Nous savons depuis longtemps que l’effort physique provoque une inflammation, mais nous ne comprenons pas pleinement les processus immunitaires impliqués », a déclaré Kent Langston, premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral au laboratoire Mathis. « Notre étude montre, à très haute résolution, ce que font les cellules T au niveau du site où se produit l’exercice, 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 différents organes tels que le cœur et les poumons. La nouvelle étude dévoile la cascade immunologique qui se déroule à l’intérieur du site réel d’effort : le muscle.
Héros des lymphocytes T et méchants alimentant l’inflammation
On sait que l’exercice provoque des dommages temporaires aux muscles, déclenchant une cascade de réponses inflammatoires. Il stimule l’expression des gènes qui régulent la structure musculaire, le métabolisme et l’activité des mitochondries, les minuscules centrales électriques qui alimentent le fonctionnement des cellules. Les mitochondries jouent un rôle clé dans l’adaptation à l’exercice en aidant les cellules à répondre à la demande énergétique accrue liée à l’exercice.
Dans la nouvelle étude, l’équipe a analysé ce qui se passe dans les cellules prélevées sur les muscles des pattes arrière de souris qui ont couru une fois sur un tapis roulant et d’animaux qui ont couru régulièrement. Ensuite, les chercheurs les ont comparées à des cellules musculaires obtenues à partir de souris sédentaires.
Les cellules musculaires des souris qui couraient sur des tapis roulants, que ce soit une fois ou régulièrement, présentaient des signes classiques d’inflammation : une plus grande activité des gènes qui régulent divers processus métaboliques et des niveaux plus élevés de produits chimiques qui favorisent l’inflammation, notamment l’interféron.
Les deux groupes présentaient des niveaux élevés de cellules Treg dans leurs muscles. Des analyses plus approfondies ont montré que dans les deux groupes, les Tregs réduisaient l’inflammation induite par l’exercice. Aucun de ces changements n’a été observé dans les cellules musculaires des souris sédentaires.
Cependant, les bénéfices métaboliques et de performance de l’exercice n’étaient apparents que chez les pratiquants réguliers, c’est-à-dire les souris qui couraient à plusieurs reprises. Dans ce groupe, les Tregs ont non seulement atténué l’inflammation et les dommages musculaires induits par l’effort, mais ont également modifié le métabolisme musculaire et les performances musculaires, ont montré les expériences. Cette découverte concorde avec les observations bien établies chez l’homme selon lesquelles une seule séance d’exercice n’entraîne pas d’amélioration significative des performances et qu’une activité régulière au fil du temps est nécessaire pour produire des bénéfices.
Des analyses plus approfondies ont 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 effrénée, marquée par l’accumulation rapide de cellules favorisant l’inflammation dans les muscles de leurs pattes arrière. Leurs cellules musculaires présentaient également des mitochondries remarquablement gonflées, signe d’une anomalie métabolique.
Plus important encore, les animaux dépourvus de Tregs ne se sont pas adaptés aux demandes croissantes d’exercice au fil du temps, comme le faisaient les souris avec des Tregs intacts. Ils ne tiraient pas les mêmes bénéfices de l’exercice pour l’ensemble de leur corps et leur capacité aérobique était diminuée.
Les muscles de ces animaux contenaient également des quantités excessives d’interféron, un facteur connu d’inflammation. Des analyses plus approfondies ont 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 empêché les anomalies métaboliques et amélioré la capacité aérobie chez les souris dépourvues de Treg.
« Le méchant ici est l’interféron », a déclaré Langston. « En l’absence de Tregs gardiens pour le contrer, l’interféron a causé 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 est devenu une cible alléchante pour les thérapies visant à réduire l’inflammation. Les Treg ont également attiré l’attention des scientifiques et de l’industrie en tant que traitements pour une gamme de conditions immunologiques marquées 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 propres défenses immunitaires de l’organisme, ont indiqué les chercheurs.
Des efforts sont en cours pour concevoir des interventions ciblant les Treg dans le contexte de maladies spécifiques à médiation immunitaire. Et tandis que les conditions immunologiques provoquées par une inflammation aberrante nécessitent des thérapies soigneusement calibrées, l’exercice est encore un autre moyen de contrer l’inflammation, ont indiqué les chercheurs.
« Nos recherches suggèrent qu’avec l’exercice, nous disposons d’un moyen naturel de stimuler les réponses immunitaires du corps afin de réduire l’inflammation », a déclaré Mathis. « Nous n’avons examiné que les muscles, mais il est possible que l’exercice stimule également l’activité des Treg ailleurs dans le corps. »
Les travaux ont été financés par Instituts nationaux de la santé accorde R01 AR070334, F32 AG072874 et F32 AG069363 ; et par la Fondation JPB.
