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Pourquoi les infections des voies respiratoires supérieures sont plus fréquentes à des températures plus froides

Des scientifiques découvrent une explication biologique

Par RYAN JASLOW, Mass Eye and Ear Communications, 5 décembre 2022  (on-line)

Des chercheurs de la Harvard Medical School de Mass Eye and Ear, avec des collègues de la Northeastern University, ont découvert une réponse immunitaire, liée à l’immunité innée, auparavant non identifiée à l'intérieur du nez, qui combat les virus responsables des infections des voies respiratoires supérieures. Des tests supplémentaires ont révélé que cette réponse protectrice est inhibée à des températures plus froides, ce qui rend une infection plus susceptible de se produire.

La nouvelle étude, publiée le 6 décembre dans le Journal of Allergy and Clinical Immunology, propose le premier mécanisme biologique pour expliquer pourquoi les cas de rhume, de grippe et de COVID-19 sont plus susceptibles de grimper pendant les saisons plus froides, selon les auteurs. 

"Conventionnellement, on pensait que la saison du rhume et de la grippe se produisait pendant les mois les plus froids parce que les gens sont davantage coincés à l'intérieur où les virus en suspension dans l'air pourraient se propager plus facilement", a déclaré Benjamin Bleier, professeur agrégé HMS de chirurgie oto-rhino-laryngologique à Mass Eye and Ear et directeur de l'étude.

"Notre étude, cependant, indique une cause fondamentale biologique de la variation saisonnière des infections virales des voies respiratoires supérieures que nous voyons chaque année, démontrée très récemment tout au long de la pandémie de COVID-19."

Défense de première ligne dans le nez

Le nez est l'un des premiers points de contact entre l'environnement extérieur et l'intérieur du corps, et en tant que tel, un point d'entrée probable pour les agents pathogènes responsables de maladies.

Les agents pathogènes sont inhalés ou déposés directement (par exemple par les mains) à l'avant du nez où ils se frayent un chemin à travers les voies respiratoires et dans le corps, infectant les cellules, ce qui peut entraîner une infection des voies respiratoires supérieures. La façon dont les voies respiratoires se protègent contre ces agents pathogènes a longtemps été mal comprise.

C'est jusqu'à ce qu'une étude menée en 2018 par Bleier et Mansoor Amiji, professeur émérite de sciences pharmaceutiques à la Northeastern University, découvre une réponse immunitaire innée déclenchée lorsque des bactéries sont inhalées par le nez.

Les cellules à l'avant du nez ont détecté les bactéries, puis ont libéré des milliards de minuscules sacs remplis de liquide appelés vésicules extracellulaires, ou VE, dans le mucus pour entourer et attaquer les bactéries. Bleier, directeur de la recherche translationnelle en oto-rhino-laryngologie à Mass Eye and Ear, compare la libération de cet essaim de VE à « donner un coup de pied dans un nid de frelons ».

L'étude de 2018 a également montré que les VE transportent des protéines antibactériennes protectrices à travers le mucus de l'avant du nez vers l'arrière le long des voies respiratoires, ce qui protège ensuite les autres cellules contre les bactéries avant qu'elles ne pénètrent trop loin dans le corps.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont cherché à déterminer si cette réponse immunitaire était également déclenchée par des virus inhalés par le nez, qui sont à l'origine de certaines des infections des voies respiratoires supérieures les plus courantes.

Test du mécanisme de lutte contre les virus

Dirigés par le premier auteur de l'étude, Di Huang, chercheur HMS en oto-rhino-laryngologie à Mass Eye and Ear, les chercheurs ont analysé comment les cellules et les échantillons de tissus nasaux prélevés dans le nez de patients ayant subi une intervention chirurgicale et de volontaires sains ont répondu à trois virus : un seul coronavirus (note perso : un des 4 coronavirus de rhume déjà connu, OC43, le dernier apparu des qu’âtres, semble-t-il vers 1890) et deux rhinovirus qui causent le rhume.

Ils ont découvert que chaque virus déclenchait la production d’une nuée de VE à partir des cellules nasales, bien qu'utilisant une voie de signalisation différente de celle utilisée pour combattre les bactéries.

Les chercheurs ont également découvert un mécanisme en jeu dans la réponse contre les virus. Lors de leur libération, les VE ont agi comme des leurres, transportant des récepteurs auxquels le virus se lierait au lieu des cellules nasales.

"Plus il y a de leurres, plus les VE peuvent éponger les virus dans le mucus avant que les virus n'aient une chance de se lier aux cellules nasales, ce qui supprime l'infection", a déclaré Huang, qui est également chercheur à Northeastern

Les chercheurs ont ensuite testé comment des températures plus froides affectaient cette réponse, ce qui est particulièrement pertinent dans l'immunité nasale étant donné que la température interne du nez dépend fortement de la température de l'air extérieur qui y est inhalé.

Ils ont pris des volontaires sains dans un environnement à température ambiante (environ 23°C) et les ont exposés à des températures de 4°C pendant 15 minutes et ont constaté que la température à l'intérieur du nez avait chuté d'environ 5°C. Ils ont ensuite appliqué cette réduction de température aux échantillons de tissus nasaux. et observé une réponse immunitaire diminuée.

La quantité de vésicules extracellulaires (VE) sécrétées par les cellules nasales a diminué de près de 42 % et les protéines antivirales des VE ont également été altérées.

"Combinés, ces résultats fournissent une explication mécanistique de la variation saisonnière des infections des voies respiratoires supérieures", a déclaré Huang.

Potentiel thérapeutique

Les études futures viseront à reproduire les résultats avec d'autres agents pathogènes. Les études pourraient se dérouler sous forme de challenge (provoquer volontairement l’exposition à l’agent pathogène), où un modèle animal ou humain est exposé à un virus et sa réponse immunitaire nasale est mesurée.

À partir de leurs découvertes récentes, les chercheurs peuvent également imaginer des moyens par lesquels des  voies thérapeutiques peuvent induire et renforcer la réponse immunitaire innée du nez. Par exemple, une thérapie médicamenteuse, telle qu'un spray nasal, pourrait être conçue pour augmenter le nombre de vésicules extracellulaires dans le nez ou les récepteurs les récepteurs liés à la paroi de ces vésicules.

"Nous avons découvert un nouveau mécanisme immunitaire dans le nez qui est constamment bombardé, et avons montré ce qui compromet cette protection", a déclaré Amiji. "La question est maintenant de savoir comment exploiter ce phénomène naturel et recréer un mécanisme défensif dans le nez et renforcer cette protection, en particulier pendant les mois les plus froids."

Article original : Di Huang et al., Cold exposure impairs extracellular vesicle swarm–mediated nasal antiviral immunity, J. Allergy Clin Immunol, 6 décembre 2022
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