La migration des cellules dendritiques de la peau vers les vaisseaux lymphatiques dépend de l’heure de la journée. Cellules dendritiques de souris (vert) migrant dans les vaisseaux lymphatiques (rouge). Les vaisseaux sanguins sont en bleu. Crédit : © UNIGE – Christoph Scheiermann
Des scientifiques suisses et allemands montrent que l’activation du système immunitaire oscille tout au long de la journée, avec un pic juste avant le début de la journée.
Les horloges circadiennes, qui régulent la plupart des processus physiologiques des êtres vivants sur un rythme d’environ 24 heures, sont l’un des mécanismes biologiques les plus fondamentaux. En décryptant les mécanismes de migration cellulaire qui sous-tendent la réponse immunitaire, des scientifiques de l’Université de Genève (UNIGE), en Suisse, et de l’Université Ludwigs-Maximilians (LMU), en Allemagne, ont montré que l’activation du système immunitaire est modulée selon le moment de la journée. En effet, la migration des cellules immunitaires de la peau vers les ganglions lymphatiques oscille sur une période de 24 heures. La fonction immunitaire est la plus élevée dans la phase de repos, juste avant la reprise de l’activité – l’après-midi pour les souris, qui sont des animaux nocturnes, et tôt le matin pour les humains. Ces résultats, qui peuvent être lus dans la revue Immunologie naturelle, suggèrent que le moment de la journée doit éventuellement être pris en compte lors de l’administration de vaccins ou d’immunothérapies contre le cancer, afin d’augmenter leur efficacité.
Contrairement au système immunitaire inné, qui réagit immédiatement mais de manière non ciblée, le système immunitaire adaptatif construit une réponse à long terme spécifique à chaque agent infectieux. « Le système immunitaire adaptatif met des semaines à former une réponse spécifique à un agent pathogène donné. Cette réponse dure alors longtemps grâce à un mécanisme de mémoire cellulaire », explique Christoph Scheiermann, professeur au Département de pathologie et d’immunologie et au Centre de recherche sur l’inflammation de Genève (GCIR) de la Faculté de médecine de l’UNIGE, qui a dirigé cette recherche. . « C’est typiquement le mécanisme à l’œuvre lors d’une vaccination contre un virus, par exemple. »
Pour comprendre le rôle des rythmes circadiens sur l’activation immunitaire, les chercheurs se sont penchés sur la migration des cellules dendritiques de la peau vers le système lymphatique, l’un des piliers de la réponse immunitaire adaptative. Situées dans de nombreux organes périphériques, y compris la peau, les cellules dendritiques migrent à travers les vaisseaux lymphatiques vers les ganglions lymphatiques, où les antigènes sont présentés, afin de déclencher une réponse immunitaire contre un agent pathogène entrant.
Horloges synchronisées
Les scientifiques ont d’abord observé la capacité migratoire des cellules dendritiques chez des souris sauvages quatre fois par jour, puis chez des souris sans horloge interne fonctionnelle. « Pour que la migration cellulaire se déroule correctement, non seulement les cellules dendritiques mais aussi les cellules des vaisseaux lymphatiques doivent répondre à un rythme circadien », explique Stephan Holtkamp, alors chercheur au Centre biomédical de l’Université Ludwig-Maximilian et premier auteur de cet article. étudier. L’horloge circadienne doit donc être fonctionnelle des deux côtés du mécanisme : dans la cellule et dans son environnement. Sinon, les pics d’activité ne se produisent plus et le système immunitaire fonctionne continuellement au ralenti.
Les chercheurs ont ensuite répété leur expérience sur des cellules de peau humaine prélevées sur des patients à différents moments de la journée. « Nous avons identifié de nombreuses molécules, notamment des chimiokines, qui sont impliquées dans le processus migratoire et dont l’expression est régulée par des horloges circadiennes », précise Christoph Scheiermann. « Les mêmes molécules ont été retrouvées dans des cellules humaines et murines avec un rythme inversé correspondant aux habitudes de vie des deux espèces, nocturne pour les rongeurs, diurne pour l’homme. Cela confirme que ce rythme est régi par l’activité naturelle selon l’alternance du jour et de la nuit.
Stimuler le système immunitaire à un moment favorable
Des données supplémentaires indiquent également que si le système immunitaire est stimulé à différents moments de la journée, les mêmes oscillations apparaissent, avec un pic le matin. Mais pourquoi le système immunitaire est-il régi par un rythme oscillatoire ? « Les rythmes circadiens fonctionnent comme un système d’économie d’énergie pour utiliser au mieux les ressources énergétiques en fonction des besoins les plus immédiats. Serait-ce un moyen pour le système immunitaire d’être en alerte aux moments où le risque d’exposition à des agents pathogènes est le plus élevé, par l’ingestion de nourriture et/ou d’interactions sociales ? » De même, pourrions-nous être plus vulnérables aux agents pathogènes le soir et la nuit ? Impossible à dire pour le moment. Néanmoins, l’importance du rythme circadien sur le système immunitaire est à peine révélée et pourrait être d’une importance majeure tant pour la vaccination préventive que pour l’administration de thérapies anti-tumorales ou la gestion des maladies auto-immunes. L’équipe de Christoph Scheiermann va maintenant explorer plus en détail la toute première étape de la réponse immunitaire, lorsque l’agent pathogène ou le vaccin pénètre dans l’organisme.
Référence : « Les horloges circadiennes guident les cellules dendritiques dans les lymphatiques cutanés » par Stephan J. Holtkamp, Louise M. Ince, Coline Barnoud, Madeleine T. Schmitt, Flore Sinturel, Violetta Pilorz, Robert Pick, Stéphane Jemelin, Michael Mühlstädt, Wolf- Henning Boehncke , Jasmin Weber, David Laubender, Julia Philippou-Massier, Chien-Sin Chen, Leonie Holtermann, Dietmar Vestweber, Markus Sperandio, Barbara U. Schraml, Cornelia Halin, Charna Dibner, Henrik Oster, Jörg Renkawitz et Christoph Scheiermann, 18 octobre 2021, Immunologie naturelle.
DOI : 10.1038/s41590-021-01040-x
