En effectuant des expériences sur le nématode Caenorhabditis elegans, des chercheurs ont découvert que les horloges biologiques ou les rythmes circadiens des mères peuvent influencer la santé immunitaire de la progéniture. Les rythmes circadiens de ces mères permettaient de prédire avec précision la vulnérabilité aux infections des portées. Ce phénomène pourrait expliquer pourquoi certaines personnes réagissent différemment aux traitements malgré des similitudes génétiques.
Les réponses immunitaires aux infections et aux maladies varient entre les individus en raison de facteurs génétiques, épigénétiques et environnementaux (nutrition, mode de vie, exposition aux polluants, etc.). Cela signifie que certaines maladies peuvent se manifester de manière plus sévère chez certaines personnes par rapport à d’autres, indépendamment du fait que les symptômes et l’étiologie de ces maladies soient exactement les mêmes.
Ces variations, dites « hétérogénéités phénotypiques », subsistent même chez les individus génétiquement identiques (les jumeaux) ou nés de mêmes parents. Cependant, si les mécanismes régissant le système immunitaire sont bien documentés, la compréhension des différents facteurs de variabilité demeure incomplète. La compréhension de ces variabilités est notamment essentielle pour déterminer l’issue des infections et optimiser les stratégies thérapeutiques.
L’hétérogénéité phénotypique liée à l’immunité est bien étudiée chez certaines populations bactériennes, mais ses effets sur les organismes multicellulaires complexes sont moins bien définis. D’un autre côté, des études dédiées ont été réalisées sur des jumeaux humains, mais les résultats sont limités en raison des différences tout au long de la vie en matière d’exposition environnementale et de mode de vie.
Des chercheurs du MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas proposent d’explorer le phénomène chez C. elegans, un modèle de laboratoire bien étudié aux cycles de vie courts et faciles à contrôler. En particulier, l’équipe s’est concentrée sur les facteurs non héréditaires susceptibles d’influencer la réponse du système immunitaire aux infections. Les résultats de la recherche sont publiés le 1er janvier dans la revue Science Advances.
Résumé graphique de l’étude. © Jonathan Lalsiamthara et al.Un facteur non génétique influençant l’immunité
C. elegans vit naturellement dans des microenvironnements dynamiques tels que les végétaux en décomposition, le sol et le compost, avec d’importantes variations de température et d’humidité entre le jour et la nuit. En laboratoire, l’autofécondation et des conditions contrôlées permettent d’obtenir des populations isogéniques (partageant le même patrimoine génétique) présentant une variabilité génétique minimale. Ces vers ne vivent en outre en moyenne que deux à trois semaines, ce qui facilite leur observation.
D’autre part, les voies de l’immunité innée chez ces vers sont conservées et bien caractérisées. Des études ont également montré que les rythmes circadiens (ou horloges biologiques internes) influencent la fonction immunitaire chez divers organismes. C. elegans dispose d’un système de régulation temporelle apparenté à une horloge circadienne, mais son implication dans la fonction immunitaire de l’espèce n’a jusqu’ici pas été étudiée.
Pour explorer la question, les chercheurs de l’étude ont utilisé des marqueurs fluorescents pour détecter les biomarqueurs immunitaires du nématode avant et après une infection bactérienne. Ils ont constaté que, bien que presque identiques génétiquement, les vers pouvaient présenter des réponses immunitaires très différentes, même en grandissant au sein d’un même environnement.
Certains animaux présentaient une expression plus élevée d’un biomarqueur inflammatoire et étaient plus vulnérables aux infections. Fait intéressant : les rythmes circadiens maternels influençaient significativement les niveaux d’expression de ce biomarqueur chez la progéniture. En inhibant l’expression des gènes impliqués dans la régulation de cette horloge circadienne, l’effet a été éliminé, suggérant qu’il s’agit d’une source majeure de variabilité immunitaire.
« Ces résultats révèlent un mécanisme circadien susceptible d’entraîner des différences significatives dans l’évolution des infections, même en cas de profils génétiques et environnementaux similaires », a expliqué dans un communiqué du MD Anderson Cancer Center, Alejandro Aballay, docteur en génétique, professeur et doyen de l’École supérieure des sciences biomédicales de l’UTHealth Houston, qui a dirigé l’étude. « Cette régulation circadienne pourrait expliquer pourquoi des patients présentant des profils de risque comparables réagissent souvent très différemment à l’infection », a-t-il ajouté.
Bien que davantage de recherches soient nécessaires avant de pouvoir transposer ces résultats à l’humain, ils offrent un nouvel éclairage sur les facteurs non génétiques susceptibles d’influencer les réponses immunitaires individuelles. « Ces résultats mettent en évidence la variabilité immunitaire liée au rythme circadien comme une stratégie d’adaptation potentielle pour la résilience face aux infections », conclut l’équipe dans l’étude.