Pourquoi semblons-nous toujours attraper un rhume ou une grippe par temps froid ? Une nouvelle étude explique

Le nez : Une passerelle pour les virus ?

Des études antérieures de l’auteur actuel ont montré que l’un des composants de la réponse immunitaire contre les virus respiratoires implique la libération d’essaims de particules liées à la membrane appelées vésicules extracellulaires (VE) par les cellules qui tapissent la cavité nasale.

Les véhicules électriques sont des particules liées à la membrane qui peuvent transporter une cargaison d’ADN, d’ARN et de protéines et sont libérées par la plupart des types de cellules, et aident à produire une réponse antivirale. Les miARN, un type d’ARN, ne codent pas pour des protéines mais peuvent réguler l’expression de gènes cibles.

Dans le nez, les véhicules électriques peuvent empêcher les virus de se lier aux cellules non infectées ou de transférer leur cargaison aux cellules non infectées et de moduler leur réponse immunitaire.

Dans l’étude actuelle, les températures hivernales ont entraîné des températures plus basses – de 37 degrés Celsius à 32 degrés Celsius – dans la cavité nasale, ce qui a affaibli cette réponse immunitaire.

Plus précisément, cette baisse de température de 5 degrés à l’intérieur de la cavité nasale a atténué la libération d’EV et la réponse antivirale médiée par ces EV, expliquant la susceptibilité accrue aux rhumes en hiver.

L’auteur principal de l’étude, le Dr Benjamin Bleier, professeur agrégé d’oto-rhino-laryngologie à la Harvard Medical School, a déclaré Nouvelles médicales aujourd’hui: « Nous avons constaté que cette baisse réduisait considérablement cette réponse immunitaire innée dans le nez, diminuant non seulement la quantité de vésicules extracellulaires qui pullulaient au virus mais leur qualité. Cette réponse réduite peut rendre le virus plus capable à la fois de coller et d’infecter les cellules nasales, où elles peuvent ensuite se diviser et provoquer l’infection.

« Nous pensons que ces découvertes offrent l’une des premières véritables explications mécanistes et biologiques de la raison pour laquelle les gens sont plus susceptibles d’attraper des rhumes et d’autres virus qui provoquent des infections des voies respiratoires supérieures par temps plus frais. »
— Dr Benjamin Bleier

Températures plus fraîches et réponse immunitaire

Précédent études ont montré que les infections des voies respiratoires supérieures, y compris les Rhume et grippesont plus fréquents pendant les saisons froides.

Cela a été attribué à l’augmentation de la transmission des virus des voies respiratoires supérieures due à changements dans la température et l’humidité et le comportement humain, comme passer plus de temps à l’intérieur.

Cependant, des études plus récentes suggèrent que les températures froides pourraient atténuer la réponse immunitaire déclenchée par les voies respiratoires supérieures à ces virus, entraînant une sensibilité accrue aux infections.

En raison de sa proximité avec l’environnement extérieur, la cavité nasale est plus sensible aux changements de température ambiante que le reste du corps, y compris les poumons.

Une étude précédente rapportait que rhinovirusla cause la plus fréquente d’infections des voies respiratoires supérieures, peut se répliquer plus efficacement à des températures plus basses dans la cavité nasale qu’à des températures plus élevées.

L’étude a également rapporté que les cellules infectées qui tapissent la cavité nasale produisaient une réponse immunitaire plus modérée à 33 degrés Celsius qu’à 37 degrés Celsius.

Cependant, les mécanismes liant les modifications des facteurs environnementaux à une susceptibilité accrue au rhume ne sont pas bien compris.

Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné plus en détail comment les changements de température pouvaient moduler la réponse immunitaire déclenchée par les voies respiratoires supérieures.

Rôle des vésicules extracellulaires

La cavité nasale est tapissée de la muqueuse nasale ou membrane muqueuse qui sécrète du mucus. La muqueuse nasale est le premier site de contact avec les microbes respiratoires inhalés et joue un rôle essentiel dans la protection contre les infections.

La muqueuse nasale peut empêcher physiquement l’entrée des microbes ainsi que sécréter des molécules aux propriétés antimicrobiennes dans le mucus.

Les cellules épithéliales nasales, qui font partie de la membrane muqueuse, expriment également à leur surface des récepteurs de type péage (TLR), qui peuvent activer la réponse immunitaire innée.

La réponse immunitaire innée est la première ligne de défense contre les agents pathogènes et est non spécifique. Les TLR peuvent reconnaître des modèles structurels dans des toxines ou des protéines microbiennes et déclencher une réponse immunitaire en stimulant la production de protéines immunitaires.

Dans des études antérieures, les auteurs de la recherche actuelle ont montré que l’activation de TLR4, un type de récepteur de type péage activé par des toxines bactériennes, peut stimuler la libération d’un essaim de véhicules électriques.

Dans leurs recherches, ils ont découvert que l’activation des récepteurs de type péage entraînait la libération d’EV qui déclenchaient une réponse défensive contre les bactéries pathogènes.

Ces véhicules électriques peuvent transporter des protéines capables de se lier et de neutraliser les microbes. De plus, ils peuvent faire don de leur cargaison à des cellules voisines ou plus éloignées pour améliorer la réponse immunitaire.

Effets antiviraux

Les auteurs de l’étude ont d’abord caractérisé le rôle des véhicules électriques produits lors de l’activation des TLR dans la médiation d’une réponse immunitaire contre les virus respiratoires.

Ils ont mené ces expériences en utilisant des cellules épithéliales nasales humaines cultivées en laboratoire.

Pour examiner si les véhicules électriques sont libérés en réponse aux virus respiratoires, les chercheurs ont stimulé le TLR3, un récepteur de type péage qui est spécifiquement activé par l’ARN viral.

Ils ont stimulé TLR3 en utilisant de l’acide polyinosinique:polycytidylique (poly I:C), qui est une substance qui ressemble à l’ARN viral.

La stimulation de TLR3 a augmenté la sécrétion d’EV par les cellules épithéliales nasales. Les chercheurs ont ensuite isolé et purifié ces véhicules électriques stimulés par TLR3 et testé leur activité antivirale contre trois virus respiratoires courants – les rhinovirus RV-1B et RV-16, et le coronavirus CoV-OC43.

Les chercheurs ont découvert que l’exposition à des véhicules électriques stimulés par TLR3 isolés supprimait l’infection de cellules épithéliales nasales humaines cultivées par ces virus respiratoires.

Cargaison antimicrobienne

En marquant les véhicules électriques avec une étiquette fluorescente, les chercheurs ont découvert que des véhicules électriques stimulés par TLR3 isolés étaient internalisés par d’autres cellules épithéliales nasales qui n’étaient pas exposées au poly I:C.

En d’autres termes, la cargaison transportée par ces véhicules électriques pourrait atteindre des cellules non infectées.

Les chercheurs ont découvert que les véhicules électriques stimulés par TLR3 présentaient des niveaux plus élevés de six microARN que les véhicules électriques provenant de cellules non stimulées.

Notamment, l’un des six miARN, miR-17, a été montré pour supprimer la réplication virale. De plus, la régulation à la baisse des niveaux de miR-17 dans les véhicules électriques a réduit l’activité antivirale des véhicules électriques stimulés par TLR3 contre les cellules épithéliales nasales humaines infectées par l’un des trois virus du rhume.

Cela montre que la cargaison de miARN transportée par les véhicules électriques stimulés par TLR3 a été transférée à d’autres cellules, où elle a aidé à générer une réponse antivirale.

Récepteurs de surface

Précédent études ont également montré que les véhicules électriques peuvent exprimer des récepteurs de surface cellulaire qui sont utilisés par les virus pour pénétrer dans la cellule. Les récepteurs exprimés peuvent agir comme des leurres et réduire le nombre de particules virales qui peuvent ensuite infecter les cellules.

Dans la présente étude, les protéines réceptrices de surface impliquées dans l’entrée des rhinovirus RV-1B et RV-16 étaient plus abondantes dans les véhicules électriques stimulés par TLR3 que dans les vésicules non stimulées. De plus, l’incubation des véhicules électriques stimulés par TLR3 avec RV-1B et RV-16 a réduit la capacité de ces virus à infecter les cellules épithéliales nasales humaines.

Les chercheurs ont également découvert que ces virus respiratoires interagissaient directement avec les récepteurs de surface cellulaire exprimés par les véhicules électriques stimulés par TLR3.

Ces résultats suggèrent que l’expression de ces récepteurs de surface cellulaire par les véhicules électriques a potentiellement empêché le virus d’infecter ultérieurement d’autres cellules.

Impact des températures ambiantes froides

Les chercheurs ont ensuite examiné l’impact des températures ambiantes froides sur cette réponse immunitaire antivirale médiée par les véhicules électriques. Ils ont d’abord utilisé l’endoscopie pour évaluer les changements de température à l’intérieur de la cavité nasale d’individus en bonne santé en réponse aux températures froides généralement observées en hiver.

Une baisse de la température ambiante de 23,3 degrés Celsius à 4,4 degrés Celsius a été associée à une baisse de la température à l’intérieur de la cavité nasale d’environ 5 degrés Celsius.

Les chercheurs ont simulé cette chute de 5 degrés Celsius des températures intranasales en laboratoire en cultivant des cellules muqueuses nasales humaines à 32 degrés Celsius au lieu de 37 degrés Celsius.

L’abaissement de la température a réduit la libération d’EV en réponse à la stimulation TLR3. Les explants de tissu de muqueuse nasale humaine, qui sont des morceaux de tissu nasal au lieu de cellules cultivées en laboratoire, ont également montré une baisse similaire de la sécrétion de VE à 32 degrés Celsius par rapport à 37 degrés Celsius.

L’incubation des cellules épithéliales nasales à 32 degrés Celsius a également réduit l’abondance de miR-17 dans les véhicules électriques libérés après stimulation par TLR-3. De plus, l’abaissement de la température a réduit l’expression des protéines réceptrices de surface sur les véhicules électriques stimulés par TLR3 qui pourraient servir de leurres.

Ainsi, l’exposition à des températures ambiantes plus fraîches peut non seulement atténuer la libération d’EV stimulée par TLR3 par les cellules épithéliales nasales, mais également réduire l’abondance de miARN antiviraux emballés et l’expression de protéines de surface cellulaire par les EV.

Ces résultats pourraient faciliter une meilleure compréhension des infections respiratoires ainsi que d’autres conditions.

Le Dr Santosh Kumar, professeur au Centre des sciences de la santé de l’Université du Tennessee, a déclaré MNT ce:

« L’étude montre un rôle important des vésicules extracellulaires épithéliales nasales (EV) dans la sensibilité aux infections virales ou autres et peut-être un mécanisme d’autodéfense via le TLR. De plus, la biologie des véhicules électriques via le TLR peut changer en fonction de la présence d’agents infectieux saisonniers ou d’allergènes. Cela fournit un rôle biologique adaptatif des véhicules électriques épithéliaux nasaux. Les résultats peuvent également être généralisés à d’autres véhicules électriques générés par d’autres organes/tissus lors d’une exposition à d’autres agents.