Explorer comment le cerveau détecte une infection

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de la Harvard Medical School éclaire la façon dont le cerveau prend conscience qu’il y a une infection dans le corps.

En étudiant des souris, l’équipe a découvert qu’un petit groupe de neurones dans les voies respiratoires joue un rôle central dans l’alerte du cerveau en cas d’infection grippale. Ils ont également trouvé des signes d’une deuxième voie des poumons au cerveau qui devient active plus tard dans l’infection.

L’étude a été publiée dans Nature.

Bien que la plupart des gens soient malades plusieurs fois par an, les connaissances scientifiques sur la façon dont le cerveau évoque la sensation de malaise sont en retard par rapport à la recherche sur d’autres états corporels tels que la faim et la soif. L’article représente une première étape clé dans la compréhension de la connexion cerveau-corps lors d’une infection.

“Cette étude nous aide à commencer à comprendre un mécanisme de base de la détection des agents pathogènes et comment cela est lié au système nerveux, qui jusqu’à présent était en grande partie mystérieux”, a déclaré l’auteur principal Stephen Liberles, professeur de biologie cellulaire à l’Institut Blavatnik du HMS et un chercheur à l’Institut médical Howard Hughes.

Les résultats ont également mis en lumière la façon dont les anti-inflammatoires non stéroïdiens tels que l’ibuprofène et l’aspirine atténuent les symptômes de la grippe.

Si les résultats peuvent être traduits chez l’homme, les travaux pourraient avoir des implications importantes pour le développement de thérapies plus efficaces contre la grippe.

Un état d’esprit contagieux

Le laboratoire de Liberles s’intéresse à la façon dont le cerveau et le corps communiquent pour contrôler la physiologie. Par exemple, il a déjà exploré comment le cerveau traite les informations sensorielles des organes internes et comment les signaux sensoriels peuvent évoquer ou supprimer la sensation de nausée.

Dans le nouvel article, les chercheurs ont porté leur attention sur un autre type important de maladie que le cerveau contrôle : la maladie due à une infection respiratoire.

Lors d’une infection, a expliqué Liberles, le cerveau orchestre les symptômes pendant que le corps monte une réponse immunitaire. Ceux-ci peuvent inclure des symptômes généraux tels que fièvre, perte d’appétit et léthargie, ainsi que des symptômes spécifiques tels que congestion ou toux pour une maladie respiratoire ou vomissements ou diarrhée pour un insecte gastro-intestinal.

L’équipe a décidé de se concentrer sur la grippe, un virus respiratoire qui est à l’origine de millions de maladies et de visites médicales et cause des milliers de décès aux États-Unis chaque année.

Grâce à une série d’expériences sur des souris, le premier auteur Na-Ryum Bin, chercheur HMS au laboratoire de Liberles, a identifié une petite population de neurones intégrés dans le nerf glossopharyngé, qui va de la gorge au cerveau.

Fait important, il a découvert que ces neurones sont nécessaires pour signaler au cerveau qu’une infection grippale est présente et qu’ils possèdent des récepteurs de lipides appelés prostaglandines. Ces lipides sont fabriqués par les souris et les humains lors d’une infection, et ils sont ciblés par des médicaments tels que l’ibuprofène et l’aspirine.

Couper le nerf glossopharyngé, éliminer les neurones, bloquer les récepteurs de la prostaglandine dans ces neurones ou traiter les souris avec de l’ibuprofène a également réduit les symptômes de la grippe et augmenté la survie.

Ensemble, les résultats suggèrent que ces neurones des voies respiratoires détectent les prostaglandines produites lors d’une infection grippale et deviennent un conduit de communication de la partie supérieure de la gorge au cerveau.

“Nous pensons que ces neurones relaient l’information qu’il y a un agent pathogène et initient des circuits neuronaux qui contrôlent la réponse à la maladie”, a déclaré Liberles.

Les résultats expliquent comment des médicaments comme l’ibuprofène et l’aspirine agissent pour réduire les symptômes de la grippe et suggèrent que ces médicaments pourraient même améliorer la survie.

Les chercheurs ont découvert des preuves d’une autre voie potentielle de maladie, celle-ci voyageant des poumons au cerveau. Ils ont découvert qu’il semble devenir actif dans la deuxième phase de l’infection lorsque le virus s’infiltre plus profondément dans le système respiratoire.

Cette voie supplémentaire n’implique pas de prostaglandines, l’équipe a été surprise de le découvrir. Les souris dans la deuxième phase de l’infection n’ont pas répondu à l’ibuprofène.

Les résultats suggèrent une opportunité d’améliorer le traitement de la grippe si les scientifiques sont capables de développer des médicaments qui ciblent la voie supplémentaire, ont déclaré les auteurs.

Une base pour les recherches futures

L’étude soulève un certain nombre de questions que Liberles et ses collègues sont impatients d’étudier.

La première est de savoir dans quelle mesure les résultats se traduiront pour les humains. Bien que les souris et les humains partagent beaucoup de biologie sensorielle de base, y compris le nerf glossopharyngien, Liberles a souligné que les chercheurs doivent mener d’autres expériences génétiques et autres pour confirmer que les humains ont les mêmes populations de neurones et les mêmes voies que celles observées dans l’étude sur la souris.

Si les résultats peuvent être reproduits chez l’homme, cela soulève la possibilité de développer des traitements qui traitent à la fois les voies prostaglandines et non prostaglandines de l’infection grippale.

“Si vous pouvez trouver un moyen d’inhiber les deux voies et de les utiliser en synergie, ce serait incroyablement excitant et potentiellement transformateur”, a déclaré Liberles.

Bin se penche déjà sur les détails de la voie non prostaglandine, y compris les neurones impliqués, dans le but de déterminer comment la bloquer. Il souhaite également identifier les cellules des voies respiratoires qui produisent les prostaglandines dans la voie initiale et les étudier plus en profondeur.

Liberles est ravi d’explorer toute la diversité des voies de la maladie dans le corps pour savoir si elles se spécialisent pour différents types et sites d’infection. Une meilleure compréhension de ces voies, a-t-il dit, peut aider les scientifiques à apprendre à les manipuler pour mieux traiter une gamme de maladies.