Une blessure mineure, une infection grave ou même la grippe peuvent envoyer le corps sur des chemins très différents. Certaines personnes se rétablissent rapidement, tandis que d’autres tombent gravement malades ou meurent. Les scientifiques appellent cette trajectoire une trajectoire de maladie, et elle peut être façonnée par de nombreux facteurs, notamment l’âge, le sexe, les antécédents médicaux et la biologie.
Au Salk Institute, Janelle Ayres, PhD, a passé des années à étudier pourquoi les gens réagissent si différemment à la maladie et aux blessures. Son travail se concentre sur la manière dont le corps peut être guidé loin de la maladie et de la mort vers le rétablissement et la survie.
Inflammation et survie à la maladie
L’inflammation est souvent une force majeure à l’origine du déclin du corps lors d’infections et de blessures. Il est essentiel à la protection car il alerte le système immunitaire et amène les cellules immunitaires là où elles sont nécessaires. Mais lorsque l’inflammation devient excessive, elle peut endommager les tissus et contribuer à la mort.
Parce que les infections peuvent déclencher une inflammation particulièrement nocive, l’équipe Salk a étudié des souris infectées. Ils ont découvert que l’ajout de méthionine, un acide aminé, au régime alimentaire des animaux les protégeait de l’émaciation, des problèmes de barrière hémato-encéphalique et de la mort liée à l’inflammation.
Le bénéfice est venu par une voie inattendue. La méthionine a amélioré la filtration rénale, montrant que les reins peuvent jouer un rôle plus important que prévu pour aider le corps à passer de l’infection à la guérison.
Les résultats, publiés dans Métabolisme cellulairesuggèrent que de petits changements dans la nutrition peuvent fortement influencer l’évolution de la maladie. La supplémentation en méthionine peut potentiellement entraîner des maladies inflammatoires, des maladies rénales, une insuffisance rénale et des patients dialysés, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires.
“Notre étude indique que de petites différences biologiques, y compris des facteurs alimentaires, peuvent avoir des effets importants sur l’évolution de la maladie”, explique l’auteur principal Ayres, professeur et titulaire de la chaire Legacy du Salk Institute à Salk, ainsi que chercheur au Hughes Medical Institute. “Notre découverte d’un mécanisme rénal qui limite l’inflammation, ainsi que les effets protecteurs de la supplémentation en méthionine chez la souris, suggèrent le potentiel de la nutrition en tant qu’intervention médicale mécanistiquement informée qui peut diriger et optimiser les chemins empruntés par les gens en réponse aux insultes qui causent la maladie. “
Comment fonctionne l’inflammation
L’inflammation est la réaction du système immunitaire à une menace. Cette menace pourrait être un agent pathogène à l’intérieur du corps ou quelque chose d’aussi simple qu’un éclat. Les cellules immunitaires se dirigent vers le problème et contribuent à la guérison.
À mesure que ces cellules immunitaires arrivent, elles augmentent les signaux d’alarme du corps grâce à des protéines appelées cytokines pro-inflammatoires.
Le corps doit maintenir l’inflammation dans un équilibre délicat. Trop peu d’inflammation peut ne pas réussir à contrôler une menace, tandis qu’une trop grande quantité peut endommager les tissus sains. Une grande partie des recherches dans ce domaine se sont concentrées sur la manière dont les réponses immunitaires sont activées ou désactivées.
L’équipe d’Ayres examine une question différente. Au lieu de se concentrer uniquement sur les commutateurs immunitaires, ils étudient comment le corps ajuste la force de l’inflammation en contrôlant la libération et l’accumulation de cytokines pro-inflammatoires.
“Les cytokines pro-inflammatoires sont en fin de compte ce qui conduit à la maladie et à la mort dans de nombreux cas”, explique la première auteure Katia Troha, PhD, chercheuse postdoctorale au laboratoire d’Ayres. “Le système immunitaire doit équilibrer l’inflammation pour attaquer l’envahisseur sans nuire aux cellules saines du corps. Notre travail consiste à trouver les mécanismes qu’il utilise pour ce faire, afin de pouvoir les cibler afin d’améliorer les résultats pour les patients.”
Méthionine et filtration rénale
Pour étudier comment l’organisme gère les niveaux de cytokines, les chercheurs ont utilisé un modèle murin d’inflammation systémique provoquée par l’agent pathogène Yersinia pseudotuberculosis.
L’un des premiers changements observés a été une réduction de l’alimentation chez les souris infectées, ce qui suggère que le métabolisme des animaux s’est modifié. Pour mieux comprendre leur état nutritionnel, les chercheurs ont mesuré les acides aminés circulant dans le sang. Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines et soutiennent le bon fonctionnement des cellules dans tout le corps.
Les souris infectées présentaient de faibles niveaux de méthionine, un acide aminé essentiel que les gens consomment normalement par l’alimentation. Troha a ensuite donné à un autre groupe de souris de la nourriture complétée par de la méthionine. De manière inattendue, ces souris ont été protégées de l’infection.
Des expériences supplémentaires ont révélé que la méthionine abaissait les taux de cytokines dans le sang en agissant sur les reins. Il a augmenté la capacité de filtration des reins, amélioré la circulation sanguine et aidé le corps à éliminer les cytokines pro-inflammatoires présentes dans l’urine.
Ce qui est important, c’est que ce processus élimine les cytokines supplémentaires sans interférer avec d’autres éléments importants de la réponse immunitaire.
L’équipe a également vérifié si la méthionine avait des effets similaires dans d’autres conditions. Dans les modèles de sepsis et de lésions rénales, la méthionine a de nouveau protégé les souris, ce qui suggère qu’elle pourrait être pertinente dans d’autres contextes de maladies inflammatoires.
Nutrition, reins et récupération
Lorsque les scientifiques de Salk ont ajouté de la méthionine au régime alimentaire des souris infectées, celles-ci ont suivi une trajectoire de maladie très différente. Leur fonction rénale s’est améliorée et ils ont été protégés contre l’émaciation, le dysfonctionnement de la barrière hémato-encéphalique et la mort. Dans le même temps, ils sont restés capables de combattre et de tuer Yersinia pseudotuberculosis.
Les résultats des modèles de sepsis et de lésions rénales suggèrent que l’effet pourrait s’étendre au-delà d’une seule infection. Cela indique que la méthionine est un outil possible pour les maladies infectieuses et les affections inflammatoires, en particulier chez les personnes souffrant d’une maladie rénale, d’une insuffisance rénale ou sous dialyse.
“Nos résultats s’ajoutent à un nombre croissant de preuves selon lesquelles des éléments alimentaires courants peuvent être utilisés comme médicaments”, explique Ayres. “En étudiant ces mécanismes de protection fondamentaux, nous révélons de nouvelles façons surprenantes de faire passer les individus destinés à développer une maladie et à mourir sur des trajectoires de santé et de survie. Il sera peut-être un jour possible pour quelque chose d’aussi simple qu’un supplément avec un dîner de faire la différence entre la vie et la mort d’un patient.”
Les chercheurs soulignent que les résultats sont prometteurs mais que leur efficacité n’a pas encore été testée chez l’homme. Pour cette raison, les gens ne devraient pas commencer à prendre des suppléments de méthionine sur la seule base de cette étude.
Les futures études examineront de plus près le fonctionnement de la méthionine, si d’autres acides aminés peuvent produire des effets similaires ou complémentaires, et comment les résultats pourraient se traduire chez les humains.
Parmi les autres auteurs figurent Shrikaar Kambhampati, Arianna Insenga et Christian Metallo de Salk.
Le travail a été soutenu en interne par deux Salk Women & Science Special Awards et une subvention de collaboration, également un Salk Innovator Award, le Howard Hughes Medical Institute, la bourse postdoctorale du Pioneer Fund, ainsi que par les National Institutes of Health (AI144249, AI14929), la Fondation Keck, la Fondation NOMIS et le Lowry Medical Research Institute.
