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Enrichir son environnement pour stimuler le système immunitaire

Nous sommes confrontés à une période de confinement et une crise sanitaire due à la pandémie de COVID19. Quelle attitude adopter face à l’arrivée de cette vague ? Doit-on céder à la peur ? Nous passerons en revue les effets d’un stress négatif chronique qui peut être occasionné par la peur. A l’inverse, des études récentes montrent les effets bénéfiques d’un stress positif occasionné par un enrichissement de l’environnement sur la plasticité cérébrale et l’immunité. Comment utiliser au mieux les fonctions de notre organisme pour bénéficier d’une santé optimale et de meilleures capacités d’adaptabilité face au virus ? Et comment enrichir son environnement en étant confiné ?


Publication : 24/03/2020
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La peur peut induire un stress négatif et fragiliser le système immunitaire

Notre organisme reçoit de nombreuses informations qu’il perçoit et ressent notamment par l’intermédiaire de ses sens et grâce à une interprétation du système nerveux. Chez l’être humain, la prise de conscience d'un danger ou d’une menace réelle ou imaginaire induit une émotion de peur. Il est bien naturel que les informations que nous recevons en continu sur l’évolution de la crise du COVID19 puissent générer de la peur. Lorsque les signaux reçus sont perçus comme un danger pour l’intégrité de l’organisme, celui-ci se met alors en état d’alerte et on parle de stress négatif. Si un équilibre est rétabli rapidement, les signaux de stress diminuent et on observe un retour à la normale, mais lorsque le stress perçu s’installe sur le long terme, le cerveau devient « sourd » au rétrocontrôle négatif normalement exercé par les hormones de stress, et l’excès d’hormones de stress libérées dans l’organisme peut alors devenir dangereux pour la santé. 

La réponse de stress à un événement mettant potentiellement en danger l’intégrité de l’organisme est physiologique. Elle est apparue au cours de l’évolution pour permettre aux individus d’échapper aux prédateurs et de répondre plus efficacement aux dangers. Chez le mammifère, elle se caractérise par une réponse rapide de l’organisme, un état d’alerte, incluant l’accélération du rythme cardiaque et respiratoire, accompagnée d’une augmentation de la force musculaire et d’une mobilisation des capacités intellectuelles, qui peut s’ensuivre d’un comportement de fuite, d’attaque ou d’immobilisation. Toutes ces réponses sont dues à la mobilisation du système orthosympathique qui libère de la noradrénaline et à l’activation du système hypothalamo-hypophysaire adrénal (HPA) qui libère de l’adrénaline et du cortisol, hormones de stress, qui vont agir sur de nombreux organes (Figure 1). Dans le cas d’un stress physiologique, lorsque la cause initiale ayant déclenché la réponse a disparu, les niveaux de cortisol et d’adrénaline retournent à la normale en quelques temps et l’activité exacerbée du système orthosympathique se calme. En effet, il existe des systèmes de rétroaction négative par lesquels les hormones de stress agissent sur le cerveau pour obtenir un retour à la normale (Figure 1). 

Figure 1

Figure 1 : L’axe du stress. Les hormones libérées dans le sang sous l’effet du stress, comme le cortisol, exercent normalement un rétrocontrôle négatif sur le cerveau qui a pour effet de calmer la réponse au stress et de permettre un retour à la normale. En cas de stress répété ou prolongé, le cerveau ne répond plus aux hormones et ce rétrocontrôle n’a plus lieu, occasionnant une libération accrue de cortisol qui agit sur tout l’organisme occasionnant des troubles.

Mais lorsque ce rétrocontrôle fonctionne mal ou lorsque les causes du stress demeurent présentes sur de longues périodes, répétées ou très rapprochées, les individus se trouvent dans un état permanent de stress. Ils éprouvent alors des difficultés qui perturbent leur bien-être physique et/ou affectif et dépassent leurs capacités à les gérer (Figure 2). 

figure 2

Figure 2 : Effets d’un stress à court terme et effets négatifs lorsque le stress se prolonge

Le stress chronique entraîne des perturbations de la neuroplasticité et une connectivité synaptique anormale, ainsi que des conséquences mentales (dépression, anxiété) et/ou physiques (affaiblissement du système immunitaire). Les hormones de stress, en se liant à leurs récepteurs sur les cellules de l’organisme, conduisent à l’activation de voies intracellulaires (notamment la voie du NFKB) qui induisent la libération de molécules inflammatoires (comme les cytokines TNFα et les interleukines 1 et 6) et peuvent conduire à une inflammation. Le stress chronique peut ainsi conduire à de nombreuses maladies chroniques à composante inflammatoire et à une fragilité face aux infections (Figure 3). On observe également un vieillissement accéléré qui peut s’évaluer en mesurant la taille des télomères, ces petits capuchons qui protègent l’intégrité de l’extrémité de nos chromosomes, ou en étudiant les marqueurs épigénétiques sur notre ADN (Kaliman 2018). 

Figure 3

Figure 3 : Conséquences néfastes d’un stress à long terme sur la santé

Certaines personnes résistent et s’adaptent mieux au stress que d’autres (D'Andrea, Gracci et al. 2010, Dias, Feng et al. 2014). La résilience correspond à la récupération et à la résistance positive au stress après des expériences stressantes voire traumatisantes (Cyrulnik 2019). Outre éviter de trop s’exposer à des informations générant de la peur, que peut-on faire pour améliorer sa résilience ?

 

L’enrichissement de l’environnement chez la souris

De nombreuses données scientifiques obtenues chez l’homme et en expérimentation animale, principalement chez le rongeur montrent qu’un stress positif, correspondant à une exposition prolongée à un enrichissement de l’environnement, favorise la plasticité cérébrale, réduit le stress, l’anxiété et les symptômes de la dépression et stimule le système immunitaire. Même si les données obtenues chez l’animal ne peuvent pas toujours être extrapolées à l’homme, elles donnent néanmoins de bonnes indications sur les processus mis en jeu dans notre organisme lors de variations de notre environnement. De nombreux travaux ont mis en lumière les bénéfices apportés par l’environnement enrichi tant au niveau du cerveau qu’en périphérie, notamment sur le système immunitaire et sur le métabolisme.

La notion d’enrichissement de l’environnement (EE) correspond toujours à des conditions dans lesquelles les animaux expérimentent un niveau élevé de stimulations sensorielles, motrices, sociales et cognitives (Slater and Cao 2015) en comparaison aux conditions de vie non stimulantes dans lesquelles les animaux de laboratoire vivent généralement. Dans l’EE (Figure 4), les animaux sont élevés en grands groupes et maintenus dans des environnements spacieux et stimulants contenant des roues d’exercice et une variété d'objets (jouets, tunnels, matériaux de nidification et escaliers) changés fréquemment. La diversité en termes de taille, de forme et de couleur des objets permet d’attiser la curiosité des souris et d’éviter une habituation à leur environnement. Enfin, les souris étant des rongeurs grégaires, elles sont maintenues en groupes de 12 à 15 individus, ce qui permet d’instaurer une hiérarchisation naturelle et de favoriser les interactions sociales. Ainsi, vivre dans un EE fournit des conditions optimales pour la stimulation du comportement exploratoire, des fonctions cognitives, de l'interaction sociale ainsi que de l'activité physique des souris (Sale, Berardi et al. 2009).

L’EE exerce des effets bénéfiques sur de nombreux systèmes physiologiques et processus physiopathologiques. Plus l’exposition à l’EE est précoce, plus l’amplitude des effets est grande. Mais les effets bénéfiques restent présents même à l’âge adulte et durant le vieillissement (Bennett, Diamond et al. 1964, Diamond, Krech et al. 1964, Schapiro, Salas et al. 1970, Bennett, Diamond et al. 1996, Briones, Klintsova et al. 2004). 

 

Figure 4

Figure 4: Cage standard d’élevage (SE) et cage d’environnement enrichi (EE).

Le système nerveux central est particulièrement sensible aux effets de l’EE. Les effets comportementaux de l’EE allient l’amélioration des performances cognitives, affectives et motrices et de la mémoire,  (Prusky, Reidel et al. 2000, Sale, Putignano et al. 2004, Simonetti, Lee et al. 2009). L’EE réduit le déclin cognitif associé au vieillissement (Sale, Berardi et al. 2009) et diminue l’état anxieux des souris (Benaroya-Milshtein, Hollander et al. 2004).  L’EE augmente aussi la plasticité cérébrale, par exemple la taille et le poids du cerveau (Rosenzweig and Bennett 1969), l'épaisseur et le poids du cortex cérébral (Bennett, Rosenzweig et al. 1969, Diamond, Ingham et al. 1976), le volume de l’hippocampe (Huttenrauch, Salinas et al. 2016), la densité de l’arborisation dendritique (Greenough and Volkmar 1973, Connor, Wang et al. 1982), la longueur et le volume des fibres myélinisées (Yang, Lu et al. 2015) ainsi que le nombre d’épines dendritiques (Volkmar and Greenough 1972). 

Au niveau cellulaire, l’EE augmente la neurogenèse (apparition de nouveaux neurones) au niveau du gyrus denté de l’hippocampe (Kempermann, Kuhn et al. 1997, Kempermann, Brandon et al. 1998), stimule la gliogenèse (apparition de nouvelles cellules gliales)  (Diamond, Law et al. 1966) ainsi que la synaptogenèse (apparition de nouvelles synapses) (Globus, Rosenzweig et al. 1973, Kleim, Lussnig et al. 1996) et l’angiogenèse (apparition de nouveaux vaisseaux sanguins) (Isaacs, Anderson et al. 1992, van Praag, Kempermann et al. 2000). 

L'EE a également des effets bénéfiques remarquables sur les modèles animaux de troubles du système nerveux, comme par exemple les maladies neurodégénératives ou les différents types de lésions cérébrales (Leggio, Mandolesi et al. 2005, Nithianantharajah and Hannan 2006). L’EE a aussi des effets bénéfiques pour lutter contre l’anxiété et la dépression et permet de  normaliser l’axe du stress (Morley-Fletcher, Rea et al. 2003, Laviola, Hannan et al. 2008).  Enfin, l’EE limite la neuro-inflammation, présente dans certains cas de dépression profonde (David, Samuels et al. 2009) (Chabry, Nicolas et al. 2015). 

En périphérie, l’EE permet entre autres une augmentation de la masse musculaire et une diminution de la masse grasse due à une diminution de la taille et du nombre des cellules adipeuses (Cao, Liu et al. 2010, Stanford, Middelbeek et al. 2015). L’augmentation de la masse et de l’activité musculaire a pour conséquence la production par le tissu musculaire de molécules qui sont connues pour avoir des effets antidépresseurs (Mazella, Petrault et al. 2010). De même, si l’on s’intéresse aux cellules du gras blanc (adipocytes), on constate que lorsque les adipocytes se vident, comme c’est le cas lors d’une activité physique prolongée, ils libèrent de l’adiponectine qui possède des propriétés anti-inflammatoires en périphérie, agit sur le métabolisme, et nous avons montré au laboratoire que cette hormone possède également des propriétés anti-inflammatoires au niveau du cerveau et les propriétés d’un antidépresseur (Chabry, Nicolas et al. 2015).

Des travaux récents montrent les effets d’un hébergement en EE sur la réponse immunitaire. Ainsi, deux semaines d’EE suffisent pour diminuer le taux de mortalité suite à une septicémie (Brod, Gobbetti et al. 2017). Deux semaines d’hébergement en EE suffisent également à améliorer la réponse inflammatoire dans 2 modèles d’inflammation aiguë. Les animaux auraient donc une meilleure capacité à éliminer les infections car l’EE renforcerait leurs défenses naturelles. Un hébergement en EE permet également de réduire la taille des tumeurs dans plusieurs modèles de cancers (Cao, Liu et al. 2010, Li, Gan et al. 2015) (Pang and Hannan 2010), par exemple en augmentant l’activité cytotoxique des cellules Natural Killer (NK) (Benaroya-Milshtein, Hollander et al. 2004). 

L’EE agit donc sur plusieurs systèmes à différentes échelles et induit un grand nombre de changements notables à la fois au niveau central et en périphérie. Dans l’ensemble, la combinaison des effets de l’EE agit sur le fonctionnement cérébral en renforçant les connectivités neuronales et synaptiques, ce qui rend le cerveau plus efficace dans l’utilisation des réseaux neuronaux existants et plus apte à en créer de nouveaux en cas de besoin (apprentissage et mémorisation par exemple). Cette combinaison d’effets a également une influence sur la capacité du cerveau à s’adapter au stress (concept de résilience). L’EE serait capable d’induire un rétablissement des différentes fonctions altérées chez les individus souffrant de diverses pathologies. De plus, l’EE n’induit pas d’effets secondaires indésirables et n’est pas invasif, et peut agir en préventif en stimulant le système immunitaire.

 

Comment agit l’enrichissement de l’environnement ? Interactions entre système nerveux et immunitaire

 

Figure 5

Figure 5 : Interactions entre système nerveux et système immunitaire, dans les deux sens.

 

Le système immunitaire influence le cerveau (Figure 5). Par exemple lorsque nous attrapons une grippe, le COVID19 ou toute autre maladie infectieuse, il se développe généralement au cours de l’infection un comportement de maladie (« sickness behavior »), qui se caractérise par un ensemble de symptômes comme la léthargie, l’anxiété, une perte d’appétit, de la fatigue, des difficultés à se concentrer, une hyperalgie (sensibilité accrue à la douleur), une diminution de l’envie de se laver, et la dépression.  On sait maintenant que ces symptômes sont causés par la production de molécules inflammatoires (cytokines et chimiokines) par les cellules immunes en réponse à l’infection périphérique, qui vont agir par plusieurs voies sur le cerveau : la voie nerveuse, la voie lymphatique et la voie humorale (via les vaisseaux sanguins).

A l’inverse, le cerveau influence le système immunitaire (Figure 5), ce qui est la base de la psychosomatique (du grec ancien : psyché, l'âme et soma, le corps). La psychosomatique désigne les troubles physiques occasionnés ou aggravés par des facteurs psychiques. On parle aussi en ce sens de somatisation. On peut donner l’exemple de leffet placebo ou de leffet nocebo qui se produisent lorsque les attentes positives ou négatives du patient à l'égard d'un traitement entraînent un effet. Nous avons aussi vu précédemment comment un cerveau peut sous l’effet du stress conduire à la libération d’hormones comme le cortisol qui peuvent influencer le système immunitaire.

Nous venons de parler de neuro-immunologie mais plus largement, la psycho-neuro-endocrino-immunologie est une discipline transversale qui étudie le corps dans son ensemble et permet de mieux comprendre les effets bénéfiques de l’enrichissement de l’environnement.

 

L’enrichissement de l’environnement chez l’homme 

Nous avons vu que l’enrichissement de l’environnement exerce de nombreux effets bénéfiques chez le rongeur mais aussi chez l’homme. En ce qui concerne l’être humain, nous avons vu que prendre soin de notre corps affecte aussi notre esprit et vice versa. Comment faire pour mener une vie harmonieuse et enrichir au mieux son environnement de manière équilibrée ? La Figure 6 suggère un ensemble non exhaustif d’activités que l’on peut réaliser pour aller mieux. Pour la plupart de ces activités, il a été prouvé scientifiquement qu’elles améliorent la santé et le bien-être (Guyon 2020). Les activités devront être stimulantes sans être stressantes ni occasionner trop de fatigue. On peut citer par exemple des activités physiques adaptées à chacun, des périodes de relaxation et/ou méditation, des activités cognitives, créatrices et artistiques et des activités sociales.

Figure 6

Figure 6 : Quelques exemples d’actions à mener pour enrichir son environnement.

 

Comment enrichir son environnement tout en restant confiné ?

Malgré le confinement, nombre de ces activités peuvent être pratiquées quotidiennement. Certaines activités physiques peuvent être pratiquées à l’intérieur. Ce temps passé chez soi peut se prêter à la pratique d’un instrument de musique, au dessin, à des activités manuelles, à la couture, la cuisine, la lecture, etc.. ;

Les possibilités ne manquent pas et ce peut être l’occasion de challenger son cerveau pour apprendre quelque chose de nouveau (une nouvelle langue, un nouveau jeu, une nouvelle théorie, …). Pour ceux qui sont connectés à Internet, de nombreuses possibilités sont offertes de vidéos et d’activités, et en particulier par Université Côte d’Azur sur le site :

http://univ-cotedazur.fr/contenus-riches/actualites/fr/ucachezmoi-un-programme-de-decouvertes-et-dactivites-en-ligne/

 

En conclusion, enrichissons notre environnement car cela contribue à une approche préventive pour limiter les effets négatifs du stress et stimuler notre système immunitaire.


BIBLIOGRAPHIE :

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 Remerciements :

Je remercie tous mes collaborateurs. Cet article est inspiré des travaux de thèse de Sarah Nicolas et Hadi Zarif, réalisés dans le laboratoire de Catherine Heurteaux à l’IPMC avec les chercheuses Joëlle Chabry et Agnès Petit, en collaboration avec Nicolas Glaichenhaus.