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Ingénierie

L'exercice musculaire combat l'inflammation chronique

Le muscle humain a une capacité innée à conjurer les effets néfastes de l'inflammation chronique lors de l'exercice.

L'exercice musculaire combat l'inflammation chronique antondotsenko/iStock

  • Publié le 24.01.2021 à 16h30
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L'ESSENTIEL
  • L'exercice physique inhibe une voie moléculaire spécifique dans les cellules musculaires et ont le même effet anti-inflammatoire que deux médicaments contre la polyarthrite rhumatoïde.
  • Les chercheurs vont désormais chercher à savoir quels niveaux et quels régimes d'exercice optimaux pourraient lutter contre l'inflammation chronique sans surcharger les cellules.

Faire des exercices musculaires ne permet pas seulement de choyer sa plastique, il permet également de combattre l’inflammation chronique. Des ingénieurs biomédicaux de l'université américaine de Duke ont démontré que le muscle humain a une capacité innée à conjurer les effets néfastes de l'inflammation chronique lors de l'exercice. Les résultats ont été publiés le 22 janvier dans la revue Science Advances.

L’inflammation, pas forcément mauvaise pour l’organisme 

La découverte a été rendue possible grâce à l'utilisation de muscles humains développés en laboratoire, permettant de montrer que le muscle seul est un anti-inflammatoire. “De nombreux processus ont lieu dans tout le corps humain pendant l'exercice et il est difficile de déterminer quels systèmes et cellules font quoi à l'intérieur d'une personne active, décrit Nenad Bursac, professeur de génie biomédical à l’université de Duke. Notre plate-forme musculaire artificielle est modulaire, ce qui signifie que nous pouvons mélanger et assortir différents types de cellules et de composants tissulaires si nous le souhaitons. Mais dans ce cas, nous avons découvert que les cellules musculaires étaient capables de prendre toutes seules des actions anti-inflammatoires.”

L’inflammation n’est pas nécessairement une mauvaise chose pour l’organisme. Lorsque le corps est blessé, une réaction inflammatoire initiale de faible niveau élimine les débris et aide à la reconstruction des tissus. Ces inflammations peuvent aussi être néfastes, comme lorsque le système immunitaire réagit de manière excessive et crée une réponse inflammatoire qui peut causer des dommages, comme c’est le cas avec la Covid-19. Il y a également des maladies qui conduisent à une inflammation chronique, comme la polyarthrite rhumatoïde et la sarcopénie, qui peuvent affaiblir la capacité du muscle à se contracter.

Des muscles développés en laboratoire

Parmi de nombreuses molécules susceptibles de provoquer une inflammation, une molécule pro-inflammatoire en particulier, l'interféron gamma, a été associée à divers types de fonte musculaire et de dysfonctionnement. Des recherches antérieures ont montré que l'exercice peut aider à atténuer les effets de l'inflammation en général mais il a été difficile de distinguer le rôle que les cellules musculaires elles-mêmes pourraient jouer et encore moins comment elles interagissent avec des molécules incriminées spécifiques, telles que l'interféron gamma. “Nous savons que les maladies inflammatoires chroniques induisent une atrophie musculaire, mais nous voulions voir si la même chose arriverait à nos muscles humains artificiels cultivés dans une boîte de Pétri, poursuit Zhaowei Chen, premier auteur de l’article. Non seulement nous avons confirmé que l'interféron gamma fonctionne principalement par une voie de signalisation spécifique, mais nous avons montré que l'exercice des cellules musculaires peut contrer directement cette signalisation pro-inflammatoire indépendamment de la présence d'autres types de cellules ou tissus.”

Pour prouver que le muscle seul est capable de bloquer les pouvoirs destructeurs de l'interféron gamma, les chercheurs se sont tournés vers une plate-forme musculaire d'ingénierie. Les chercheurs ont pris ces muscles entièrement fonctionnels et développés en laboratoire et les ont inondés de niveaux relativement élevés d'interféron gamma pendant sept jours pour imiter les effets d'une inflammation chronique de longue durée. Comme prévu, le muscle est devenu plus petit et a perdu une grande partie de sa force.

La musculation a le même effet anti-inflammatoire que les médicaments

Les chercheurs ont ensuite appliqué à nouveau l'interféron gamma mais cette fois-ci ils ont également soumis le muscle à un régime d'exercice simulé en le stimulant avec une paire d'électrodes. Alors qu'ils s'attendaient à ce que la procédure induise une certaine croissance musculaire, comme le montrent leurs études précédentes, ils ont été surpris de découvrir qu'elle prévenait presque complètement les effets de l'inflammation chronique. Ils ont ensuite montré que l'exercice simulé inhibe une voie moléculaire spécifique dans les cellules musculaires et que deux médicaments utilisés pour traiter la polyarthrite rhumatoïde, le tofacitinib et le baricitinib, qui bloquent la même voie, ont le même effet anti-inflammatoire.

Lors de l'exercice, les cellules musculaires elles-mêmes s'opposaient directement au signal pro-inflammatoire induit par l'interféron gamma, ce à quoi nous ne nous attendions pas, a constaté le professeur Nenad Bursac. Ces résultats montrent à quel point les muscles humains cultivés en laboratoire pourraient être utiles pour découvrir de nouveaux mécanismes de maladie et de traitements potentiels. Il existe des notions selon lesquelles des niveaux et des régimes d'exercice optimaux pourraient lutter contre l'inflammation chronique sans surcharger les cellules. Peut-être avec notre ingénierie musculaire, nous pouvons aider à savoir si de telles notions sont vraies.”

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