Infections bactériennes: le système immunitaire des Afro-Américains réagit plus fortement

MONTRÉAL, le 20 octobre 2016 – Une étude canado-américaine dirigée par Luis Barreiro, professeur au Département de pédiatrie de l’Université de Montréal et chercheur au Centre de recherche du CHU Sainte-Justine, vient de démontrer que les Américains d’origine africaine ont une réponse immunitaire aux infections plus forte que ceux d’ascendance européenne. Cette étude, qui établit pour la première fois cette différence immunitaire, montre aussi que ces différences de réponses immunitaires sont pour la plupart d’origine génétique, héritées de nos ancêtres et influencées par une sélection naturelle relativement récente. Elle est publiée aujourd’hui à la une de la revue scientifique Cell.

L’étude a été menée auprès de 175 Américains, dont une moitié était d’origine africaine et l’autre européenne, de concert avec l’Université de Californie, l’Université de Wayne State, l’Université Cornell, l’Université du Minnesota et l’Université Duke.

Même si le système immunitaire des Afro-Américains a une réponse plus forte, le professeur Barreiro se garde bien de le qualifier de meilleur: «Le système immunitaire des Afro-Américains réagit différemment, mais on ne peut pas conclure qu’il est meilleur, car une réponse immunitaire plus forte comporte aussi des effets négatifs, comme une sensibilité plus grande aux maladies inflammatoires auto-immunes, telle la maladie de Crohn. Une inflammation trop forte peut aussi endommager les organes et laisser des séquelles. Bref, une réponse immunitaire forte dans un certain contexte peut être avantageuse, mais inappropriée dans un autre contexte.»

La sensibilité aux maladies inflammatoires

Le système immunitaire réagit aux infections en provoquant de l’inflammation (rougeur, chaleur, gonflement, etc.) afin de neutraliser et d’éliminer l’infection. Il était déjà connu des scientifiques que les Afro-Américains sont plus sensibles aux maladies inflammatoires auto-immunes, donc plus nombreux à souffrir par exemple de tuberculose ou de sclérodermie.

L’expérience menée en laboratoire

Les 175 participants à l’étude du professeur Barreiro ont fourni des échantillons de sang desquels ont été extraits des macrophages, qui sont des cellules du système immunitaire dont le rôle est de tuer les pathogènes responsables des infections. L’équipe de recherche a ensuite infecté ces macrophages avec deux sortes de bactéries (listéria et de la salmonelle) afin d’observer les diverses réponses immunitaires: les macrophages des Afro-Américains ont tué trois fois plus vite les bactéries présentes après 24 heures d’infection.

L’équipe de recherche a d’ailleurs mis au jour les mécanismes moléculaires ayant agi sur les gènes responsables de ces réponses immunitaires différentes. «C’est là l’une des grandes premières de cette étude, souligne Luis Barreiro. Les Afro- et les Euro-Américains s’étant beaucoup mélangés au cours des derniers siècles, nous sommes même capables de départager chez un individu la part de système immunitaire héritée des Africains et celle héritée des Européens.»

Pourquoi ces différences?

«Même si nous avons découvert ces différences de réponses immunitaires entre les Africains et les Européens, nous ne sommes toutefois pas en mesure de prouver comment l’évolution des espèces est intervenue dans le processus. L’une de nos hypothèses est que lors de la période préhistorique, après que les populations humaines eurent migré hors de l'Afrique, elles ont été exposées à moins de pathogènes (bactéries, virus, parasites), ce qui a réduit la réponse immunitaire, donc l’inflammation des tissus. Cette réduction de la réponse immunitaire (et de l’inflammation) a probablement été favorisée en raison des conséquences néfastes de l'inflammation aigüe ou chronique, qui sont les principaux contributeurs au développement de maladies inflammatoires auto-immunes.»

Une autre hypothèse est que la réponse immunitaire plus faible détectée chez les Européens serait le résultat d’un processus de sélection naturelle moins vigoureux dans un environnement où le nombre de pathogènes est réduit ou tout au moins de nature différente que ceux trouvés en Afrique.

Et l’homme de Néandertal dans tout ça?

L’homme de Néandertal a aussi son rôle à jouer dans la réponse immunitaire aux infections. Le Néandertal, avant de disparaître, a colonisé l’Europe, mais pas l’Afrique. Il a donc mélangé ses gènes avec l’homme de Cro-Magnon africain disséminé en Europe. L’analyse de l’équipe de Luis Barreiro démontre qu’environ 3 % des gènes impliqués dans la différence de réponse immunitaire entre les Afro-Américains et les Euro-Américains proviennent de l’homme de Néandertal!

La suite de cette découverte

«Il reste encore beaucoup à faire. Par exemple, nous n’avons pas encore étudié la réponse immunitaire aux virus et aux parasites. De plus, la génétique et l’hérédité expliquent seulement environ 30 % des différences des réponses immunitaires observées. Nos prochaines études devraient porter sur les autres facteurs en mettant l’accent sur l’influence de l’environnement et de nos comportements. L’idée, c’est de trouver des mécanismes immunitaires qui permettraient de comprendre pourquoi certains individus réagissent différemment par rapport à d’autres en présence de certains virus ou bactéries», résume Luis Barreiro.

À propos de Luis Barreiro

Luis Barreiro est spécialiste de l’évolution des réponses immunitaires et figure au palmarès des «40 chercheurs de moins de 40 ans les plus prometteurs» publié en 2014 par le prestigieux magazine Cell. C’est en mettant les pieds dans un laboratoire pour la première fois à la fin de ses études de deuxième cycle en biotechnologie à l’Université de Lisbonne dans son Portugal natal que Luis Barreiro a découvert sa vocation. Une fois son diplôme en poche, il décroche un stage de six mois en génétique des mycobactéries à l’Institut Pasteur, à Paris. Il y restera cinq ans pour effectuer un doctorat en génétique humaine des populations. Ses études doctorales terminées, M. Barreiro prend la direction des États-Unis, plus précisément celle du Département de génétique humaine de l’Université de Chicago, où il fait un postdoctorat en génomique fonctionnelle.

Ce thème est aujourd’hui au cœur du travail de Luis Barreiro à l’Université de Montréal et au Centre de recherche du CHU Sainte-Justine, auquel il s’est joint en 2011. Il est le titulaire de la Chaire de recherche du Canada en génomique fonctionnelle et évolutive du système immunitaire. Le projet principal de son laboratoire est de découvrir et de définir les bases génétiques des variations derrière les différences de réponses immunitaires entre les individus et les populations humaines. Si l’équipe de Luis Barreiro compte parmi les deux ou trois groupes dans le monde à s’intéresser aux réponses immunitaires et à leurs bases génétiques, elle est la seule à explorer cette question entre les différentes espèces de primates.

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http://www.luis-barreirolab.org

À propos de l’étude

Y. Nedelec, J. Sanz, G. Baharian, Z. A. Szpiech, A. Pacis, A. Dumaine, J.-C. Grenier, A. Freiman, A. J. Sams, S. Hebert, A. Pagé Sabourin, F. Luca, R. Blekhman, R. D. Hernandez, R. Pique-Regi, J. Tung, V. Yotova et L. B. Barreiro ont publié l’article «Genetic ancestry and natural selection drive population differences in immune responses to pathogens in humans» dans la revue Cell le 20 octobre 2016.

Financement de l’étude

Cette étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada (subventions nos 301538 and 232519), le Human Frontiers Science Program (CDA-00025/2012) et le Programme des chaires de recherche du Canada (950-228993). Y.N. a reçu une bourse du Réseau de médecine génétique appliquée (RMGA), A.P.S. une bourse du Fonds de recherche du Québec–Nature et technologies (FRQNT) et G.B. une bourse du Fonds de recherche du Québec–Santé (FRQS).