Le système immunitaire des chauves-souris est très étudié. Peter Neumann/Unsplash, CC BY
Les chauves-souris ont fait la une des médias avec l’émergence du SARS-CoV-2 qui aurait pour origine l’un de leurs coronavirus. Ce n’est pas la première émergence imputable à ces mammifères volants. En effet, lors de l’émergence du premier SARS-CoV en 2002 et d’un coronavirus voisin le MERS-CoV, en 2012, le réservoir a été identifié parmi les chauves-souris. Au-delà des coronavirus, d’autres virus tels que les paramyxovirus Hendra et Nipah ont émergé en Asie touchant respectivement les chevaux et les porcs mais aussi les hommes pour les deux virus.
Le monde de la recherche s’est alors beaucoup préoccupé des virus ou bactéries que les chauves-souris hébergent, créant un biais laissant à penser qu’elles sont une des principales sources de pathogène pour l’humain. Elles sont supposées être réservoir de nombreux pathogènes qui ne les affectent pas mais qui sont graves voire mortels pour d’autres espèces. C’est l’étude de leur système immunitaire qui permet de mieux comprendre comment il leur permet de contenir suffisamment les pathogènes pour limiter leur effet nocif tout en ne les éliminant pas complètement, ce qui fait des chauves-souris un réservoir de certains pathogènes.
Comment le système immunitaire des chauves-souris fonctionne-t-il ?
D’une manière générale, le système immunitaire est le moyen de défense d’un organisme face à un agent pathogène. Il existe à des niveaux de complexité différents chez tous les vertébrés. Chez les mammifères, il fait intervenir différents mécanismes qui, globalement, peuvent se résumer à une immunité innée qui ne dépend pas de l’agent pathogène et une immunité spécifique qui y est adaptée.
L’immunité innée permet une réaction plus rapide face à une infection en reconnaissant des molécules qui ne sont retrouvées que chez les agents pathogènes ou qui résultent des dégâts cellulaires qu’ils provoquent. Les évènements principaux de l’immunité innée sont l’activation de cellules spécialisées qui vont pouvoir « phagocyter » les agents pathogènes, libérer des molécules permettant la lyse des cellules atteintes et recruter d’autres cellules de l’immunité spécifique. Les lymphocytes T et B sont des cellules qui reconnaissent spécifiquement un agent pathogène qu’ils ont déjà rencontré. Les anticorps sécrétés par les lymphocytes B vont permettre la destruction ou la neutralisation des pathogènes alors que les lymphocytes T vont détruire spécifiquement les cellules infectées par le pathogène.
Le système immunitaire des chauves-souris fait intervenir les mêmes composants que ceux des autres mammifères avec une immunité innée et une immunité spécifique. Il est encore imparfaitement connu par rapport à celui de certains autres mammifères, particulièrement les espèces domestiques.
Il faut d’ailleurs ne pas extrapoler les connaissances acquises pour quelques espèces de chauves-souris au plus des 1400 espèces connues à travers le monde.
Elles sont en effet différentes sur de nombreux points : morphologiques, physiologiques et génétiques. Elles vivent dans des milieux très divers : de la forêt jusqu’aux toits des habitations humaines. Elles ont des régimes alimentaires très variés : exclusivement insectivores en Europe ou frugivores sur d’autres continents avec certaines espèces plus spécialisées (piscivores ou hématophages par exemple).
Ainsi, la plus petite, dite chauve-souris bourdon (Craseonycteris thonglongyai) pèse 2 grammes, mesure 3 cm de long et mange des insectes. Une des plus grosses est le Renard volant (Pteropus giganteus) dont l’envergure est de plus de 1,5 m pour un poids de 1,5 kg et une taille d’une trentaine de centimètres. Elle est frugivore.
Une technique de vol qui consomme énormément d’énergie
Malgré toutes ces différences, elles ont un point commun, le vol battu qui serait un élément clef pour expliquer l’évolution de leur système immunitaire. Le vol battu nécessite de battre des ailes comme de nombreux oiseaux par opposition au vol plané comme un vautour par exemple qui se laisse porter par l’air. Le vol battu mobilise une énergie très importante par leur organisme.
Cette consommation énergétique aboutit à la formation dans leurs cellules de composés oxydant néfastes s’ils s’accumulent en trop grande quantité. Ainsi au cours de l’évolution, l’organisme des chauves-souris s’est adapté à fonctionner malgré la présence des métabolites oxydants qui provoqueraient des dégradations cellulaires importantes comme celles de l’ADN chez un autre Mammifère. Or, ces métabolites sont aussi ceux qui sont produits par des cellules agressées par une infection, particulièrement virale. Les pathogènes peuvent donc se répliquer sans que cela entraîne de dégâts trop importants : c’est la tolérance acquise en même temps que l’adaptation au vol. Dans le même temps, l’organisme de la chauve-souris doit tout de même empêcher que la réplication du pathogène ne devienne incontrôlable car le risque est qu’il prenne le dessus et envahisse complètement son organisme. D’autres mécanismes entrent alors en jeu.
Une fois de plus, les éléments qui vont être mis en œuvre sont les mêmes que pour les autres Mammifères mais le fonctionnement diffère. L’acteur clef est alors la molécule d’interféron. L’interféron a un rôle central dans l’immunité en réponse aux pathogènes, c’est une cytokine c’est-à-dire une des molécules qui permettent aux cellules de l’immunité d’échanger des signaux. Il est sécrété par les cellules du système immunitaire inné en réponse à une grande quantité d’acide nucléique étranger reconnu comme tel du fait de sa localisation et de sa structure.
L’interféron a une action directe contre les pathogènes et des actions indirectes par activation de certaines cellules comme les Natural Killers qui détruisent les cellules infectées et par initiation de l’immunité spécifique. Pour les chauves-souris, chez qui cela a pu être étudié, l’interféron n’a pas besoin d’être sécrété en réponse à une infection, son niveau est déjà élevé. L’impact sur le pathogène est donc immédiat, ce qui empêche le débordement de l’organisme par une multiplication précoce du pathogène. Le niveau d’interféron toléré par l’organisme de la chauve-souris ne le serait pas par un autre Mammifère. Chez l’humain, par exemple, un niveau d’interféron trop élevé provoque des effets secondaires directs comme la fatigue, l’arythmie cardiaque, l’hyperthermie et des effets plus indirects liés à la dérégulation du système immunitaire avec des phénomènes auto-immuns type lupus.
Tout n’est pas connu concernant le fonctionnement du système immunitaire des chauves-souris, loin s’en faut. Ainsi, le rôle de l’interféron pour l’ensemble des chauves-souris n’est pas équivalent avec d’autres cytokines qui pourraient intervenir en fonction des espèces et du pathogène incriminé.
Il semblerait que l’activation du système immunitaire innée soit régulée plus finement chez la chauve-souris limitant l’inflammation trop importante qui si elle détruit complètement le pathogène, a des effets délétères sur l’organisme. L’acteur principal en est l’inflammasome, association de récepteurs et d’enzymes permettant la production de diverses cytokines intervenant dans la réponse immunitaire innée. Cet inflammasome présent chez les chauves-souris et les autres mammifères fonctionne différemment avec un moindre emballement de celui des chauves-souris empêchant par exemple, l’orage cytokinique qui est la libération massive de ces molécules provoquant une atteinte de tous les organes et qui est présent pour certaines infections, dont le Covid-19.
De même, la réponse du système immunitaire spécifique n’est encore que très partiellement étudiée. Les études à son sujet chez la chauve-souris ont une approche génomique, c’est-à-dire que la présence des différents gènes est explorée mais sans pouvoir examiner le fonctionnement des différents produits de ces gènes. De nombreuses découvertes restent encore à venir.
Tolérer les pathogènes plutôt que de les détruire
Les connaissances acquises sur le système immunitaire des chauves-souris bien qu’imparfaites laissent supposer que la réponse à une infection est plutôt orientée vers la tolérance des pathogènes. Un équilibre se crée ainsi entre l’infection maintenue à un niveau acceptable par l’organisme tolérant de par son adaptation au vol et une réponse immunitaire finement régulée pour éviter un coût important en énergie et des effets délétères.
Ce fonctionnement aurait des conséquences au-delà des infections. Ainsi, les chauves-souris ont des durées de vie bien supérieures à ce qui est normalement retrouvé chez des mammifères de cette taille. Par exemple, une de nos espèces communes en Europe est la Pipistrelle (Pipistrellus pipistrellus) dont le poids moyen est de 5 ou 6 grammes et dont la durée de vie peut atteindre plus de 15 ans alors qu’une souris (Mus musculus) qui pèse 15 à 30 grammes aura une durée de vie maximale de 2 ans. Plusieurs pistes pour expliquer cette longévité sont encore en train d’être explorées et le processus de vieillissement est un phénomène très complexe. Les caractéristiques du vieillissement chez les mammifères sont entre autres, une moindre faculté de réparation de l’ADN des cellules et un phénotype inflammatoire exacerbé.
Les régulations immunitaires des chauves-souris orientées vers la tolérance et des réponses inflammatoires plus légères laissent pressentir un lien avec leur longévité. Associé à cette longévité, le fait que les chauves-souris ne présentent pas de tumeurs et qu’elles présentent une capacité de réparation de leur ADN qui ne s’altère pas avec l’âge ouvre un grand champ de découvertes à venir dont l’humanité aurait à apprendre.
Élodie Monchâtre-Leroy, Docteur vétérinaire, docteur de Microbiologie-Epidémiologie, Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses)
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.