Serge morand, Gabriele Sorci
Tout organisme vivant est confronté à de nombreuses infections microbiennes ou parasitaires, tout au long de son existence. Les hôtes peuvent contracter une infection par de nombreuses voies. Par exemple, les parasites à cycle complexe (c’est-à-dire nécessitant plusieurs hôtes pour compléter leur cycle vital) sont souvent transmis entre hôtes lorsque l’hôte définitif ingère une proie hébergeant des stades infectieux. De nombreuses autres espèces de parasites sont transmises par la piqure de vecteurs arthropodes, ou d’autres encore par la pénétration directe par des stades infectieux libres, lors de contacts sexuels ou tout simple-ment par l’ingestion d’eau ou d’alisimple-ments souillés. Les hôtes ont élaboré au cours de l’évolution des mécanismes d’évitement ou de défense contre ces nombreux parasites et microbes. D’une manière un peu schématique, on peut dire qu’il existe un premier système de défense, principalement comportemental, qui vise à éviter les contacts avec les sources de contamination ou les congénères infectés, et un second système de défense, physio-logique, qui a pour fonction de combattre l’infection parasitaire ou infectieuse quand les parasites ont pénétré dans l’organisme hôte. Ce second système de défense fait essentiellement appel au système immunitaire.
Jusqu’à récemment, l’étude du système immunitaire se focali-sait sur les mécanismes (génétiques, moléculaires et cellulaires) responsables de l’élimination de l’infection, en négligeant les forces évolutives qui ont façonné les défenses immunitaires telles que nous les voyons aujourd’hui. Au cours de la dernière décennie du xxe siècle, quelques articles fondateurs (Folstad et
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Karter, 1992 ; Sheldon et Verhulst, 1996) ont ainsi jeté les bases d’une nouvelle discipline appelée immuno-écologie. L’immuno- écologie vise à expliquer la diversité des défenses immunitaires (à différents niveaux d’intégration : individus, populations, espèces) à l’aide des concepts issus des sciences écologiques et de l’évolution (Sorci et al., 2008 ; Delmas et al., 2009 ; Demas
et al., 2011 ; Demas et Nelson, 2012). En d’autres termes,
l’immuno-écologie vise à intégrer la complexité des mécanismes immunitaires dans ses implications écologiques et évolutives.
quand se défendre Coûte
Les parasites, par définition, affectent leurs hôtes plus ou moins sévèrement en augmentant la morbidité ou la mortalité, ou en réduisant la fonction de reproduction (Morand et Deter, 2008 ; Bordes et Morand, 2009b). Comme évoqué ci-dessus, les hôtes ont élaboré, au cours de l’évolution, des défenses immunitaires relativement complexes afin de combattre ces infections, souvent multiples. Cependant, ces défenses sont loin d’être parfaites, comme le suggère le simple fait que nous continuons de tomber malades et que les infections parasitaires persistent en dépit de ces mécanismes de défense. Un premier élément de réponse à cette imperfection des défenses immunitaires est que les parasites évoluent pour faire face aux menaces imposées par le système immunitaire. En effet, il existe de très nombreux mécanismes utilisés par les parasites pour échapper aux défenses de l’hôte (Frank, 2002).
Un autre argument qui peut expliquer pourquoi les défenses immunitaires ne sont pas infaillibles fait appel à la notion de coût. Si le coût de l’infection parasitaire est aisément observable (augmentation de la mortalité, réduction de la fécondité), l’acti-vation du système immunitaire peut également comporter des coûts pour l’hôte. Ces coûts ont été observés et mesurés chez les oiseaux sous l’angle de la réduction de l’effort parental ou celui de la diminution du nombre et de la qualité de la progéniture (Råberg et al., 2000 ; Bonneaud et al., 2003). Ces travaux ont pu estimer le coût de la réponse immunitaire indépendamment
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du coût de l’infection, car la réponse immunitaire a été stimulée par des composés parasitaires qui sont reconnus par le système immunitaire, mais ne se multiplient pas et donc n’engendrent pas de coût direct, comme pourrait le faire un parasite qui prolifère au sein de son hôte. D’autres études ont confirmé l’existence de coûts variés associés à l’activation du système immunitaire (Hanssen et al., 2004 ; Sorci, 2013). Ces coûts, comme la fièvre ou l’inflammation, ne dépendent pas directement des parasites et sont des effets associés à l’activation du système immunitaire.
résister aux parasites
Le but ultime du système immunitaire est d’éliminer le para-site ou au moins de contrôler sa prolifération. Ainsi le système immunitaire est un élément essentiel de résistance aux maladies infectieuses. Les animaux ont élaboré des mécanismes physio-logiques complexes faisant intervenir en premier lieu des réponses constitutives comme les barrières anatomiques (peau, mucus), humorales (lysozyme, complément) ou cellulaires (neutrophiles, éosinophiles). La réponse adaptive est quant à elle plus lente à se mettre en place et requiert l’activation préalable d’une réponse humorale (les anticorps) ou cellulaire (les lymphocytes) basée sur la reconnaissance plus ou moins spécifique des pathogènes. Des études comparatives ont mis en évidence le coût du main-tien de ces réponses constitutives ou adaptatives, présentées comme les coûts de l’immunité (Nunn, 2002 ; Bordes et Morand, 2009b). Ainsi, le nombre de cellules immunitaires circulant dans le système sanguin prêtes à répondre rapidement à une infection nécessite le maintien d’un taux de métabolisme de base relativement élevé. Ces travaux suggèrent que le maintien d’un système de défense, en l’absence d’infection, est coûteux pour l’organisme. Ils suggèrent également que l’investissement dans les mécanismes de défense devrait varier en fonction de la nature (virus, bactérie) et de l’ampleur du risque d’infection. La résistance est mesurée comme une relation inverse à l’inten-sité de l’infection (elle-même estimée en nombre de parasites par individu-hôte) (Råberg et al., 2009). Mais la résistance
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entraîne souvent des impacts négatifs pour l’organisme par le coût de l’activation du système immunitaire et, également, par les dommages occasionnés par son activation (maladies inflam-matoires ou auto-immunes) (Sorci et Faivre, 2009 ; Glass, 2012). L’observation que de nombreux animaux ne montrent pas de symptômes pathologiques, alors qu’ils sont infectés par de nombreux microbes et parasites, suggère l’existence d’une capacité à tolérer l’infection.
toLérer Les parasites
La notion de tolérance vient du domaine de la pathologie végétale et n’a que très récemment été appliquée chez les animaux, et en particulier les animaux sauvages (oiseaux et petits mammifères). La défense d’un hôte peut être décomposée en une capacité à contrôler l’infection (la résistance) et une capacité à limiter les dommages causés par une charge parasitaire donnée (la tolérance) (Råberg et al., 2009). La résistance protège l’hôte au détriment du parasite, tandis que la tolérance protège l’hôte des dommages occasionnés par l’infection et par la réponse immunitaire sans avoir de conséquences négatives directes sur le parasite (figure 4A). La tolérance est mesurée, principalement à l’échelle d’une popu-lation-hôte, par la pente de la régression entre des indices de « l’état de santé de l’hôte » (fitness, condition) et l’intensité de l’infection (charge parasitaire) (Råberg et al., 2009). Plus la pente est forte et moins l’hôte est tolérant à l’infection (figure 4B). La tolérance peut avoir des coûts, principalement si un compro-mis est observé sous la forme d’une corrélation génétique négative entre tolérance et résistance. Dans ce cas-là, la tolé-rance évolue aux dépens de la résistance. Ce phénomène a été récemment mis en évidence chez des souris de laboratoire infectées par un Plasmodium murin (Råberg et al., 2007). Cependant, peu de travaux en milieu naturel ont tenté d’esti-mer les coûts de la tolérance, et il est possible qu’une réponse optimale à l’infection serait pour les hôtes de résister modé-rément (Rauw, 2012).
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63 Figure 4. a. Les hôtes font face à deux types de coûts associés à l’infection parasitaire : les coûts dus directement aux parasites et ceux dus
à la réponse immunitaire. Les mécanismes de tolérance permettent de réduire les dommages directement liés aux parasites, tout en réduisant l’impact négatif de la réponse immunitaire. B. relations entre l’état de santé (ou condition) d’un hôte et son infection parasitaire (estimée par la charge). La pente de la régression varie suivant le niveau de tolérance plus ou moins fort, ce qui a des implications sur l’entrée en maladie, sur le fait d’être porteur asymptomatique (hôte infecté sain) ou sur les risques de mortalité (redessiné d’après medzhitov et al., 2012).
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quand toLérer permet
de mieux résister aux parasites
La résistance de l’hôte a un effet négatif sur le parasite qui, sous cette pression sélective, peut adopter des moyens de contourne-ment de la défense de l’hôte, aboutissant parfois à une augmen-tation de la pathogénicité du parasite (Schmid-Hempel et Frank, 2007). Aussi, potentiellement, une course aux armements peut s’engager entre l’hôte, pour augmenter sa résistance, et le parasite, pour augmenter son évitement des défenses. Des travaux ont suggéré que l’évolution de la tolérance chez l’hôte présentait l’avantage de ne pas conduire à cette coévolution antagoniste entre hôte et parasite (Råberg et al., 2009). Cependant, les raffinements des modèles théoriques prenant en compte les corrélations génétiques entre résistance et tolérance suggèrent des évolutions de la virulence parasitaire plus complexes (Carval et Ferriere, 2010).
D’un point de vue évolutif, les parasites ont peut-être également des intérêts à favoriser la tolérance chez leurs hôtes. Ainsi, les vecteurs doivent être maintenus en bonne santé par les parasites afin d’assurer une transmission efficace vers les hôtes définitifs (Medzhitov et al., 2012), comme certains modèles théoriques le suggèrent (Best et al., 2010).
impLiCations pour La santé animaLe et Humaine La prise en compte de la tolérance dans les mécanismes immuni-taires des hôtes a des implications importantes en santé animale et en santé humaine. Les porteurs sains, c’est-à-dire les individus qui restent en bonne santé alors qu’ils sont infectés, sont très vraisemblablement des individus tolérants. En épidémiologie, l’existence d’individus assurant l’essentiel du réservoir et de la propagation de maladies infectieuses (les « superdisséminateurs ») est peut-être due à la tolérance aux agents pathogènes de ces hôtes présents au sein de populations composées d’individus largement résistants. Identifier ces individus tolérants permettrait de mieux contrôler de nombreuses maladies infectieuses, voire les risques de maladies infectieuses émergentes.
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En médecine vétérinaire, intégrer les résultats des études immuno-écologiques conduites chez les animaux sauvages ouvre des perspectives pour améliorer également les méthodes de lutte contre les infections parasitaires. En effet, plutôt que de prescrire des thérapies « dures », à base de médicaments antibiotiques et de vaccins, chercher à améliorer les capacités de tolérance et de résilience des animaux domestiques pourrait produire des résultats identiques (production animale) tout en améliorant le bien-être animal et en ménageant les capacités évolutives (résistance, virulence) des pathogènes.
ConCLusion
Mieux comprendre les mécanismes de tolérance chez les animaux sauvages présente des intérêts pratiques en médecine vétérinaire et humaine pour mieux contrôler l’émergence, la circulation et l’impact des infections parasitaires. Les travaux en immuno-écologie offrent l’avantage de prendre en compte le comporte-ment, l’écologie et la variabilité génétique des hôtes et de leurs parasites. Cette mise en perspective écologique et évolutive des maladies infectieuses et de la réponse immunitaire n’est cepen-dant pas une tâche facile. De nombreux aspects sont encore peu explorés, dont un particulièrement crucial : comment mesurer la tolérance, qui est, par définition, l’expression d’un individu, mais qui s’estime en pratique à l’échelle de la population (Doeschl-Wilson et al., 2012) ?
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