Hormones et cytokines

Les cytokines retrouvées dans le sang représentent un des principaux champs d’investigation des recherches immunologiques spatiales. Une diminution significative de la production d’IFNγ et d’IL-2 a été observée chez

54

les astronautes et les rongeurs au retour sur Terre depuis le tout début des voyages spatiaux habités (Sonnenfeld et al., 1988). Des études d’alitement « bed-rest » où le participant reste couché avec la tête vers le bas selon un angle de 6° (figure 18A),ont aussi confirmé l’impact de la gravité réduite en démontrant une capacité réduite pour les lymphocytes T stimulés in vitro avec de la PHA à sécréter de l’IL-2 (Schmitt et al., 1996; Uchakin et al., 1998). Les niveaux de production d’INFγ, de TNFα et d’IL-1 sont aussi diminués radicalement au niveau des leucocytes sanguins stimulés en apesanteur par l’ajout d’IL-2 (Licato and Grimm, 1999). Cette dernière observation a mené à la découverte d’un déficit des lymphocytes T à augmenter l’expression de la chaine alpha du récepteur de l’IL-2 (CD25) lorsque mis en culture en microgravité. La diminution de la production d’IFNγ semble être plus importante pour la sous-population des lymphocytes T CD4+ que pour les CD8+, cet effet pouvant cependant être dû à une réduction du nombre absolu de lymphocytes T CD8+ en microgravité (Crucian et al., 2000).

La majorité des études traitant des cytokines en microgravité sont analysées en fonction du ratio IFNγ:IL-10. Ainsi, la majorité des différences significatives observées pendant ou après un voyage spatial indiquent une diminution des cytokines proinflammatoires responsables de la réponse immunitaire cytotoxique et auto-immune telles que l’IFNγ, l’IL-2 et le TNFα. À l’opposé, la concentration des cytokines de type Th2 ayant des propriétés anti- inflammatoires telles que l’IL-10, ou l’IL-4 et l’IL-6 qui stimulent la réponse humorale, augmente à la suite d’un vol spatial (Crucian et al., 2008).

Certains auteurs ont avancé que les changements observés au niveau de la prolifération lymphocytaire ainsi que la production des cytokines pourraient être dus au stress imposé par les voyages spatiaux (Meehan et al., 1993; Rai and Kaur, 2011; Stowe et al., 2003). Le taux de cortisol sanguin d’astronautes devant partir pour un long voyage est élevé de façon significative environ 15 jours avant leur départ démontrant leur niveau élevé de stress (Stowe et al., 2011b). Par la suite, des niveaux élevés de cortisol, adrénaline et noradrénaline

55

ont été détectés dans le sang et l’urine d’astronautes au cours des premiers jours suivants leur départ dans l’espace, de même qu’à leur retour (Leach et al., 1996; Stowe et al., 2003). Cependant, ces changements semblent s’inverser lors d’un vol spatial de longue durée où le niveau de cortisol augmente et celui des catécholamines diminue. Ainsi, les niveaux de cortisol sanguin et urinaire observés après un court séjour en microgravité étaient significativement diminués alors que ceux de l’adrénaline étaient augmentés et, à l’inverse, le taux de cortisol sanguin était plus élevé que celui des catécholamines après un long séjour à bord de l’ISS. Ces différences pourraient s’expliquer par une adaptation du système à plus long terme où les hormones de stress dites « de survie » soit l’adrénaline et la noradrénaline diminuent et le cortisol s’élève, signe d’un stress chronique.

L’activation de l’axe hypothalamo-hypophysaire provoque des effets similaires à ceux rapportés après un voyage spatial. Par exemple, les glucocorticoïdes sont bien connus pour leur effet anti-inflammatoire tels que la modulation de l’expression des cytokines IL-2, TNFα et IFNγ et l’augmentation des niveaux d’IL-4 et IL-10, tout comme il a été observé dans de nombreux voyages spatiaux (Richards et al., 2000; Salicru et al., 2007). L’étude récente de Chang et coll. démontrant une diminution significative des gènes cibles de la voie de signalisation en aval des récepteurs du TNF durant le vol spatial concorde aussi avec l’impact des glucocorticoïdes sur la signalisation de la voie NF-κB (Chang et al., 2012; Ray and Prefontaine, 1994). Bien que très peu d’information soit connue concernant les voies de signalisation impliquées dans la variation de la fonction et de la migration des cellules T et NK en microgravité, la réduction du nombre et de la capacité cytotoxique des ces sous- types de leucocytes ressemblent aux effets imputables au stress chronique sur Terre.

56

La réactivation virale chez les astronautes a été étudiée de façon intensive. Avant la mise au point des quarantaines imposées aux astronautes avant les vols, des abcès cutanés, des infections des voies respiratoires et urinaires ainsi que des infections par Staphylococcus aureus avaient été rapportés à la suite des vols en orbite (Pierson et al., 1996). Au milieu des années 1970, la majorité des astronautes de la mission Apollo ont développé une infection pendant leur vol ou dans les quelques jours suivants leur retour (Hawkins et al., 1975). Par la suite, la réactivation des virus de la famille de l’herpès (EBV, CMV et VZV) a été observée pendant et après des vols spatiaux sur des sujets humains ou des souris de même qu’à la suite d’étude de microgravité simulée (Cohrs et al., 2008; Mehta et al., 2000; Pierson et al., 2005; Uchakin et al., 2007).

Le taux d’anticorps spécifiques à la capside virale d’EBV dans le sang augmente de façon significative en microgravité et peut varier de façon importante allant jusqu’à une augmentation de 64 fois par rapport au niveau observé avant le vol (Stowe et al., 2000). Cette réactivation de la réplication du virus est souvent observée de façon concomitante avec des niveaux élevés de cortisol et de catécholamines dans les urines ou le sang (Stowe et al., 2001). Une modification dans les niveaux d’expression des différentes cytokines plasmatiques – soit à la baisse ou a la hausse – est observée chez la quasi- totalité des sujets dont les virus EBV, CMV ou VZV ont été réactivés durant leur séjour en microgravité (Mehta et al., 2013; Uchakin et al., 2007).