Fiche de révision : Lien entre activité physique et immunité

📋 Plan du Cours

1. Historique et complexité du lien entre activité physique et immunité
2. Caractéristiques et fonctions générales des cytokines
3. Origine musculaire et rôle spécifique de l’interleukine-6 (IL-6) pendant l’exercice
4. Déterminants métaboliques de la production d’IL-6 au cours de l’exercice
5. Modèle théorique d’IL-6 comme indicateur des réserves énergétiques musculaires
6. Rôles autocrine, paracrine et endocrine d’IL-6 dans le métabolisme énergétique
7. Mécanismes et régulation de la glycogénolyse musculaire et hépatique
8. Processus biochimique de la néoglucogenèse hépatique à partir de substrats non glucidiques

📖 1. Historique et complexité du lien entre activité physique et immunité

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunologie de l’exercice : Discipline scientifique apparue dans les années 1980-2000 qui étudie les effets de l’activité physique sur le système immunitaire, en analysant comment différents paramètres d’exercice influencent la réponse immunitaire.
• Activité physique et l’immunité : Relation ancienne et complexe où l’activité physique modifie le système immunitaire de manière non linéaire, avec des effets variables selon l’intensité, la durée et le niveau d’entraînement.
• Premières études : Les premières études… « Contribution à l’étude du surmenage;

📝 Points essentiels

• Le lien entre activité physique et immunité est ancien, complexe et non linéaire.
• L’activité physique peut être protectrice ou perturbatrice, notamment en cas de surmenage.
• Les premières études sur le surmenage et l’infection datent de la fin du 19e siècle, notamment celles de Charrin et al.
• Contexte de la présentation Au 19e siècle, les premiers questionnements sur les interactions entre activité physique et l’immunité émergent dans la pensée commune et dans les premières études scientifiques.

💡 À retenir

L’impact de l’activité physique sur l’immunité dépend d’un équilibre subtil entre bénéfices et risques liés à l’intensité et la durée, comme le montrent les premières études du 19e siècle à aujourd’hui.

📖 2. Caractéristiques et fonctions générales des cytokines

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytokines : Les cytokines agissent sur des cellules cibles en se fixant sur des récepteurs spécifiques de haute affinité.
• Réponse immunitaire : 15 Origine de l’IL-6 plasmatique Face à un agent pathogène, on observe une réponse immunitaire rapide initiée par NF-KB.

📝 Points essentiels

• Les cytokines sont un groupe hétérogène de molécules produites par de nombreux types cellulaires et synthétisées principalement en réponse à un signal activateur.
• Les cytokines agissent sur des cellules cibles via des récepteurs spécifiques à haute affinité.
• Les cytokines peuvent agir de manière autocrine, paracrine ou endocrine selon la localisation des cellules cibles par rapport à la cellule sécrétrice.
• Elle permettent surtout la communication intercellulaire et régulent la réponse immunitaire, l’inflammation, la prolifération et la différenciation cellulaire.
• En réalité, ce sont des molécules produites par un très grand nombre de types cellulaires et d’organes et qui possèdent de très nombreuses fonctions en physiologie et en pathologie.

💡 À retenir

Les cytokines sont des médiateurs multifonctionnels essentiels à la communication et à la régulation immunitaire et physiologique, agissant selon la localisation des cellules cibles et le contexte physiologique.

📖 3. Origine musculaire et rôle spécifique de l’interleukine-6 (IL-6) pendant l’exercice

🔑 Notions clés & Définitions

• Interleukine-6 (IL-6) : Cytokine d'environ 26 kDa produite par le muscle squelettique en contraction, jouant un rôle régulateur et anti-inflammatoire pendant l’exercice.
• NF-KB : Facteur de transcription de la réponse immunitaire innée, présent dans le cytoplasme des cellules immunitaires au repos, qui migre vers le noyau lors de sa stimulation pour induire la transcription des gènes codant pour des cytokines pro-inflammatoires.
• Origine de l’IL-6 plasmatique : L’IL-6 plasmatique augmente massivement pendant et après l’exercice en étant produite directement par le muscle squelettique en activité, sans être liée à une réaction inflammatoire systémique.

📝 Points essentiels

• L’IL-6 augmente dans le muscle pendant l’exercice, mais pas dans les cellules immunitaires circulantes, indiquant qu’elle n’est pas une cytokine inflammatoire systémique.
• L’IL-6 est une myokine clé, jouant un rôle régulateur et anti-inflammatoire dans le muscle lors de l’exercice.
• La production d’IL-6 est proportionnelle à la puissance et à la durée de l’effort.
• L’activation de NF-KB dans les cellules immunitaires induit la transcription de cytokines pro-inflammatoires, mais l’IL-6 lors de l’exercice n’est pas liée à cette réponse inflammatoire.
• 1998 La production d’IL-6 par le muscle est maintenue tant que l’exercice perdure dans le temps.
• Dans le contexte de l’exercice, elle joue un rôle de régulateur et un rôle anti- inflammatoire pour le muscle.

💡 À retenir

L’IL-6 augmente dans le muscle pendant l’exercice, mais pas dans les cellules immunitaires circulantes, indiquant qu’elle n’est pas une cytokine inflammatoire systémique.

📖 4. Déterminants métaboliques de la production d’IL-6 au cours de l’exercice

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycogène musculaire : Réserve de glucose stockée dans le muscle, utilisée comme substrat principal pour la production d’ATP lors de l’exercice.
• Glucose plasmatique : Glucose présent dans le sang, provenant principalement du foie, utilisé par le muscle pour produire de l’ATP pendant l’effort.
• Cours de l’exercice : Période durant laquelle un effort physique est réalisé, caractérisée par une utilisation variable des substrats énergétiques selon l’intensité et la durée.

📝 Points essentiels

• Le muscle utilise principalement le glycogène musculaire et le glucose plasmatique pour produire de l’ATP pendant l’exercice.
• La consommation relative de lipides, glycogène et glucose dépend de l’intensité de l’effort, avec le glycogène dominant à haute intensité.
• L’apport en hydrates de carbone diminue la libération d’IL-6 par les muscles actifs.
• Chargement… 29 La production hépatique du glucose plasmatique au cours de l’exercice La glycogénolyse La néoglucogénèse Muscle squelettique Foie Foie et reins Substrats utilisés: lactate, AA, glycérol Utilisation locale du glucose pour produire l’ATP Maintien de la glycémie Maintien de la glycémie quand le stock de glycogène diminue A l’effort physique, stress, hypoglycémie A l’effort physique prolongé, déplétion glycogénique, stress métabolique Stimulée par: glucagon Inhibée par: insuline Stimulée par: glucagon, cortisol, IL-6 Inhibée par: insuline 30 Relation métabolisme énergétique et IL-6 Nehlsen-Cannarella et al.
• 21 Retour sur les filières énergétiques 22 Retour sur les filières énergétiques 23 Retour sur les filières énergétiques 24 Retour sur les filières énergétiques 25 Retour sur les filières énergétiques 26 Le muscle a deux sources de glucose: - Le stock en réserve sous forme de glycogène - Le glucose circulant dont la source principale est le foie Contribution des principales sources de substrats énergétiques pour un effort prolongé À faible intensité, la dépense énergétique est faible et la source majoritaire vient des lipides.

💡 À retenir

Le muscle utilise principalement le glycogène musculaire et le glucose plasmatique pour produire de l’ATP pendant l’exercice.

📖 5. Modèle théorique d’IL-6 comme indicateur des réserves énergétiques musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• IL-6 comme jauge des réserves énergétiques : Concept selon lequel la production d’IL-6 dans le muscle reflète l’état des réserves énergétiques, avec une augmentation rapide lors de l’exercice et une diminution notable à l’arrêt.
• MAPK P38 : Kinase activée par la diminution du glycogène musculaire qui agit comme un capteur de l’état énergétique du muscle et induit la transcription d’IL-6.
• Modèle théorique : Représentation conceptuelle selon laquelle la production d’IL-6 est régulée par des voies distinctes dépendant de l’état énergétique musculaire et du contexte d’exercice, distinguant une production métabolique et inflammatoire.

📝 Points essentiels

• La diminution du glycogène musculaire active MAPK P38, qui induit la transcription d’IL-6.
• L’augmentation du Ca2+ intracellulaire active la calcineurine et NFAT, favorisant la production d’IL-6 sans inflammation.
• En cas de contraction intense avec stress et dommage, NF-KB active une production inflammatoire d’IL-6.
• Cette augmentation de Ca2+ intracellulaire active la voie de la calcineurine qui par l’intermédiaire de son facteur de transcription (NFAT) permet la production d’IL-6.
• Dans le cadre d’une contraction intense (stress + dommage), on observe l’activation de la voie immunitaire via NF-KB.

💡 À retenir

La diminution du glycogène musculaire active MAPK P38, qui induit la transcription d’IL-6.

📖 6. Rôles autocrine, paracrine et endocrine d’IL-6 dans le métabolisme énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Rôle endocrine : Action d’IL-6 à distance sur le foie et le tissu adipeux, favorisant la libération de glucose et d’acides gras dans le sang.
• Relation métabolisme énergétique et IL-6 : Coordination par IL-6 du métabolisme énergétique localement dans le muscle et à distance via le foie et le tissu adipeux durant l’exercice.
• AMPK (AMP-activated protein kinase) : Kinase activée par l’IL-6 dans le muscle, qui augmente la captation et l’oxydation du glucose ainsi que l’oxydation des acides gras.

📝 Points essentiels

• IL-6 agit autocrinement et paracrinement sur le muscle pour augmenter la captation et l’oxydation du glucose via AMPK.
• IL-6 favorise aussi l’oxydation des acides gras dans le muscle.
• Endocrinement, IL-6 agit sur le foie et le tissu adipeux pour libérer glucose et acides gras dans le sang.
• L’administration d’IL-6 in vivo peut augmenter la libération hépatique de glucose.
• Dans certaines conditions, l’administration d’IL-6 in vivo peut augmenter la libération de glucose par le foie.
• AMPK permet d’augmenter la captation du glucose et l’oxydation du glucose par la cellule musculaire.

💡 À retenir

IL-6 est un médiateur clé qui coordonne localement et à distance le métabolisme énergétique durant l’exercice.

📖 7. Mécanismes et régulation de la glycogénolyse musculaire et hépatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycogène phosphorylase : Enzyme activée par l’entrée de calcium dans la cellule musculaire et par la baisse d’ATP, signalant un besoin en glucose, qui catalyse la dégradation du glycogène en glucose-1-phosphate.
• Glucose-6-phosphate (G6P) : Produit de la conversion du glucose-1-phosphate, utilisé dans le muscle pour entrer dans la glycolyse et produire de l’ATP, ou converti en glucose libre dans le foie.

📝 Points essentiels

• La glycogénolyse dégrade le glycogène en G1P puis en G6P pour fournir du glucose.
• Dans le muscle, le G6P entre dans la glycolyse pour produire de l’ATP.
• Dans le foie, le G6P est converti en glucose libre par la glucose-6-phosphatase pour maintenir la glycémie.
• Le G6P permet d’aboutir au glucose.

💡 À retenir

Comprendre la glycogénolyse comme un mécanisme clé adaptant la disponibilité du glucose selon le tissu et les besoins énergétiques.

📖 8. Processus biochimique de la néoglucogenèse hépatique à partir de substrats non glucidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Néoglucogenèse : Processus de synthèse de glucose à partir de substrats non glucidiques, principalement dans le foie, utilisant le lactate et certains acides aminés comme l’alanine.
• Glucose-6-phosphatase : Enzyme qui convertit le G6P en glucose libre dans le foie, permettant la libération de glucose dans le sang.

📝 Points essentiels

• Le lactate et certains acides aminés comme l’alanine sont convertis en pyruvate, qui est carboxylé en oxaloacétate par la pyruvate carboxylase.
• L’oxaloacétate est converti en phosphoénolpyruvate par la PEPCK, puis plusieurs étapes mènent à la formation de glucose.
• Le glucose est libéré dans le sang via la glucose-6-phosphatase.

💡 À retenir

Maîtriser la néoglucogenèse comme une voie métabolique essentielle pour maintenir la glycémie en utilisant des substrats alternatifs.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des mécanismes de production d’IL-6

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre rôle autocrine, paracrine et endocrine d’IL-6.
2. Mélanger les substrats énergétiques utilisés lors de l’exercice.
3. Confondre la régulation de la glycogénolyse musculaire et hépatique.
4. Omettre la distinction entre cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires.
5. Confondre la néoglucogenèse avec la glycolyse.
6. Ignorer l’impact de l’intensité de l’exercice sur la production d’IL-6.
7. Confondre les enzymes de la glycogénolyse.

✅ Checklist Examen

1. Comprendre l’origine et le rôle de l’IL-6 pendant l’exercice.
2. Maîtriser la régulation de la glycogénolyse musculaire.
3. Savoir les substrats de la néoglucogenèse hépatique.
4. Différencier les mécanismes autocrine, paracrine et endocrine.
5. Connaître les principales enzymes de la glycogénolyse.
6. Identifier les facteurs métaboliques influençant la production d’IL-6.
7. Comprendre la régulation de la néoglucogenèse.
8. Savoir les effets de l’exercice sur la réponse immunitaire.