Examen des effets de l’entrainement physique sur la fonction immunitaire

Les lymphocytes jouent un rôle central dans le processus immunitaire de l'organisme et peuvent également sécréter une variété de cytokines qui peuvent agir non seulement sur les cellules immunitaires elles-mêmes, mais aussi sur les systèmes nerveux et endocrinien. Les monocytes et les macrophages sont considérés comme jouant un rôle important dans la réparation et le remodelage du tissu osseux et des muscles squelettiques, principalement parce qu'ils peuvent favoriser le potentiel d'angiogenèse, la sécrétion de facteurs de croissance et l'élimination des fragments de tissus. Les cellules dendritiques, qui sont des avant-postes importants du système immunitaire, jouent un rôle de premier plan dans le maintien de l’intégrité intestinale et sont des cellules présentatrices des antigènes pour les lymphocytes T. Les cellules NK sont les membres principaux du système immunitaire inné, et elles ont pour fonction la reconnaissance précoce et l'élimination des infections virales et des cellules tumorales. Elles constituent également un pont entre l'immunité innée et l'immunité acquise. Les neutrophiles constituent le plus grand nombre de globules blancs dans le sang. Ils jouent un rôle important dans la fonction immunitaire non spécifique de l'organisme et participent directement à la première "ligne de défense" du système immunitaire de l'organisme. Les cellules souches hématopoïétiques sont les cellules souches d’origine de toutes les cellules immunitaires et sont stockées dans la moelle épinière. Elles peuvent améliorer les fonctions hématopoïétiques et immunitaires de l'homme et soulager efficacement les maladies sanguines malignes, les maladies génétiques, l'immunodéficience grave ains que d'autres maladies.

Lorsque des stimulations d’intensité différente sont utilisées pendant un entrainement, le nombre de cellules immunitaires ainsi que certaines fonctions immunitaires comme la surveillance, l’auto-régulation et la défense changent. L’entrainement à haute intensité a un effet négatif sur la plupart des cellules car il crée des dommages aigus sur certains tissus. En revanche, un entrainement physique régulier d’intensité modérée peut améliorer la fonction immunitaire. L’absence totale d’entrainement à long terme inhibe la fonction des cellules immunitaires. 

L’intensité de l’exercice physique affecte la balance oxydant/antioxydant des lymphocytes et des neutrophiles mais seuls les efforts à haute intensité induisent des dommages oxydatifs chez les lymphocytes. Shaw et al ont découvert que les cellules T et les cellules de type 2 du sang périphérique produisaient respectivement les cytokines anti-inflammatoires interleukine 10 et interleukine 4 pendant un entrainement à haute intensité. La diminution de l’immunoglobuline A chez les athlètes professionnels après un exercice à haute intensité entraine une altération de l’immunité des muqueuses, ce qui augmente le risque d’infection des voies respiratoires supérieures. Enfin, les rapports granulocytes/lymphocytes et lymphocytes/monocytes se sont révélés sensibles aux changements liés à la fatigue ; ils pourraient donc être utilisés comme indicateurs de l’immunité cellulaire de l’organisme et ils pourraient permettre le suivi de l’état physiologique des sportifs en fonction de leurs entrainements.

La haute intensité à long terme affecte la fonction des cellules de l’immunité innée, réduit la capacité des cellules à s’adapter suite à un exercice aigu et augmente le risque d’infection. Ce type d’exercice peut aussi altérer la fonction des macrophages entrainant une diminution de leur capacité de phagocytose, qui ne peut pas être compensée même par une supplémentation en acides aminés après l’entrainement. Shepard et Shek ont trouvé que l’entrainement à haute intensité à long terme aurait des effets néfastes sur la fonction immunitaire et la santé de l’organisme. Iwasaki et Medzhitov pensent qu’un seul exercice prolongé altère la fonction des cellules T, des cellules NK et des neutrophiles, modifie l’équilibre des cytokines de type 1 et 2 et atténue la réponse immunitaire primaire et le rappel des antigènes in vivo. 

L’exercice à haute intensité à court terme entraine une augmentation du nombre de cellules NK mais n’a pas d’impact sur leur fonction cytotoxique, ou entraine une légère diminution de cette dernière. Cela pourrait s’expliquer par une redistribution rapide des cellules NK dans les tissus après un exercice aigu. Une seule séance d'exercice induit l'augmentation de la leucocytose et la redistribution des cellules effectrices entre le compartiment sanguin et les tissus lymphoïdes et périphériques ; cette réponse est médiée par l'augmentation de l'hémodynamique et la libération de catécholamines et de glucocorticoïdes faisant suite à l'activation du système nerveux sympathique.

Les recherches montrent que l’amélioration de l’immunité est due à la pratique régulière d’exercices à intensité modérée ; ce type d’entrainement améliore la santé cardiovasculaire et réduit la mortalité globale due aux maladies. Une étude réalisée sur des souris a montré que les exercices d’intensité modérée atténuent l’atrophie des muscles squelettiques et respiratoires et améliorent la production de force. Ces résultats ont aussi été trouvés sur des humains présentant des lésions pulmonaires. 

L’alitement prolongé affecte de manière significative les populations de cellules immunitaires et les concentrations de cytokines. Pendant les vols spatiaux, où l’apesanteur est similaire à l’alitement, la fonction immunitaire est supprimée, le nombre de granulocytes, de cellules T et de cellules souches hématopoïétiques est augmenté et le nombre de monocyte est significativement réduit. L’exercice à des effets différents sur la concentration des lymphocytes et des cellules B mais seul un exercice régulier peut améliorer la fonction immunitaire du corps. 

Après avoir réalisé une course cycliste de 20 minutes à 80% de la VO2max, les cellules B augmentent de 60% et le total des cellules dendritiques augmente de 150%, avec une mobilisation préférentielle des cellules dendritiques plasmacytoïdes par rapport aux myéloïdes. Chez les cyclistes professionnels, la myéloperoxydase dans les neutrophiles a augmenté et l’hémolyse et la lymphopénie causées par l’exercice ont été négativement corrélées avec les marqueurs du stress oxydatif. Ni l’exercice physique aigu ni l’exercice physique chronique n’ont entrainé de changements dans le pourcentage circulant de lymphocytes T.

Comparé à des cyclistes, les marathoniens bien entrainés présentent plus de dommages musculaires, de courbatures et de réponse inflammatoire, mais il n’y a pas de différence entre les cyclistes et les coureurs sur les symptômes des voies respiratoires supérieures ainsi que sur la diminution de l’immunité innée après un exercice. Les coureurs amateurs de demi-fond présentaient des valeurs plus faibles de lymphocytes et d’éosinophiles, alors que les concentrations de cellules sanguines rouges, de plaquettes, de globules blancs, de neutrophiles et de monocytes ont significativement diminuées pendant la course avant d’augmenter.  

La lymphopénie ainsi que l’augmentation des cellules T dans les poumons après un exercice de nage peuvent renforcer la vigilance immunitaire dans ces tissus muqueux qui sont la barrière principale de défense de l’organisme. Les réponses des neutrophiles (dommages oxydatifs) et des lymphocytes (défense antioxydante) sont légèrement plus faibles chez les femmes que chez les hommes. 

Un entrainement de présaison d’un mois chez des joueurs de volley universitaires a augmenté de façon significative le nombre de cellule NK et de cellules T, et a diminué la cytotoxicité globale des cellules NK. En revanche, les niveaux d’interleukine 6, d’interféron-gamma ainsi que les facteurs de nécrose tumorale n’ont pas changé. 

Après deux courses de 45 minutes à 75-80% VO2max dans des conditions froides, chaudes et humides, le nombre de globules blancs, de neutrophiles et de basophiles a augmenté de manière significative après l'exercice dans les deux environnements et de manière plus marquée dans les environnements chauds. Les expressions lymphocytaires de la catalase H et de la superoxyde dismutase ont augmenté après l’exercice uniquement dans des conditions chaudes. Le nombre de leucocytoses a augmenté de façon significative après des exercices de lutte contre les incendies et a persisté après la récupération. Les instructeurs exposés aux incendies, qui sont 10 fois plus exposés que les pompiers, présentent des niveaux de stress physiologiques supérieurs et ont 16 fois plus de risques d’avoir des symptômes de maladies. 

L’exercice physique dans des conditions chaudes ou neutres entraine une augmentation des hormones de stress, des catécholamines, des cytokines et des cellules sanguines blanches. Les lymphocytes T diminuent suite à des exercices aigus ou chroniques à une altitude élevée mais les lymphocytes B ne sont pas affectés par l’altitude, tout comme l’activité cytotoxique des cellules NK. L’exercice à intensité modérée peut activer la fonction cytotoxique des granulocytes circulants mais seulement à haute altitude ; l’exercice intense inhibe cette activation ce qui prévient les dommages liés à l’inflammation.

Le système immunitaire fait le lien entre l’exercice et la santé émotionnelle, et la diminution des lymphocytes T affecte négativement la santé émotionnelle et la cognition. Un stress chronique peut déréguler voire supprimer la fonction immunitaire mais un stress aigu peut augmenter cette fonction. 

Les perturbations du sommeil sont associées à une augmentation des concentrations en lymphocytes et en cellules NK. Les personnes dormant moins de 6 heures par nuit sont 4 fois plus susceptibles de présenter des infections des voies respiratoires supérieures. L’exercice physique après une nuit de moins de 6 heures, ou après une nuit avec des interruptions du sommeil, entraine un effet contraire sur la production des cellules immunitaires ainsi que sur leur fonction. 

Les leucocytes et les neutrophiles augmentent significativement après un exercice physique lorsque celui-ci est réalisé le matin, mais ils augmentent encore plus lorsque celui-ci est réalisé l’après-midi. L’activité des cellules NK est aussi augmentée de façon plus importante lorsqu’un exercice physique est réalisé l’après-midi par rapport au même exercice réalisé le matin. 

La lactococcus lactis est une bactérie lactique acide permettant d’activer les cellules plasmatiques et de diminuer les symptômes et l’incidence des infections des voies respiratoires supérieures. Ce type de supplémentation permet de diminuer l’accumulation de fatigue des athlètes lors d’exercices continus à haute intensité. La supplémentation en composants carbonés lors d’exercices longs pourrait affaiblir le système immunitaire et la réponse endocrinienne, mais les compléments contenant des carbohydrates n’affectent pas le déclin de l’immunité de l’organisme après un entrainement chronique.