Le sommeil, un pilier indispensable du système immunitaire

Sommeil et système immunitaire : un lien intime

Système immunitaire inné et adaptatif

Quelques rappels basiques pour commencer : on peut distinguer deux types de système immunitaire dans l’organisme, le système inné et le système adaptatif.

Le système immunitaire inné correspond à la première ligne de défense immédiate contre les infections : on dit qu’il est non spécifique, c’est-à-dire qu’il s’attaque à tout ce qu’il trouve de menaçant sans distinction, et sans y être spécialement adapté. On le retrouve au niveau des barrières comme la peau, le système digestif ou les poumons, avec des cellules de la famille des globules blancs comme les granulocytes, les macrophages ou les lymphocytes NK, pour Natural Killer, aussi appelés cellules tueuses naturelles.

De l’autre côté, on a le système immunitaire adaptatif, qui est plus lent mais va produire une réponse adaptée une fois l’agent infectieux reconnu, et qui se compose des lymphocytes B et T. Le principe de la vaccination repose justement sur ce type de système immunitaire, en stimulant la production de lymphocytes spécifiques.

Cerveau et système immunitaire communiquent en permanence

Le sommeil et le système immunitaire sont intimement liés. L’activation du système immunitaire peut altérer notre sommeil, et à l’inverse, la qualité et la quantité de notre sommeil affectent à la fois les bras inné et adaptatif de notre système immunitaire.

Une stimulation de ce dernier par une infection microbienne ou virale par exemple entraîne une réponse inflammatoire qui, suivant son intensité et sa durée, peut entraîner une augmentation du temps de sommeil.

Comment cela se passe concrètement ?

Plus concrètement, que se passe-t-il en cas d’activation du système immunitaire face à une infection aigüe par exemple, notamment en relation avec le sommeil ?

1. Le système nerveux central (composé du cerveau et de la moelle épinière) met en place différentes réponses, comme la fièvre, et des symptômes bien connus tels que la fatigue, la somnolence, une diminution de l’appétit, l’envie de s’isoler : des comportements que l’évolution a mis en place pour favoriser la guérison et diminuer les risques de transmission. Par exemple, la fatigue et l’envie de dormir vont faciliter la conservation d’énergie pour la consacrer à la guérison.
2. Les différents acteurs du système immunitaire communiquent entre eux via des molécules appelées cytokines, qui sont produites en grande quantité en cas de maladie et donc de réaction du système immunitaire. Le système nerveux central va repérer l’infection via la hausse de la concentration de cytokines dans le sang, grâce à des récepteurs spécifiques à certaines cytokines dans plusieurs régions du cerveau. Plusieurs travaux (sur modèle animal pour le moment) ont montré que ce signal augmentait la quantité de sommeil lent profond, l’un des 3 stades du sommeil qui s’alternent pendant la nuit au cours de plusieurs cycles, et pouvait inhiber au contraire le sommeil paradoxal.

L’exemple des travailleurs de nuit

Un autre exemple pour comprendre ce lien des rythmes biologiques et du système immunitaire est celui des travailleurs de nuit ou décalés.

Les études d’observation ont établi un lien entre le fait de travailler la nuit et plusieurs pathologies et effets délétères parmi lesquels une baisse du système immunitaire, un risque plus élevé de maladie inflammatoire de l’intestin, d’infections bactériennes, de cancers et de divers problèmes liés au système immunitaire. Le travail de nuit est d’ailleurs classé comme « probablement cancérogène pour l’Homme » (groupe 2A) par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC).

Une hypothèse est que tout notre organisme fonctionnant selon un rythme circadien (= de 24h), l’évolution aurait naturellement sélectionné les individus ayant un système immunitaire plus performant face aux maladies durant le cycle d’éveil, où le risque d’infection est beaucoup plus élevé, que pendant le sommeil. Les études sur l’homme manipulant le sommeil et les infections étant limitées pour des raisons éthiques, il faut se tourner vers les travaux sur les animaux pour aller plus loin sur ce sujet.

Une étude très récente de 2019 nous apporte justement un début de réponse. Les chercheurs ont infecté deux groupes de souris avec la même quantité du virus de la grippe, mais à deux moments différents :

1. A la fin de leur phase d’éveil pour le 1^er groupe ;
2. A la fin de leur phase de sommeil pour le second groupe.

Ils les ont ensuite observées pendant 2 semaines, en effectuant toute une série de mesures.

Les résultats ont été assez spectaculaires : les souris infectées en fin de cycle de sommeil ont eu une mortalité bien plus élevée que celles du 1^er groupe (71% vs 15% au bout de 15 jours), et avaient perdu bien plus de poids dès le 4^e jour.

Un sommeil de qualité pour diminuer les risques d’infection ?

Les résultats d’une célèbre étude brésilienne

L’horaire de l’infection compte donc beaucoup, mais qu’en est-il des effets du manque de sommeil ?

Regardons dans le détail une célèbre étude réalisée par des chercheurs brésiliens sur des souris, qui ont été contaminées par la malaria, aussi connue sous le nom de paludisme, maladie causée par un parasite.

Les chercheurs ont privé de sommeil pendant 72h un groupe, et laissé un autre groupe dormir normalement. À la fin de ces 3 jours, ils ont infecté toutes les souris avec le parasite, et ont ensuite observé le taux de survie.

Les premiers jours qui suivent l’infection sont cruciaux

Pour faire simple, le fait d’être déjà en manque de sommeil, c’est-à-dire d’avoir une importante dette de sommeil, au moment où on croise un agent infectieux, fait que notre système immunitaire va être bien moins performant à le neutraliser tout de suite. Donc dans les premiers jours, notre charge virale (dans le cas d’un virus), ou notre charge parasitaire (pour un parasite), c’est-à-dire la quantité de virus ou de parasite par litre de sang ou de fluide, sera beaucoup plus importante.

Or le fait que l’infection se propage plus ou moins vite pendant ces tout premiers jours va déterminer en grande partie le taux de survie final…

Cette étude renforce donc l’hypothèse selon laquelle il faudrait éviter d’être en déficit de sommeil au quotidien pour minimiser les risques de développer une infection. Parce qu’une chose est certaine, on croise tous des virus et des bactéries tous les jours, comme la grippe en hiver. Mais donc ce qu’on retient, c’est qu’une fois infecté par un virus, tout se joue dans les premiers jours.

Une incidence sur les vaccins ?

Comme le sommeil a une action sur le système immunitaire, on pourrait se demander si cela a aussi une incidence sur l’efficacité des vaccins.

C’est ce qu’a montré une étude de 2002 qui étudiait les effets du manque de sommeil sur l’efficacité du vaccin contre la grippe saisonnière : les personnes ayant dormi 4h par nuit la semaine avant le vaccin ont produit 50% d’anticorps en moins que celles ayant dormi 7h30 en moyenne. Et même avec le retour à un sommeil normal après, le déficit n’est jamais totalement rattrapé.

Sommeil et cancer

Pour finir, un petit zoom sur le cancer. Soyons clairs tout de suite : le sommeil n’est pas « anti-cancer », ni un remède miracle. Mais comme évoqué un peu plus haut, le CIRC avait conclu en 2007 à un effet cancérogène probable, surtout pour les cancers colorectaux, des ovaires et du sein, malgré toutes les difficultés méthodologiques pour avoir une définition homogène du travail de nuit.

En 2018, une équipe française de l’INSERM a compilé les données de 5 grandes études internationales sur le cancer du sein, qui disposaient d’informations précises sur les horaires de travail des femmes incluses. Ces analyses ont renforcé l’hypothèse d’un lien entre le travail de nuit et le cancer du sein.

Parmi les femmes non ménopausées, le travail de nuit (défini comme un travail d’au moins trois heures entre minuit et 5 h du matin) augmente de 26% le risque de cancer du sein. Le risque semble particulièrement croître chez les femmes qui ont travaillé plus de 2 nuits par semaine pendant plus de 10 ans. Les résultats montrent également que le risque diminue après l’arrêt du travail de nuit.

Certains facteurs de risque ont une composante circadienne : l’inflammation, le stress oxydatif, les mécanismes de réparation de l’ADN et le système immunitaire évidemment. Il y a aussi des études épidémiologiques sur plusieurs milliers de personnes, qui montrent une hausse du risque de certains cancers pour les personnes dormant moins de 6h par nuit.

Pourquoi ? Plusieurs explications possibles.

Un stress entraînant une inflammation permanente

D’une part, le manque de sommeil est un stress qui stimule le système nerveux sympathique de manière chronique, entraînant une inflammation de bas-grade permanente qui pourrait favoriser le développement des tumeurs.

Ce mécanisme a été précisé notamment par une étude du Dr David Gozal, un expert de l’apnée du sommeil, qui avait noté un lien de corrélation important entre cette dernière et le risque de cancer. Pour en savoir plus, il a réalisé plusieurs études sur des souris pour tester différentes hypothèses.

Dans l’une d’entre elles, les chercheurs ont tout d’abord séparé les souris en deux groupes :

1. Le premier avec un sommeil normal ;
2. Le deuxième avec un sommeil fragmenté et réduit (un appareil les perturbait automatiquement toutes les 2 minutes pendant leur sommeil, les obligeant à se réveiller et à se rendormir continuellement).

Au bout de 7 jours, ils leur ont injecté des cellules cancéreuses, et ont continué à les observer pendant 4 semaines, les souris gardant leur sommeil normal ou fragmenté.

Résultats : les souris ayant eu un sommeil fragmenté ont eu des tumeurs deux fois plus grosses que celles de l’autre groupe.

Une autre étude complémentaire de la même équipe a cette fois injecté les cellules cancéreuses dans le muscle de la cuisse, ce qui aurait dû contenir la croissance des tumeurs. Malgré cela, le groupe avec un sommeil fragmenté a eu à nouveau des tumeurs bien plus agressives qui ont envahi tous les tissus adjacents. Une des caractéristiques des souris au sommeil fragmenté était justement d’avoir des niveaux plus élevés de signaux pro-inflammatoires.

Des cellules immunitaires produites en moins grande quantité

D’autre part, une autre hypothèse est que certaines cellules du système immunitaire sont produites en moins grande quantité en cas de manque de sommeil.

C’est le cas notamment des cellules tueuses naturelles, les Natural Killer, et des macrophages M1, les deux étant des cellules permettant justement de lutter contre les tumeurs.

FAQ : Sommeil et système immunitaire