Les scientifiques révèlent constamment les avantages nouvellement découverts de l'exercice. Lors d'expériences au cours des 10 dernières années, mes recherches ont montré que l'exercice peut aider à résoudre un problème respiratoire connu sous le nom de SDRA.
Le SDRA est un type d'insuffisance respiratoire caractérisé par l'apparition rapide d'une inflammation généralisée des poumons qui empêche l'oxygène d'atteindre les organes. Il a été signalé chez de nombreux patients atteints de COVID-19.
Je suis physiologiste de l'exercice avec une formation en médecine. Il y a plus de 30 ans, j'ai abandonné ma carrière en chirurgie générale en Chine et je suis venu aux États-Unis pour poursuivre une carrière de recherche fondamentale en physiologie moléculaire de l'exercice, car j'étais intrigué par les superbes bienfaits pour la santé de l'exercice régulier.
Plus récemment, j'ai réfléchi à l'impact potentiel de l'exercice régulier sur la prévention de cette complication mortelle du COVID-19. Je n'ai fait aucune expérience spécifiquement autour du COVID-19, mais mon travail avec des souris peut informer d'autres chercheurs qui explorent des moyens de protéger les personnes atteintes du SDRA.
Le SDRA est une cause de décès pour 3 % à 17 % des patients infectés par le SRAS-CoV-2. Les patients COVID-19 atteints de cette complication clinique lamentable ont un taux de mortalité supérieur à 50 %.
Plus précisément, le SDRA peut survenir lorsqu'une infection virale des cellules des poumons active le système immunitaire et attire les globules blancs pour qu'ils traversent la circulation sanguine jusqu'au tissu pulmonaire pour combattre l'infection virale.
Cependant, lorsqu'un trop grand nombre de globules blancs apparaissent simultanément dans le tissu pulmonaire, cela peut endommager le tissu pulmonaire. En effet, ils produisent trop de molécules nocives appelées radicaux libres qui cassent les protéines, la membrane cellulaire et l'ADN.
En conséquence, les vaisseaux sanguins dans les poumons deviennent perméables, provoquant une accumulation de liquide dans le tissu pulmonaire, et les sacs aériens des poumons se remplissent de liquide. Cela empêche ces mêmes sacs aériens, appelés alvéoles, de se remplir d'air, empêchant l'oxygène de l'air de pénétrer dans le sang. Les patients meurent de privation d'oxygène.
Les cellules qui tapissent nos vaisseaux sanguins sont des cellules endothéliales de forme plate. L'une des premières étapes de ce processus compliqué de la maladie SDRA est que la paroi du vaisseau sanguin devient collante aux globules blancs en produisant des protéines collantes à la surface des cellules, un phénomène appelé activation des cellules endothéliales.
Cela déclenche un cercle vicieux; plus l'activation des cellules endothéliales est importante, plus les globules blancs libèrent de radicaux libres. Cela détruit à son tour les cellules endothéliales, ce qui augmente la fuite des vaisseaux sanguins et endommage les tissus pulmonaires.
Il y a plus de 10 ans, j'ai commencé à étudier le rôle protecteur des enzymes antioxydantes induites par l'exercice contre la perte de masse musculaire. Mes recherches ont montré que l'exercice d'endurance favorise la production d'un antioxydant appelé superoxyde dismutase extracellulaire (EcSOD) qui décompose le superoxyde de radicaux libres à l'extérieur des cellules.
EcSOD est la seule enzyme antioxydante sécrétée dans le sang qui atteint d'autres organes vitaux et se lie aux cellules endothéliales et à d'autres cellules grâce à une structure de liaison unique de l'enzyme. Cela rend EcSOD différent de toute pilule antioxydante supplémentaire ou de tout aliment riche en antioxydants que nous pouvons consommer. Un antioxydant oral, une fois absorbé dans le sang, ne cible pas un organe donné pour fournir une protection, tandis que l'EcSOD adhère à des organes spécifiques.
Lorsque j'ai vu pour la première fois la preuve d'une augmentation de l'EcSOD dans le muscle squelettique par un entraînement aérobie, j'ai été inspiré pour faire une expérience dans laquelle j'ai testé si le simple fait d'augmenter la quantité de cette enzyme par génie génétique, au lieu de naturellement par l'exercice, fournirait une protection contre diverses maladies dans lesquelles les radicaux libres sont connus pour jouer un rôle important, telles que l'atrophie musculaire et l'insuffisance cardiaque.
J'ai conçu une souris qui produisait plus d'EcSOD dans le muscle squelettique que ne le ferait la souris typique pour imiter les effets de l'entraînement aérobique. Nous avons obtenu des preuves claires que ces souris étaient protégées contre l'atrophie musculaire et l'insuffisance cardiaque induite par le diabète.
J'ai ensuite déclenché artificiellement le SDRA chez des souris en leur injectant un produit chimique produit par des bactéries connues pour causer cette maladie. À ma bonne surprise, les souris génétiquement modifiées avec des concentrations plus élevées d'EcSOD dans leur sang étaient beaucoup plus susceptibles de survivre au SDRA sévère et à la défaillance d'organes multiples par rapport à une mortalité lamentable chez les souris typiques. Cela imite la situation en soins intensifs où plus de 80 % des patients meurent lorsqu'ils souffrent de la défaillance de plusieurs organes, y compris le SDRA.
J'ai ensuite confirmé que c'était bien l'EcSOD chez les souris génétiquement modifiées qui offrait la protection. Lorsque j'ai réalisé une expérience dans laquelle une souris génétiquement modifiée a partagé du sang avec une souris normale à la suite d'une intervention chirurgicale appelée parabiose, ou j'ai prélevé du sang d'une souris avec une EcSOD élevée et l'ai transfusé à une souris normale souffrant de SDRA, la souris normale avait réduit la gravité du SDRA et les marqueurs sanguins cliniques de la défaillance multiviscérale.
À l'aide de diverses technologies biochimiques et d'imagerie, nous avons observé des preuves d'une activation réduite des cellules endothéliales et d'une réduction des dommages aux protéines, à la membrane cellulaire et à l'ADN causés par les radicaux libres dans le tissu pulmonaire.
Ces études ont fourni des preuves de principe que l'administration du gène ou de la protéine EcSOD pour augmenter la quantité d'EcSOD dans le sang et les organes vitaux peut être une intervention efficace pour la protection des poumons et d'autres organes vitaux contre les dommages causés par le SDRA et défaillance d'organes multiples.
Mes découvertes sur des souris pourraient inspirer d'autres chercheurs à trouver des moyens innovants de prévenir et de traiter la complication mortelle du COVID-19.
Par exemple, de futures études pourraient identifier le type, l'intensité et la durée de l'exercice pour augmenter de manière optimale les niveaux d'EcSOD dans les poumons et d'autres organes vitaux chez l'homme afin de renforcer la défense contre les complications mortelles du COVID-19 ou d'autres maladies.
Bien sûr, les résultats peuvent inspirer la recherche pour favoriser les thérapies pharmacologiques, protéiques et/ou géniques pour traiter les patients COVID-19 atteints de SDRA.
L'histoire de l'antioxydant EcSOD n'est qu'une parmi tant d'autres sur les bienfaits de l'exercice pour la santé. Je crois que nous pouvons apprendre de l'exercice pour développer des thérapies efficaces pour traiter le SDRA causé par le COVID-19 et d'autres maladies.
[Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons.]
