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VETAGRO SUP CAMPUS VETERINAIRE DE LYON Année 2015 - Thèse n° IMMUNOSENESCENCE CHEZ LE CHIEN ET APPLICATIONS EN CONSULTATION DE MEDECINE PREVENTIVE THESE Présentée à l’UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD - LYON I (Médecine - Pharmacie) et soutenue publiquement le 18 décembre 2015 pour obtenir le grade de Docteur Vétérinaire par Cécile MONREAL Née le 9 novembre 1988 à Lons le Saunier VETAGRO SUP CAMPUS VETERINAIRE DE LYON Année 2015 - Thèse n° IMMUNOSENESCENCE CHEZ LE CHIEN ET APPLICATIONS EN CONSULTATION DE MEDECINE PREVENTIVE THESE Présentée à l’UNIVERSITE CLAUDE-BERNARD - LYON I (Médecine - Pharmacie) et soutenue publiquement le 18 décembre 2015 pour obtenir le grade de Docteur Vétérinaire par Cécile MONREAL Née le 9 novembre 1988 à Lons le Saunier 2 LISTE DES ENSEIGNANTS DU CAMPUS VÉTÉRINAIRE DE LYON Mise à jour le 09 juin 2015 Civilité M. M. Mme M. M. Mme Mme Mme M. M. Mme Mme Mme M. M. M. M. M. M. M. Mme M. M. Mme M. Mme Mme M. Mme Mme Mme M. Mme M. M. Mme M. Mme M. Mme M. Mme M. M. M. Mme M. Mme Mme Mme Mme Mme M. Mme M. M. M. M. Mme Mme Mme Mme Mme Mme M. M. M. M. Mme Mme Mme M. M. M. Mme M. Nom ALOGNINOUWA ALVES-DE-OLIVEIRA ARCANGIOLI ARTOIS BARTHELEMY BECKER BELLUCO BENAMOU-SMITH BENOIT BERNY BERTHELET BONNET-GARIN BOULOCHER BOURDOISEAU BOURGOIN BRUYERE BUFF BURONFOSSE CACHON CADORE CALLAIT-CARDINAL CAROZZO CHABANNE CHALVET-MONFRAY COMMUN DE BOYER DES ROCHES DELIGNETTE-MULLER DEMONT DESJARDINS PESSON DJELOUADJI ESCRIOU FAU FOURNEL FREYBURGER FRIKHA GILOT-FROMONT GONTHIER GRAIN GRANCHER GREZEL GUERIN HUGONNARD JUNOT KECK KODJO LAABERKI LACHERETZ LAMBERT LATTARD LE GRAND LEBLOND LEFRANC-POHL LEPAGE LOUZIER MARCHAL MOUNIER PEPIN PIN PONCE PORTIER POUZOT-NEVORET PROUILLAC REMY RENE MARTELLET ROGER SABATIER SAWAYA SCHRAMME SEGARD SERGENTET SONET THIEBAULT TORTEREAU VIGUIER VIRIEUX-WATRELOT ZENNER Prénom Théodore Laurent Marie-Anne Marc Anthony Claire Sara Agnès Etienne Philippe Marie-Anne Jeanne-Marie Caroline Gilles Gilles Pierre Samuel Thierry Thibaut Jean-Luc Marie-Pierre Claude Luc Karine Loic Alice Marie-Laure Pierre Isabelle Zorée Catherine Didier Corinne Ludovic Mohamed-Ridha Emmanuelle Alain Françoise Denis Delphine Pierre Marine Stéphane Gérard Angeli Maria-Halima Antoine Véronique Virginie Dominique Agnès Anne-Cécile Olivier Vanessa Thierry Luc Michel Didier Frédérique Karine Céline Caroline Denise Magalie Thierry Philippe Serge Serge Emilie Delphine Juliette Jean-Jacques Antonin Eric Dorothée Lionel UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP UP Unités pédagogiques Pathologie du bétail Gestion des élevages Pathologie du bétail Santé Publique et Vétérinaire Anatomie Chirurgie (ACSAI) Pathologie du bétail Pathologie morphologique et clinique des animaux Equine Biologie fonctionnelle Biologie fonctionnelle Anatomie Chirurgie (ACSAI) Biologie fonctionnelle Anatomie Chirurgie (ACSAI) Santé Publique et Vétérinaire Santé Publique et Vétérinaire Biotechnologies et pathologie de la reproduction Biotechnologies et pathologie de la reproduction Biologie fonctionnelle Anatomie Chirurgie (ACSAI) Pathologie médicale des animaux de compagnie Santé Publique et Vétérinaire Anatomie Chirurgie (ACSAI) Pathologie médicale des animaux de compagnie Biologie fonctionnelle Gestion des élevages Gestion des élevages Biologie fonctionnelle Santé Publique et Vétérinaire Equine Santé Publique et Vétérinaire Pathologie médicale des animaux de compagnie Anatomie Chirurgie (ACSAI) Pathologie morphologique et clinique des animaux Santé Publique et Vétérinaire Pathologie du bétail Santé Publique et Vétérinaire Santé Publique et Vétérinaire Gestion des élevages Gestion des élevages Santé Publique et Vétérinaire Biotechnologies et pathologie de la reproduction Pathologie médicale des animaux de compagnie Anatomie Chirurgie (ACSAI) Biologie fonctionnelle Santé Publique et Vétérinaire Santé Publique et Vétérinaire Santé Publique et Vétérinaire Gestion des élevages Biologie fonctionnelle Pathologie du bétail Santé Publique et Vétérinaire Equine Equine Biologie fonctionnelle Pathologie morphologique et clinique des animaux Gestion des élevages Santé Publique et Vétérinaire Pathologie morphologique et clinique des animaux Pathologie médicale des animaux de compagnie Anatomie Chirurgie (ACSAI) Anatomie Chirurgie (ACSAI) Biologie fonctionnelle Anatomie Chirurgie (ACSAI) Santé Publique et Vétérinaire Anatomie Chirurgie (ACSAI) Biologie fonctionnelle Anatomie Chirurgie (ACSAI) Equine Anatomie Chirurgie (ACSAI) Santé Publique et Vétérinaire Anatomie Chirurgie (ACSAI) Biologie fonctionnelle Pathologie morphologique et clinique des animaux Anatomie Chirurgie (ACSAI) Pathologie morphologique et clinique des animaux Santé Publique et Vétérinaire de compagnie de compagnie de compagnie de compagnie de compagnie de compagnie Grade Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Professeur Maître de conférences Professeur associé Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Maître de conférences Professeur Maître de conférences Professeur Contractuel Contractuel stagiaire Contractuel Contractuel stagiaire Contractuel 3 4 REMERCIEMENTS A Monsieur le Professeur Frédéric BERARD De la Faculté de Médecine de Lyon, Qui m’a fait l’honneur d’accepter la présidence de ce jury de thèse, Pour sa disponibilité et l’intérêt porté à ce travail, Sincères remerciements. A Monsieur le Professeur Michel PEPIN De VetAgro Sup, Campus vétérinaire de Lyon, Qui a accepté d’encadrer et de corriger ce travail, Pour son aide et ses précieux conseils, Sincères remerciements. A Monsieur le Professeur Luc CHABANNE De VetAgro Sup, Campus vétérinaire de Lyon, Qui a accepté d’être membre de ce jury de thèse, Pour son aide et sa disponibilité, Sincères remerciements. 5 6 A mes parents, pour m’avoir toujours soutenue et accompagnée, Pour l’aide qu’ils m’ont offerte chacun à leur manière, Pour leur confiance et leur amour ; A Cédric, Pour ta patience, ton indulgence, Pour ta confiance, ta générosité et ton amour ; A Caroline, Pour ta disponibilité, ton aide et tes conseils, Pour ton soutien et ton esprit positif ; A Geneviève, ma marraine, pour tes encouragements et ta bienveillance ; A François et Florian, Pour votre aide précieuse et votre générosité, Pour tous ces bons moments ensembles, nos voyages et nos aventures délirantes ; A Eloïse, Jean-Baptiste, Fanny, Amélie, Charlotte, Pauline, Pour votre amitié éternelle et votre soutien ; A Sébastien, pour ton amitié, ton aide et tes conseils ; A Claire, Béatrice et Annabelle pour votre amitié et votre présence ; A Elsa, pour ton amitié, nos fous rires et nos défis ; A Mélodie, Sonia, Stellie, Mirana et Juliette, pour votre amitié et votre soutien ; A mes poulots RHX, Alexis et Chloé ; A Virginie, Clémence, Laura, Cécile, Héloïse, Florine, Alexandre, Marion, Soledad, Batsheva, Delphine, Typhaine, Elodie…pour ces bons moments à l’ENVL ; Aux toulousains, Camila, Kevin, Damien, Anne-Laure, Marine, Lucie… Au Dr Barbier et ses assistantes, Marlène et Amandine ; Au Dr Crenn et ses assistantes, Brigitte et Laurence ; Pour leur confiance et leur compréhension lors de mes premiers pas vétérinaires… Merci 7 8 TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS ......................................................................................................... 5 TABLE DES FIGURES .................................................................................................. 11 TABLE DES TABLEAUX .............................................................................................. 12 LISTE DES ABREVIATIONS........................................................................................ 13 INTRODUCTION ........................................................................................................... 17 PARTIE I : ETUDE DU VIEILLISSEMENT DES ELEMENTS DU SYSTEME IMMUNITAIRE .............................................................................................................. 19 A. Immunosénescence et organes lymphoïdes ............................................................. 21 Les organes lymphoïdes primaires ...................................................................... 21 Les organes lymphoïdes secondaires .................................................................. 26 B. Immunosénescence et immunité innée ................................................................... 32 Les monocytes-macrophages et les cytokines ..................................................... 32 Les polynucléaires neutrophiles.......................................................................... 35 Les cellules Natural Killer (NK) ......................................................................... 38 Le complément .................................................................................................. 42 C. Immunosénescence et immunité adaptative ............................................................ 44 1. Les lymphocytes ................................................................................................ 44 L’immunité humorale et les anticorps................................................................. 56 PARTIE 2 : APPLICATIONS EN MEDECINE PREVENTIVE CHEZ LE CHIEN .. 61 A. La consultation de médecine préventive chez le chien ............................................ 63 Le rôle de la consultation de médecine préventive .............................................. 63 Particularités chez le chien senior ....................................................................... 63 9 B. La vaccination........................................................................................................ 63 Maladies virales ................................................................................................. 64 Etude des DOI (« duration of immunity »= durée d’immunité) ........................... 65 Réponse des chiens âgés à la vaccination ........................................................... 67 Vaccination contre les maladies bactériennes ..................................................... 68 Prise en compte des bénéfices et des risques de la vaccination ............................ 68 C. La lutte contre le stress oxydatif ............................................................................. 70 Vieillissement et stress oxydatif ......................................................................... 70 Les molécules antioxydantes .............................................................................. 70 En pratique ......................................................................................................... 74 D. Le contrôle du poids ............................................................................................... 75 Obésité chez le chien et conséquences ................................................................ 75 Les effets bénéfiques de la restriction énergétique sur l’immunosénescence ....... 76 Comment prévenir l’obésité en pratique ? .......................................................... 78 CONCLUSION ................................................................................................................ 83 BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................... 85 10 TABLE DES FIGURES Figure 1 : Evolution liée à l’âge du contenu de la cavité médullaire du tiers distal du tibia chez un rat (Gurevitch et al., 2009)........................................................................................................ 23 Figure 2 : Pourcentage de destruction de Lactococcus lactis par les neutrophiles en fonction de l’âge des chiens (Hall et al., 2010) ............................................................................................ 37 Figure 3 : Principe de la cytométrie en flux (Day, Schultz, 2014d). .................................... 40 Figure 4 : Effet de l’âge sur le nombre de lymphocytes totaux sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) .............................................................................. 46 Figure 5 : Effets de l’âge sur le nombre de lymphocytes B CD21+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) .............................................................................. 47 Figure 6 : Effets de l’âge sur le nombre de lymphocytes T CD3+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) .............................................................................. 47 Figure 7 : Effets sur le nombre de lymphocytes T CD4+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) ..................................................................................... 48 Figure 8 : Principe du test de stimulation des lymphocytes (Day, Schultz, 2014e) .............. 50 Figure 9 : Effets de l’âge et du genre sur la lymphoprolifération après stimulation mitogénique par la ConA (carrés), la PHA (ronds) et le PWM (triangles) chez des chiens de 1 à 11 ans (Greeley et al., 2001). ...................................................................................................................................... 51 Figure 10 : (a) Pourcentages d’échec de vaccination antirabique en fonction de l’âge (titre sérique <0.5 UI). (b) Titre sérique moyen en anticorps (IgG et IgM) selon l’âge chez 10483 chiens (Kennedy et al., 2007) ................................................................................................................... 58 Figure 11 : Evaluation de la NEC chez le chien (Freeman et al., 2011)............................... 79 11 TABLE DES TABLEAUX Tableau I : Age correspondant à l’atteinte du seuil de sénescence chez des chats et des chiens de différents gabarits (TVM, 2014). .............................................................................................. 18 Tableau II : : Durée minimum d’immunité estimée pour des vaccins de base disponibles commercialement, basée sur des challenge (C) et/ou sur la sérologie (S) (Schultz, 2006) .............. 66 Tableau III : Protocoles vaccinaux recommandés par la WSAVA (Day et al., 2010) .......... 67 Tableau IV : Effets secondaires potentiels de vaccins commercialisés en France et produits par Merial ou Virbac (Fauchier, 2014d, 2014e, 2014c, 2014a, 2014b) ........................................... 69 Tableau V : Les différentes valeurs de k1 selon la race (Blanchard, Paragon, 2008a) ......... 80 Tableau VI : Les différentes valeurs de k2 selon l’activité du chien (Blanchard, Paragon, 2008a) ........................................................................................................................................... 81 Tableau VII : Les différentes valeurs de k3 selon l’état physiologique du chien (Blanchard, Paragon, 2008a) ............................................................................................................................ 81 Tableau VIII : Signification des membres de l’équation du calcul de la densité énergétique d’un aliment (Blanchard, Paragon, 2008b). ................................................................................... 82 12 LISTE DES ABREVIATIONS AAHA : American Animal Hospital Association Ac : anticorps AGPI : acides gras polyinsaturés ADCC : antibody dependant cell cytotoxicity ADN : acide désoxyribonucléique ARNm : acide ribonucléique messager BALT : bronchus-associated lymphoid tissue BE : besoin énergétique BEE : besoin énergétique d’entretien C’ : le système du complément CAV-1 : adénovirus canin de type 1 CAV-2 : adénovirus canin de type 2 CCL22 : chémokine C-c motif ligand 22 CD : classe de différenciation CHP (vaccin) : vaccin Carré, Hépatite de Rubarth, Parvovirose CHPPi2 (vaccin) : vaccin Carré, Hépatite de Rubarth, Parvovirose, Parainfluenzavirose CHPPi/LR (vaccin) : vaccin Carré, Hépatite de Rubarth, Parvovirose, Parainfluenzavirose, Leptospirose, Rage CMH (-I ou –II): complexe majeur d’histocompatibilité (de classe I ou II) Con A : concanavaline A Cpi : parainfluenzavirus canin CPV-2 : parvovirus canin de type 2 CR : restriction calorique CRP : protéine C-réactive CSH : cellule souche hématopoïétique CSM : cellule souche mésenchymateuse CTLA-4 : cytotoxic T lymphocyte antigen 4 DE : densité énergétique DOI : durée de l’immunité E. coli : Escherichia coli ENA : extractif non azoté 13 ERO : espèce réactive de l’oxygène FCV : calicivirus félin FIV : feline immunodeficiency virus Foxp3 (gène) : Forkhead box p3 FPV : parvovirus félin FVR : herpesvirus félin gH : growth hormone HIV : human immunodeficiency virus ICE : interleukin-1beta converting enzyme IFN-γ: interferon γ IgA: immunoglobuline de classe A IgD : immunoglobuline de classe D IgE : immunoglobuline de classe E IGF-1 : insulin-like growth factor IgG : immunoglobuline de classe G IgM : immunoglobuline de classe M IL- : interleukines (cytokines) iTreg : Treg induits KC : keratinocyte chemokine Kcal EM : kilocalories d’énergie métabolisable kCal/kg : kilocalories par kilogramme KGF : keratinocyte growth factor LCMV : lymphocytic choriomeningitis virus LPS : lipopolysaccharide LT CD4+ : lymphocyte T porteur du marqueur CD4 MALT : tissue lymphoïde associé aux muqueuses MCMV : mouse cytomegalovirus MPO : myéloperoxydase NALT : nasal-mucosa associated lymphoid tissue NEC : note d’état corporel NK (lymphocyte) : lymphocyte “natural killer” NKp30 : un récepteur des lymphocytes « natural killer » nTreg (lymphocyte) : lymphocyte Treg naturel 14 PALS : periarteriolar lymphatic sheath PAMP : pathogen associated molecular pattern PE : phycoérythrine PHA : phytohemagglutinine PKC : protéine kinase C PMA : phorbol 12-myristate 13-acetate PRR : récepteur de reconnaissance des pathogènes PWM : pokeweed mitogen S. aureus : Staphylococcus aureus SOD (enzyme) : superoxide dismutase TCR : T-cell receptor TEC : cellules épithéliales thymiques TGF-β : transforming growth factor « beta » Th1 (lymphocyte) : lymphocyte T helper 1 Th2 (lymphocyte) : lymphocyte T helper 2 Th3 (lymphocyte) : un lymphocyte T régulateur induit TLR : toll-like receptor TNF-α : tumor necrosis factor-alpha TNP KLH : trinitrophenyl hapten-keyhole limpet hemocyanine TNP LPS: trinitrophenyl hapten-lipopolysaccharide Tr1 (lymphocyte) : un lymphocyte T régulateur induit Treg (lymphocyte) : lymphocyte T régulateur UI : unité internationale WSAVA : World Small Animal Veterinary Association 8-OHdG : 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine 15 16 INTRODUCTION La médecine vétérinaire, c’est un fait, trouve sa naissance dans la nuit des temps. On pratiquait son art sous d’autres noms en des temps reculés dont aucun texte aujourd’hui ne peut témoigner. Mais, de même que la médecine humaine, aux origines tout aussi absconses, a nettement évolué à travers les siècles et vu ses progrès s’envoler durant les dernières décennies, la médecine vétérinaire n’a cessé de s’améliorer et ses pratiques de s’affiner. Conséquemment, la durée de vie des animaux s’est allongée de façon analogue à celle des hommes (Day, 2010). Entre 2000 et 2010 en France, chez le chien, l’espérance de vie a augmenté d’au moins 20% (ladepeche.fr, 2012). Le vétérinaire est ainsi amené à recevoir de plus en plus d’animaux âgés en consultation et, avec eux, un nombre proportionnel de questionnements de la part des propriétaires : le vieillissement impactant sur la santé des sujets, il appartient au vétérinaire d’offrir des solutions pour en ralentir les effets. L’espérance de vie à la naissance correspond à l’âge moyen au décès d’une génération fictive soumise aux conditions de mortalité de l’année. Elle peut évoluer au cours de la vie de l’animal si ces conditions de mortalité changent par rapport à celles de l’année de naissance (Insee, 2015) et est influencée par l’espèce et la race (Day, 2010). Les chiens de grand gabarit possèdent une espérance de vie plus faible que les chiens de petite taille (Day, 2010) : en 2010, en France, un chien de moins de 10 kg dispose d’une espérance de vie de 12 ans, un chien moyen (10-25kg) de 10 ans et un grand chien (25-45 kg) de 8 ans (ladepeche.fr, 2012). De même, les chiens de race ont une espérance de vie plus courte que les chiens issus de croisements (Day, 2010). D’une étude à l’autre, un animal sera classé parmi les « chiens âgés » ou « seniors » à un stade différent de son existence ; toutefois, selon l’« American Animal Hospital Association » (ou AAHA), devient senior un individu entrant dans le dernier quart de son espérance de vie, telle que définie par son espèce et sa race (Epstein et al., 2005). Regardant la santé du chien, le système immunitaire est un élément essentiel. Il permet notamment, lorsqu’il n’est pas altéré, de lutter contre les processus infectieux ou l’apparition de certaines tumeurs (Chouaib, Bensussan, 2015). A contrario, une altération de cette réponse immunitaire normale peut conduire à plusieurs maladies, telles que l’hypersensibilité, l’autoimmunité, des maladies immunoprolifératives ou encore des déficits immunitaires. Des études menées chez de nombreuses espèces animales établissent le vieillissement comme l’un des facteurs d’apparition d’anomalies des réponses immunitaires, sous l’appellation « d’immunosénescence ». Il s’agit d’un complexe multifactoriel de changements se produisant sur le système immunitaire des individus âgés. L’immunosénescence prédispose dès lors l’individu à une augmentation conjointe de la morbidité et de la mortalité (Day, 2010). Or la notion de « système 17 immunitaire âgé » est difficile à définir : le vieillissement immunitaire débute dès l’involution thymique, et les acteurs immuns ne vieillissent pas tous au même rythme (Hakim, 2009). Intervenant à ce niveau, la médecine préventive a pour rôle d’anticiper les problèmes potentiellement rencontrés par les animaux de compagnie au cours de leur vie et d’établir des mesures pour les gérer. Le présent travail se propose d’envisager, dans un premier temps, les variations du système immunitaire et leurs conséquences sous l’effet du vieillissement chez le chien et, par la suite, de présenter des mesures préventives visant à atténuer ou retarder ces effets. Le tableau I, ci-dessous, indique l’âge correspondant au seuil de sénescence des chats et des chiens de différents gabarits (TVM, 2014). Le seuil de sénescence peut être défini comme l’âge à partir duquel les maladies liées au vieillissement commencent à apparaître (Hua, 2014), et par conséquent l’âge à partir duquel l’animal devient senior. Tableau I : Age correspondant à l’atteinte du seuil de sénescence chez des chats et des chiens de différents gabarits (TVM, 2014). 18 PARTIE I : ETUDE DU VIEILLISSEMENT DES ELEMENTS DU SYSTEME IMMUNITAIRE 19 20 A. Immunosénescence et organes lymphoïdes Les organes lymphoïdes primaires Les organes lymphoïdes primaires sont représentés par la moelle osseuse et le thymus. Ils sont le siège de la différenciation des lymphocytes B et T produits à partir des cellules souches hématopoïétiques (Revillard, 2001d). L’impact de l’immunosénescence sur ces organes a été largement étudié chez les rongeurs et l’Homme, mais peu de données spécifiques au chien sont disponibles. a. La moelle osseuse Chez le chien adulte, la moelle osseuse est le siège de l’hématopoïèse et le site de différenciation des lymphocytes B. (1) L’hématopoïèse L’hématopoïèse correspond à la synthèse des cellules des lignées érythrocytaire, mégacaryocytaire, granulocytaire et lymphoïde à partir de cellules souches hématopoïétiques, (CSH) pluripotentes (Revillard, 2001c). Ces CSH constituent 0.01% des populations cellulaires de la moelle osseuse des adultes et présentent une capacité d’auto-renouvellement. Une réserve de ces cellules persiste normalement tout au long de la vie de l’individu (Geiger, Zant, 2009). Par des étapes successives de différenciation, lesdites cellules acquièrent des caractères morphologiques distinctifs. La prolifération et la différenciation de chaque lignée sont contrôlées par des signaux extracellulaires sous forme de contacts membranaires ou par l’action de cytokines et facteurs de croissance fournis par les cellules stromales du micro-environnement médullaire (Revillard, 2001c). (2) Effets de la sénescence sur la moelle osseuse et l’hématopoïèse i. Variation des sites d’hématopoïèse au cours du développement Le siège de l’hématopoïèse varie entre le stade fœtal et le stade adulte. Chez le chien, lors du développement fœtal, cette synthèse a lieu principalement au niveau d’une annexe extraembryonnaire : le sac vitellin. Les CSH migrent ensuite dans l’ébauche hépatique vers le dixième jour du stade fœtal. Au cours de l’embryogénèse, la moelle osseuse, la rate, les nœuds lymphatiques et le thymus reçoivent des cellules hématopoïétiques et s’engagent dans l’hématopoïèse. La moelle osseuse se développe au sein de la cavité médullaire des os de l’embryon, et devient, à la fin de la gestation, le site de l’hématopoïèse pour le reste de la vie. Durant les quelques semaines qui suivent la naissance, l’hématopoïèse persiste dans le foie et la rate puis disparaît progressivement. 21 Néanmoins, ces organes conservent un potentiel hématopoïétique leur permettant de recouvrer leur activité en cas de nécessité (Chabanne et al., 2006a). Ainsi, l’hématopoïèse permet la formation des cellules immunitaires : elle est de ce fait un processus essentiel du déploiement des réponses immunitaires. ii. Evolution structurale de la moelle osseuse active En plus des CSH, la moelle osseuse contient des cellules souches mésenchymateuses (CSM) qui sont les précurseurs de l’os, du cartilage, des adipocytes et du microenvironnement hématopoïétique. Chez les mammifères nouveau-nés, les cavités médullaires de chaque os contiennent du tissu hématopoïétique fonctionnellement actif, appelé « moelle osseuse rouge », soutenu par un microenvironnement hématopoïétique. Rapidement après la naissance, et principalement au niveau des extrémités des os longs, le microenvironnement hématopoïétique est progressivement remplacé par des cellules mésenchymateuses accumulant des gouttelettes lipidiques. Il constitue alors la « moelle jaune », perd son aptitude à soutenir l’hématopoïèse, ce qui entraîne la disparition progressive du tissu hématopoïétique de la partie distale des os longs (Gurevitch et al., 2007). Une étude chez le rat a montré que cette transformation est due à un déficit progressif, lié à l’âge, de CSM capables de produire un microenvironnement hématopoïétique au niveau de la moelle osseuse des os longs. En effet, celle du rat de deux mois contient un fort pourcentage de tissu hématopoïétique actif représenté par la moelle rouge, lequel a tendance, au cours du vieillissement, à disparaître tout comme son microenvironnement ; la moelle jaune devient alors prédominante (Gurevitch et al., 2009). L’évolution de la structure de la moelle osseuse au niveau du tiers distal du tibia chez le rat âgé de 5 semaines à 24 mois est représentée sur la figure 1. La moelle jaune y remplace progressivement la moelle rouge. 22 Figure 1 : Evolution liée à l’âge du contenu de la cavité médullaire du tiers distal du tibia chez un rat (Gurevitch et al., 2009) Macrophotographies (x5) de section histologique du tiers distal du tibia chez des rats de 5 semaines (A), 2 mois (B), 10 mois (C) et 24 mois (D). Bien que le microenvironnement hématopoïétique des os spongieux acquière également des cellules accumulatrices de lipides, il continue à soutenir le tissu hématopoïétique en permanence. De fait, il est généralement admis que les CSM sont localisées dans l’endoste et les surfaces trabéculaires. Or les os spongieux ont une plus large zone de surface d’os interne que les os longs et possèderaient conséquemment un plus grand nombre de CSM, dont la population s’épuiserait moins vite que celle des os longs. Le microenvironnement hématopoïétique des os spongieux pourrait alors continuer à soutenir l’hématopoïèse malgré le vieillissement (Gurevitch et al., 2009). 23 iii. Altération de l’auto-renouvellement des CSH avec l’âge Des études chez la souris ont établi qu’au cours du vieillissement, la capacité d’autorenouvellement des CSH diminue. Cette altération serait davantage liée à des changements moléculaires intrinsèques aux CSH qu’à leur environnement cellulaire (Geiger, Zant, 2009). iv. Altération du potentiel de différenciation des CSH avec l’âge L’âge affecte également le potentiel de différenciation des CSH, c’est-à-dire leur capacité à engendrer les différentes lignées cellulaires sanguines. Les CSH de souris âgées auraient une capacité diminuée à fournir des cellules des lignées lymphoïdes T et B (Geiger, Zant, 2009). La sénescence de la moelle osseuse pourrait ainsi influencer l’efficacité de l’immunité spécifique basée sur les cellules de la lignée lymphoïde. Les mécanismes de ces altérations restent mal compris. Toutefois, une forte régulation génétique du vieillissement des CSH en serait à l’origine (Geiger, Zant, 2009). Le vieillissement de la moelle osseuse conduit à des modifications structurales et fonctionnelles impactant sur l’hématopoïèse, et réduisant en particulier la synthèse des cellules lymphoïdes nécessaires à l’immunité spécifique. b. Le thymus (1) L’éducation thymique Le thymus est un organe lymphoïde primaire encapsulé qui fournit des cellules T matures à l’organisme à partir de progéniteurs T, eux-mêmes pourvus par l’hématopoïèse. Au niveau du cortex, la multiplication, la maturation et l’éducation positive conduisent à des lymphocytes T CD8+ et T CD4+, et ces cellules sont capables de reconnaître une grande diversité d’antigènes grâce à leur récepteur TCR (T-cell receptor). Enfin, au niveau de la médulla, l’éducation négative permet d’éliminer les lymphocytes T auto-réactifs et d’obtenir ainsi des lymphocytes T naïfs fonctionnels. Ces derniers quitteront le thymus par la vascularisation cortico-médullaire, pour rejoindre la circulation sanguine générale (Geiger, Zant, 2009). (2) Effets de la sénescence sur le thymus i. L’involution thymique débute très tôt dans la vie Chez l’Homme, le thymus atteint sa taille et sa cellularité maximales au cours de la période néonatale puis, dès la première année de vie, il subit un déclin progressif de sa taille, son poids et sa structure : c’est l’involution thymique. Histologiquement, ce processus est caractérisé entre autres par l’envahissement des tissus corticaux et médullaires par du tissu adipeux et fibreux (Hakim, 2009). 24 Chez le chien, une ébauche thymique s’observe sur des embryons entre le 23ème et le 33ème jour de gestation : c’est le premier organe lymphoïde à se développer. Il est d’abord constitué d’un réseau de cellules épithéliales, puis des vaisseaux sanguins d’origine mésenchymateuse l’envahissent. La migration des cellules souches lymphoïdes a lieu rapidement lors de l’embryogénèse. Des lymphocytes sont alors présents dans le thymus d’embryons de chien de 35 à 40 jours. Le thymus est relativement large à la naissance et croît rapidement durant les premiers mois pour atteindre son développement maximum juste avant la chute des incisives déciduales, laquelle s’opère entre 4 et 6 mois selon la race. Chez le Beagle, au maximum de son développement, le thymus atteint douze centimètres de long, six de large, trois d’épaisseur et un poids de cinquante grammes. L’involution thymique est ensuite rapide : taille et poids du thymus diminuent sans que pourtant l’organe ne s’atrophie complètement même chez le chien âgé (Chabanne et al., 2006a). ii. Le renouvellement des cellules T naïves au sein du thymus Malgré cette perte de structure du cortex et de la médulla, le thymus continue à fournir de nouvelles cellules T naïves fonctionnelles, mais en quantité diminuée au fil du temps (Hakim, 2009). Outre le fait que la moelle osseuse fournit moins de progéniteurs T au thymus, la diminution de la production de nouvelles cellules T naïves au cours du vieillissement s’explique également par une réduction de l’intensité de la prolifération intra-thymique des progéniteurs T (Hakim, 2009). Cette évolution a été explorée chez les rongeurs et a montré l’intervention de plusieurs facteurs. iii. La production d’IL-7diminue Les progéniteurs T entrant dans le thymus sont dits « triple-négatifs », c’est-à-dire qu’ils ne possèdent pas les marqueurs CD3, CD4 et CD8. L’IL-7 (interleukine-7) est produite par les cellules épithéliales thymiques (TEC) ; c’est une cytokine qui fournit un signal de survie aux cellules T au cours de leur maturation intra-thymique. Une étude chez la souris a montré qu’au cours du vieillissement l’apoptose des triple-négatifs augmente, la production intra-thymique d’IL-7 diminuant au contraire, tandis que l’expression du récepteur à l’IL-7 reste, pour sa part, stable. Le traitement de souris âgées (22 à 26 mois) à l’IL-7 a réduit l’augmentation de l’apoptose des triple-négatifs liée à l’âge (Andrew, Aspinall, 2001). La réduction liée à l’âge du nombre de nouvelles cellules T naïves produites par le thymus serait liée au déclin de la production d’IL-7 par les cellules épithéliales thymiques vieillissantes (Hakim, 2009). iv. La production des stéroïdes sexuels augmente A partir de la puberté, la production des stéroïdes sexuels (androgènes, œstrogènes et progestérone) augmente. Chez le rat adulte, la castration ou l’ovariectomie a conduit à une 25 amplification de la taille du thymus et des populations de cellules T périphériques et thymiques. Des traitements par les stéroïdes sexuels sur ces rongeurs castrés ont entraîné subséquemment des changements structuraux du thymus, similaires à ceux de l’involution thymique (Hakim, 2009). Il est néanmoins notable que, même sans traitement par des stéroïdes sexuels après la stérilisation, l’involution thymique a finalement eu lieu. Les effets de la stérilisation sont donc transitoires. Les stéroïdes sexuels modulent l’involution thymique mais ne sont pas les seuls facteurs de ce phénomène (Min et al., 2006). v. La production de l’hormone de croissance gH diminue Chez l’Homme, l’hormone de croissance ou gH (growth hormone) atteint sa plus forte production dans le premier tiers de la vie puis décline avec l’âge. L’IGF-1 (insulin-like growth factor) est produite par le foie et les cellules épithéliales thymiques en réponse à la gH. Des études chez les rongeurs ont démontré que des traitements à base de gH ou d’IGF-1 entraînent une augmentation de la cellularité thymique et des niveaux de circulation des cellules T naïves. La diminution en gH et IGF-1 au cours de la vie participerait à l’involution thymique (Hakim, 2009). Ainsi, l’involution thymique est une conséquence des modifications de facteurs systémiques et des changements intrinsèques aux cellules de la moelle osseuse et du thymus. Ces phénomènes aboutissent à une diminution du renouvellement de lymphocytes T naïfs au cours du vieillissement. Les organes lymphoïdes secondaires Les organes lymphoïdes périphériques ou secondaires comportent les nœuds lymphatiques, la rate et les formations lymphoïdes associées aux muqueuses. Ils représentent les sites de développement de réponses immunitaires adaptatives (Revillard, 2001d). a. Les nœuds lymphatiques (1) Filtration de la lymphe et développement des réponses immunes Les nœuds lymphatiques sont des formations lymphoïdes encapsulées assurant à la fois deux fonctions : d’une part, une filtration mécanique, qui permet l’identification des agents pathogènes piégés ; d’autre part, la mise en place d’une défense contre ces agents, par le biais d’une activation de la réponse spécifique faisant intervenir les lymphocytes (Gruver et al., 2007). Le cortex superficiel des nœuds lymphatiques abrite les centres germinatifs qui apparaissent après une stimulation antigénique et qui constituent la zone de différenciation des lymphocytes B activés par l’antigène (Chabanne et al., 2006a). 26 La zone paracorticale ou zone T-dépendante est quant à elle constituée principalement de lymphocytes T et de cellules interdigitées. Ces dernières dérivent de cellules dendritiques et présentent les antigènes aux lymphocytes T pour la mise en place de réponses cellulaires T. Cette zone est également le siège de la réponse primaire T-dépendante des lymphocytes B (Revillard, 2001d). La médullaire, enfin, contient surtout des macrophages et des plasmocytes sécréteurs d’immunoglobulines de classe M ou IgM (Revillard, 2001d). (2) Effets de la sénescence sur les nœuds lymphatiques i. Diminution du nombre et de la taille des centres germinaux du cortex Plusieurs études réalisées chez le rat (Gruver et al., 2007), la souris (Zheng et al., 1997) et l’Homme (Lazuardi et al., 2005) ont mis en évidence une réduction de la taille et du nombre des centres germinaux du cortex au cours du vieillissement. L’activation de la réponse immune à médiation humorale pourrait ainsi avoir une efficacité diminuée au cours de la sénescence. ii. Envahissement des zones paracorticales et médullaires par du tissu adipeux Chez l’Homme, au cours de la sénescence les zones paracorticales et médullaires des nœuds lymphatiques sont progressivement infiltrées par du tissu adipeux. Ces changements suggèrent une aptitude diminuée à fournir un environnement correct pour qu’aient lieu les réponses immunitaires (Gruver et al., 2007). Le vieillissement structural de ces organes lymphoïdes pourrait résulter en une filtration incorrecte du fluide lymphatique et mener à un échec dans l’efficacité de la réponse immune adaptative. 27 b. La rate (1) Filtration des micro-organismes sanguins La rate est un organe lymphoïde situé en dérivation sur la circulation sanguine. Elle exerce le rôle de filtre en éliminant les microorganismes du flux sanguin grâce à ses macrophages. C’est aussi un site de développement de la réponse anticorps, particulièrement vis-à-vis des antigènes polysaccharidiques provenant des bactéries (Revillard, 2001d). La pulpe rouge occupe la majorité du parenchyme splénique et représente le lieu de destruction des hématies sénescentes. Réservoir d’hématies susceptibles d’être injectées dans la circulation sanguine par contraction de la rate, c’est aussi le lieu de stockage des plaquettes (Revillard, 2001d). La pulpe blanche comprend l’essentiel du tissu lymphoïde organisé autour des artérioles en manchons péri-artériolaires (ou PALS : periarteriolar lymphatic sheath) avec des centres germinatifs (Chabanne et al., 2006a). Les lymphocytes formés au niveau de la pulpe blanche migrent vers la pulpe rouge puis s’orientent vers la circulation sanguine (Revillard, 2001d). La zone marginale est située entre la pulpe blanche et la pulpe rouge, il s’agit d’une zone d’échange qui reçoit et filtre une grande partie du sang pénétrant dans la rate. Cette zone capte les antigènes sanguins ensuite transportés par les macrophages vers les PALS de la pulpe blanche (Chabanne et al., 2006a). (2) Effets de la sénescence sur la rate i. Modifications de la population lymphocytaire de la rate Une étude chez la souris (Connoy et al., 2006) a fait état de changements spécifiques à l’âge dans la composition des splénocytes : - une population augmentée de cellules B et de lymphocytes T CD4+ (LT CD4+) mémoires dans la rate. Le vieillissement augmenterait ainsi la capacité de réponse de la rate face à des antigènes déjà rencontrés au cours de la vie. - une diminution du nombre des cellules T γ/δ (T gamma/delta) et des LT CD4+ naïfs. Les cellules T γ/δ représentent 3 à 5% des lymphocytes sanguins ; leur TCR n’interagit pas avec les molécules du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) sauf pour ceux situés au niveau intraépithélial des muqueuses. Ils contrôlent la régénération épithéliale en produisant le KGF (keratinocyte growth factor). L’absence de ces cellules T γ/δ entraîne une forte augmentation des phénomènes immunopathologiques (Revillard, 2001c). La moindre présence de ces cellules au sein de la rate au cours de la sénescence, pourrait ainsi expliquer l’augmentation des phénomènes 28 immunopathologiques associée au vieillissement. Des LT CD4+ naïfs spléniques moins nombreux seraient quant à eux responsables d’une capacité de réponse splénique diminuée face à de nouveaux antigènes. ii. Infiltration de cellules non lymphoïdes Des travaux sur des rates humaines âgées ont présenté une diminution de la quantité des vaisseaux artériels et une augmentation de celle des cellules stromales par rapport aux lymphocytes, en comparaison avec de jeunes rates. Le poids total de la rate va croissant avec l’âge à cause de l’infiltration de fibroblastes (Gruver et al., 2007). Ce phénomène pourrait compromettre l’efficacité de l’activation des réponses immunes fournies par la rate. Les changements structuraux de la rate suggèrent une diminution globale de l’efficacité des réponses immunitaires spléniques. La capacité de réponse augmenterait vis-à-vis des antigènes déjà rencontrés au cours de la vie mais diminuerait face à de nouveaux antigènes. c. Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses (MALT) Les changements liés à l’âge du système immunitaire muqueux sont moins bien compris que l’immunosénescence systémique. Les individus âgés sont plus sensibles aux infections des tractus gastro-intestinal et respiratoire. Par exemple, chez l’Homme, l’âge avancé est associé à une augmentation marquée de la sévérité et de la mortalité causées par les pathogènes respiratoires tel que le virus de la grippe (Hagiwara et al., 2003). L’évolution de ces tissus a été peu étudiée lors de la sénescence du chien. (1) Fonction d’immunité locale Le tissu lymphoïde associé aux muqueuses est non encapsulé, contrairement aux autres organes lymphoïdes. Ce sont des structures folliculaires et organisées, présentes au niveau des tractus respiratoire, gastro-intestinal, uro-génital, et au niveau de la conjonctive oculaire. Une de leurs principales fonctions est de générer et de disséminer des cellules B sensibilisées par des antigènes qui pourront se différencier en plasmocytes produisant des IgAs (immunoglobulines de classe A) protecteurs (Billen et al., 2006). Le MALT est constitué d’une part d’un tissu lymphoïde diffus dans le conjonctif sous-épithélial que constitue la lamina propria, et d’autre part de formations lymphoïdes ordonnées qui sont des sites d’induction de la réponse immunitaire vis-à-vis d’antigènes pénétrant par voie muqueuse à travers l’épithélium (Chabanne et al., 2006a) 29 (2) Sénescence des MALT respiratoires et digestifs i. Le tissu lymphoïde associé aux voies respiratoires et sénescence Dans le tractus respiratoire, le MALT est représenté par le NALT (nose-associated lymphoid tissue), l'anneau de Waldeyer de la muqueuse pharyngée et le BALT (bronchus-associated lymphoid tissue) (Billen et al., 2006). Le NALT, premièrement, joue un rôle important dans la réponse immunitaire : après le dépôt local d'un antigène intranasal, celui-ci sera pris en charge et présenté par des cellules spécialisées au niveau de la lamina propria sous-jacente et/ou du nœud lymphatique régional. Cela résulte en l'activation des cellules T qui permettront aux cellules B de se différencier en plasmocytes sécréteurs d’immunoglobulines (Billen et al., 2006) L’expression « anneau de Waldeyer », quant à elle, évoque le MALT entourant l'ouverture des tractus digestifs et respiratoires (Billen et al., 2006). Le BALT, enfin, est constitué de lymphocytes épars entre les cellules épithéliales, et de plasmocytes dispersés dans la lamina propria. Des cellules dendritiques présentes dans l’épithélium transportent les antigènes vers les nœuds lymphatiques trachéobronchiques (Chabanne et al., 2006a). Peeters a démontré qu’au niveau du BALT et du NALT, les chiots (1,5 à 4 mois) présentent moins de plasmocytes, de cellules dendritiques et de lymphocytes T CD4+ et T CD8+ que les chiens adultes (1 à 13 ans) (Peeters et al., 2005). Leur immunité en développement protègerait ainsi moins les chiots que les adultes face aux agents pathogènes entrant par voie respiratoire. Cependant, Peeters étudie peu de chiens (15 au total) et ses conclusions doivent donc être interprétées avec prudence ; il n’a, de plus, pas comparé l’immunité des muqueuses respiratoires entre adultes et chiens âgés. Une étude supplémentaire sur un plus grand nombre de chiens et des groupes d’âges plus homogènes permettrait de mieux connaître l’évolution de ce tissu lymphoïde chez le chien âgé. L’étude de l’anneau de Waldeyer a suggéré des résultats différents (Billen et al., 2006) : les chiots étudiés possèdaient plus de cellules comportant les marqueurs des cellules dendritiques, et plus de cellules T CD4+ que les adultes. Toutefois, cette étude est basée sur un faible nombre d’animaux et les groupes d’âge manquent d’homogénéité comme dans le cas de l’étude de Peeters (Peeters et al., 2005). ii. Le tissu lymphoïde associé à l’intestin (GALT) et sénescence Le GALT est présent d’une part sous la forme de tissu lymphoïde diffus au niveau de la lamina propria infiltrée par des lymphocytes, des plasmocytes, mastocytes, granulocytes et macrophages. D’autre part, une partie du GALT est organisée en plaques de Peyer : ce sont des élévations blanchâtres visibles à la surface de la muqueuse de l’intestin grêle et au nombre de 26 à 29 chez le 30 chien. Ce GALT organisé est constitué de tissus lymphoïdes avec des zones B séparées par des zones riches en cellules T et en veinules post-capillaires (Chabanne et al., 2006a). Les plasmocytes à IgA, cellules les plus abondantes au niveau de la muqueuse intestinale, sont concentrés au niveau des plaques de Peyer de l’intestin. Cette population augmente avec l’âge chez le chien. Cela s’explique très probablement par la plus grande exposition des chiens âgés (8-17 ans) aux antigènes alimentaires bactériens et environnementaux. Ils auraient ainsi accumulé plus de cellules B mémoires sécrétrices d’anticorps (Kleinschmidt et al., 2008). Les lymphocytes T CD3+, ensuite, constituent le second type cellulaire le plus représenté au niveau de la muqueuse digestive. Leur population décline avec l’âge chez le chien (Kleinschmidt et al., 2008). Chez le rat, le nombre de lymphocytes des plaques de Peyer, diminue également avec l’âge (Hagiwara et al., 2003). Cette diminution suggère une moindre capacité à développer une réponse immune face à un nouvel antigène entrant par voie digestive. L’évolution des MALTs respiratoires a été très peu étudiée chez le chien âgé, mais l’étude des GALTs indique que la capacité de lutte antigénique basée sur les IgAs augmente, et ce très probablement suite à l’extension du répertoire de la mémoire immunitaire B. L’efficacité des réponses cellulaires T face à de nouveaux antigènes semble quant à elle compromise. SENESCENCE DES ORGANES LYMPHOÏDES Les organes lymphoïdes subissent des changements structuraux tout au long de la vie de l’animal, et cette évolution conduit notamment à une altération de l’hématopoïèse et une moindre production de lymphocytes T naïfs. Aussi, l’aptitude de la mise en place des réponses immunitaires au sein des organes lymphoïdes secondaires semble progressivement réduite face à de nouveaux antigènes et augmentée face à des antigènes déjà rencontrés, grâce à la mémoire immunitaire. 31 B. Immunosénescence et immunité innée L’immunité innée ou immunité naturelle est mise en place immédiatement après la détection d’un signal de danger par les cellules de l’hôte. Ce type d’immunité utilise des motifs moléculaires communs à un grand nombre de micro-organismes pathogènes étrangers à l’organisme de l’hôte, les PAMPs (pathogen associated molecular patterns). Ces motifs peuvent s’associer à des structures moléculaires complémentaires spécifiques préformées ou très rapidement inductibles chez l’hôte, les PRRs (pathogen recognition receptors), dont les TLRs (Toll like receptor). L’immunité innée conduit à une réaction inflammatoire coordonnée visant à exclure et à détruire le pathogène (Revillard, 2001a). Les polynucléaires neutrophiles, les monocytes-macrophages, les cellules NK (natural killer) et des composants humoraux tels que des cytokines et le complément interviennent au cours de la réponse immunitaire innée. Les monocytes-macrophages et les cytokines a. La fonction des monocytes-macrophages Les monocytes sont des cellules mononucléées sanguines provenant de la moelle osseuse et transitant par le sang vers les tissus au niveau desquels ils deviennent macrophages. Ils détruisent bactéries, virus, parasites et cellules tumorales, libèrent également des médiateurs, présentent des antigènes aux lymphocytes T et réparent les dommages tissulaires. Lors de la réponse inflammatoire aiguë, les macrophages activés dans le tissu endommagé produisent des cytokines. Ces protéines glycosylées sont des médiateurs permettant la communication entre les cellules immunitaires. Les cytokines interviennent dans l’immunité innée et l’immunité adaptative. Les monocytes produisent notamment des cytokines pro-inflammatoires dont l’IL6, le TNF-α (tumor necrosis factor-alpha), et l’IL-1, et des cytokines anti-inflammatoires dont l’IL-10 (Ginaldi, Martinis, 2009). b. Effets de la sénescence sur les monocytes-macrophages (1) Effets sur les effectifs de la population monocytaire Chez le cheval, les effectifs de cette population n’ont fait état d’aucun changement au cours du vieillissement (Hansen et al., 2015). En ce qui concerne l’Homme, les monocytes ont été divisés en quatre sous-populations selon la présence ou l’absence de marqueurs CD16 et CD14 à leur surface. Les monocytes CD14+ CD16+ sont considérés comme des monocytes pro-inflammatoires puisqu’ils produisent de hauts niveaux de TNF-α et de faibles niveaux d’IL-10 en réponse à leur activation via les TLRs. Le vieillissement augmente significativement les pourcentages et le nombre absolu des monocytes pro-inflammatoires 32 CD14 ++(high)CD16+ et des CD14+(low)CD16+ tout en diminuant ceux des CD14+(low)CD16-. (Nyugen et al., 2010). Aucune différence significative n’était décelable parmi les effectifs des monocytes CD14++(high)CD16-.. Pour le chien, l’évolution des effectifs de cette population a très peu été examinée. Une seule étude a signalé une augmentation du nombre absolu des monocytes sanguins au cours du vieillissement, à l’aide d’un automate d’hématologie chez des chiens issus de différents croisements (Reis et al., 2005). Aucune autre étude canine ne vient soutenir ce résultat. L’impact du vieillissement sur les effectifs de cette population demeure donc incertain. (2) Effets sur la fonction des monocytes Le vieillissement humain entraînerait une diminution de la capacité de phagocytose et de la clairance des organismes infectieux ; il diminue également l’expression du CMH-II (complexe majeur d’histocompatibilité de classe II) et la présentation des antigènes par les macrophages (Ginaldi, Martinis, 2009). La réponse immune spécifique serait donc indirectement affectée par la sénescence des monocytes-macrophages. L’évolution de la fonction phagocytaire des monocytes-macrophages canins au cours du vieillissement reste, pour sa part, inconnue. A l’inverse, l’impact du vieillissement sur les cytokines produites par ces cellules a davantage été étudié. (3) « Inflammaging » et impact de la sénescence sur les cytokines L’inflammation est bénéfique lorsqu’elle intervient au cours d’une réponse immune aiguë et transitoire, face à un danger comme un traumatisme ou un agent pathogène envahisseur. Cette réponse aiguë face aux infections peut devenir défaillante au cours du vieillissement, ce qui conduit à une susceptibilité augmentée des individus âgés vis-à-vis des infections (Franceschi, Campisi, 2014). Ces plus faibles réponses immunes seraient le résultat d’une expression et d’une fonction diminuée des TLRs des cellules immunitaires (Deitschel et al., 2010). Chez l’Homme, le vieillissement est associé à la présence d’un état inflammatoire chronique de bas-grade et persistant, malgré l’absence de processus infectieux : ce phénomène est représenté par le terme « inflammaging ». Un tel état inflammatoire conduit à la dégénération tissulaire et il est délétère pour la fonction correcte des cellules immunitaires entre autres. La mise en place d’un tel environnement inflammatoire chronique se manifeste par la production persistante de molécules actives par les leucocytes tissulaires : ces molécules sont destinées normalement à éliminer les pathogènes mais dans cette situation, elles endommagent finalement les éléments structuraux et cellulaires des tissus. Les espèces réactives de l’oxygène 33 (ERO), des molécules oxydantes, en sont un exemple : elles créent un environnement oxydant délétère pour les cellules immunitaires. L’inflammaging se traduit également par une évolution dans la production de cytokines résultant en un environnement globalement inflammatoire. Un état d’activation chronique des macrophages serait en partie responsable de la création de cet environnement délétère (Franceschi, Campisi, 2014). Chez l’Homme vieillissant, l’étude de Nyugen a montré une augmentation des niveaux circulant des cytokines pro-inflammatoires telles que IL-6 et TNF-α (Nyugen et al., 2010), ainsi qu’une diminution concernant les cytokines anti-inflammatoires comme l’IL-10. L’inflammation qui en découle est un facteur de risque fortement significatif de morbidité et de mortalité chez les individus âgés et contribuerait à l’apparition de maladies chroniques telles que l’athérosclérose ou les complications thromboemboliques chez l’Homme (Franceschi, Campisi, 2014). Concernant les niveaux de production de cytokines, toutes les études n’aboutissent pas aux mêmes conclusions, certaines montrent une diminution de la production de ces cytokines avec l’âge. Ces différences seraient liées aux divers antigènes utilisés pour tester ces productions ainsi qu’à l’âge moyen de chaque groupe d’individus entre lesquels cette production a été comparée. Les cytokines ne sont pas produites uniquement par les monocytes macrophages, par conséquent, le dosage de cytokines sanguines ne reflète pas exactement la production de cytokines par les monocytes. D’autres facteurs (Horohov et al., 2010), comme les facteurs génétiques, les infections, ou encore l’obésité, contribueraient à ce phénomène « d’inflammaging » : par exemple, les macrophages du tissu adipeux seraient producteurs de ces mêmes cytokines pro-inflammatoires. Chez le chien, Strasser (Strasser et al., 2000) a montré que suite à une stimulation des cellules sanguines par des cellules de mélanome humain, les femelles berger allemand âgées de 8 à 13 ans, avaient une activité IL-1 significativement plus grande que les jeunes chiennes (âgées de 2 à 4 ans). Cette conclusion n’a pas été retrouvée chez les mâles. Ces résultats suggèrent que le sexe influencerait la production de cytokines au cours du vieillissement. Concernant le TNF-α, cette étude n’a pas montré pas de différence significative avec l’âge. Kearns (Kearns et al., 1999) n’a pas montré d’effet du vieillissement sur la production d’IL6 et TNF-α par les cellules mononucléées sanguines chez le chien. Deitschel (Deitschel et al., 2010) a montré qu’après une stimulation au LPS (lipopolysaccharide) de E. coli (Escherichia coli), les chiens « gériatriques » (groupe d’âge moyen de 9,2 ans) produisaient significativement moins d’IL-10 que les jeunes chiens (groupe d’âge moyen de 1,4 ans). La production d’IL-6 également étudiée n’était, quant à elle, pas modifiée au cours du vieillissement. 34 Au vu de ces différentes études, bien qu’une cytokine donnée ne subisse pas les mêmes changements selon l’étude, la sénescence du chien est caractérisée par une modification quantitative de la production de cytokines susceptible d’induire un état inflammatoire chronique comme c’est le cas chez l’Homme. Les polynucléaires neutrophiles a. La fonction des polynucléaires neutrophiles Les polynucléaires neutrophiles sont des leucocytes formés dans la moelle osseuse à partir de cellules souches myéloïdes (Revillard, 2001c). Ce sont des acteurs clés du système immunitaire inné (Uciechowski, Rink, 2009). Lors de la réponse inflammatoire aiguë, ce sont les premiers leucocytes à migrer au niveau des tissus atteints (Day, Schultz, 2014c). Ils sont capables de migrer rapidement dans les sites infectieux tissulaires depuis la circulation sanguine, par extravasation, grâce à un signal chimiotactique. Leurs récepteurs leur permettent de fixer et phagocyter les particules opsonisées par le complément et les anticorps ; ces cibles sont ensuite détruites par la libération d’ERO (Espèces réactives de l’oxygène) et de granules protéolytiques. Ils produisent des chimiokines et des cytokines qui régulent leur propre réponse inflammatoire ainsi que celle des macrophages et des lymphocytes T (Uciechowski, Rink, 2009). Leur rôle est essentiel dans la défense contre les microorganismes à réplication extracellulaire, principalement les bactéries et les levures (Revillard, 2001c). b. Effets de la sénescence sur les neutrophiles (1) Effets sur les effectifs de la population Des études réalisées chez le cheval (Hansen et al., 2015) n’ont pas montré de variation des effectifs de la population neutrophilique au cours du vieillissement. Pour l’Homme, les résultats diffèrent selon les études : ces effectifs restent stables ou sont légèrement augmentés (Uciechowski, Rink, 2009) L’âge moyen des différents groupes étudiés pourrait expliquer les fluctuations constatées. Concernant le chien, peu d’études ont recherché l’évolution de ce nombre au cours du vieillissement : il reste incertain. Strasser n’a pas relevé de changements des effectifs des neutrophiles chez le Berger Allemand (Strasser et al., 2000). Le nombre a priori stable de neutrophiles au cours de la sénescence ne garantit cependant pas la préservation de leur fonction globale. 35 (2) Effets sur la fonction des neutrophiles Chez l’Homme, les études effectuées ont apporté la preuve que la capacité phagocytaire des neutrophiles s’amenuise durant le vieillissement. Cette variation contribue à accroître la sensibilité des individus âgés vis-à-vis des infections bactériennes. Toutefois, des capacités phagocytaire et chimiotactique similaires ont été démontrées entre des centenaires sains de 100 à 102 ans et des jeunes individus de 25 à 35 ans, alors qu’elles sont amoindries chez les adultes de 65 à 75 ans (AlonsoFernández et al., 2008). Ce résultat indique que les changements liés à l’âge de la fonction des neutrophiles ne seraient pas unidirectionnels ou que la fonction neutrophilique préservée des centenaires participe à leur maintien en bonne santé. Pour cette espèce, le vieillissement altérerait également les autres mécanismes toxiques de destruction des microorganismes pathogènes telle que la génération d’ERO. Ces molécules sont produites au cours des réactions chimiques de l’organisme et sont responsables de l’oxydation des composants moléculaires des cellules, dont la fonction est alors altérée. Une diminution significative de la génération d’ERO s’observe après une stimulation avec S. aureus, une bactérie gram+, alors qu’aucune n’est notable après stimulation par E. coli, une bactérie gram- (Wenisch et al., 2000). Plusieurs études ont démontré que la capacité à combattre les infections dues aux bactéries gram+ serait davantage altérée par le vieillissement (Uciechowski, Rink, 2009). Ainsi, chez l’Homme, le réel impact de la sénescence sur les fonctions des neutrophiles reste incertain ; chez le chien, bien que toutes les études ne soient pas concordantes, les fonctions de ces cellules semblent subir des altérations. i. Diminution de la capacité de phagocytose D’après Strasser et Greeley, la fonction de phagocytose des neutrophiles du chien ne montre pas d’altération lors du vieillissement (Strasser et al., 2000 ; Greeley et al., 2001), mais l’étude de Hall a formulé des résultats différents (Hall et al., 2010). Les différences de conclusion peuvent être imputées à la diversité des conditions expérimentales existant entre ces études variées. En effet, ces études diffèrent par la race, la technique utilisée et la répartition des âges dans les différents groupes. Chez des chiens Beagle, Hall a évalué le pourcentage de destruction de bactéries Lactococcus lactis par les neutrophiles après incubation. Il observe une diminution significative avec l’âge du pourcentage de mort bactérienne provoquée par les neutrophiles canins au fil du temps. La figure 2 représente l’évolution de ce pourcentage dans la population étudiée (Hall et al., 2010). 36 Figure 2 : Pourcentage de destruction de Lactococcus lactis par les neutrophiles en fonction de l’âge des chiens (Hall et al., 2010) Les histogrammes surmontés de lettres différentes représentent des pourcentages de destruction bactérienne significativement différents (p<0,05). ii. Marqueurs spécifiques de migration de neutrophiles et des fonctions de destruction Après avoir isolé les neutrophiles sanguins des chiens étudiés, Hall a également effectué la quantification de certains ARNm produits par ces cellules, cela à dessein de déterminer l’expression de marqueurs spécifiques de la migration de neutrophiles ou des fonctions de destruction : la Lsélectine, l’IL-8R (récepteur de l’IL-8), l’ ICE (Interleukin-1β Converting Enzyme), et la MPO (myéloperoxydase). • La L-sélectine permet le lien puis le déplacement des leucocytes le long des parois endothéliales ; elle facilite ainsi leur migration vers les organes lymphoïdes secondaires et les sites d’inflammation. C’est une glycoprotéine de surface cellulaire aussi appelée (CD62L) exprimée de manière constitutive à la surface de la plupart des leucocytes (Hall et al., 2010). • L’IL-8 induit la migration des neutrophiles, augmente la production des cytokines et renforce la phagocytose et la production d’ERO, nécessaires à la destruction des cibles (Hall et al., 2010). • ICE active une cytokine pro-inflammatoire, l’IL-1β. Son rôle est essentiel dans l’activation cellulaire inflammatoire et elle inhibe l’expression de l’apoptose. L’IL-1β active également l’endothélium vasculaire, augmente l’accès des effecteurs cellulaires aux sites inflammatoires et active les lymphocytes. Une augmentation d’ICE pourrait 37 indiquer un potentiel pour le renforcement de l’expression d’IL-1β par les neutrophiles (Hall et al., 2010). • MPO est la myéloperoxydase, utilisée lors de la destruction des bactéries phagocytées (Hall et al., 2010). Lors de cette étude, les niveaux d’ARNm de la MPO ne variaient pas significativement entre les groupes d’âge. Suite aux mesures effectuées, un constat s’impose : les niveaux d’ARNm de la L-sélectine, l’IL-8 et ICE diminuent significativement tandis qu’augmente l’âge. Hall n’a pas étudié directement l’effet de l’âge sur le processus d’extravasation des neutrophiles depuis la circulation vers les tissus, ni la migration des neutrophiles vers un site d’inflammation, néanmoins son travail révèle une expression réduite des gènes des neutrophiles impliqués dans ces activités. Une diminution de la production de ces protéines pourrait contribuer à la baisse de capacité de phagocytose au cours du vieillissement, ainsi qu’à une aptitude de migration et d’accès aux sites inflammatoires amoindrie. Les polynucléaires neutrophiles du chien âgé présenteraient ainsi des effectifs stables par rapport au jeune chien, et une diminution des capacités de phagocytose et de migration vers les sites inflammatoires. Les cellules Natural Killer (NK) a. Fonctions anti-tumorale et antivirale Les cellules NK constituent une sous-population de lymphocytes. Ces cellules sont des lymphocytes cytotoxiques impliqués dans la défense précoce de l’organisme contre les cellules infectées par les virus et contre les cellules tumorales. Ils contiennent des granules cytoplasmiques riches en perforine et en granzyme, lesquelles sont libérées lors de la phase effectrice de la cytotoxicité (Tarazona et al., 2009). Les cellules NK régulent également la réponse immune en produisant des cytokines et chimiokines qui activent d’autres composants cellulaires de l’immunité (Tarazona et al., 2009). Contrairement aux lymphocytes B et T, les cellules NK n’ont pas de récepteur spécifique d’antigène (Espinosa, Chillet, 2010a) mais peuvent distinguer des cellules normales de cellules endommagées ou étrangères à l’organisme (Tarazona et al., 2009). Ainsi, les cellules NK sont capables de détruire les cellules cibles sans sensibilisation préalable (Espinosa, Chillet, 2010a) 38 b. Effets de la sénescence sur les cellules NK (1) Effets sur les effectifs de la population NK Chez l’Homme, les résultats obtenus sont contradictoires, certainement à cause des différents critères de sélection des populations âgées étudiées. Borrego témoigne d’une augmentation significative du nombre de cellules NK (Borrego et al., 1999). Une autre étude dévoile un nombre préservé de cellules NK au cours d’un vieillissement sain, associé à un taux de production de ces cellules divisé par deux chez les sujets âgés sains par rapport aux sujets jeunes. Il y aurait une proportion augmentée de cellules NK à durée de vie longue chez les sujets âgés, ce qui expliquerait le nombre stable de cellules NK malgré un taux moindre de production (Zhang et al., 2007). Concernant le chien, Reis a mesuré en cytométrie de flux la population de lymphocytes dépourvus des marqueurs de surface présents sur les lymphocytes B et T (CD5-, CD21-). i. La cytométrie en flux La cytométrie en flux est une analyse automatisée d’une population composée de cellules caractérisées par différents marqueurs reconnus spécifiquement par des anticorps. Les cellules sont incubées avec des anticorps monoclonaux distincts conjugués chacun à un fluorochrome différent. Un fluorochrome est une substance chimique capable d’émettre de la fluorescence après excitation. Par exemple, la fluorescéine émet une fluorescence verte, la phycoérythrine une fluorescence rouge. Les cellules analysées sont recueillies par l’appareil et traversent une chambre vibratoire qui relâche chaque cellule dans un fluide enveloppant. Chaque cellule est alors stimulée par des faisceaux lasers spécifiques de chaque fluorochrome et émet une impulsion lumineuse si elle est liée à l’un des anticorps utilisés. L’impulsion lumineuse est enregistrée, et la proportion de la population émettant chaque type de fluorescence est calculée lorsque dix mille cellules ont été examinées (Day, Schultz, 2014d). 39 Figure 3 : Principe de la cytométrie en flux (Day, Schultz, 2014d). ii. Résultat de l’étude de Reis CD5 est un marqueur présent à la surface des lymphocytes T et d’une sous-population de lymphocytes B sécrétant des IgM ; CD21 est un marqueur des lymphocytes B. Reis a associé la population de lymphocytes ne comportant pas ces deux marqueurs à la population des cellules NK ; il s’agit en réalité d’une approximation. Reis a montré une diminution probante de l’effectif de cette population, liée à l’âge, pour les deux sexes. Les chiens étudiés étaient issus de plusieurs races différentes, âgés de quatre mois à six ans seulement ; l’auteur ne précise par leur répartition dans les groupes « jeunes » et « âge moyen ». En l’absence d’études canines complémentaires, cette diminution de la population de lymphocytes NK reste hypothétique mais pourrait se traduire, si elle venait à se confirmer, en une baisse globale de la lutte antivirale et anti-tumorale au cours du vieillissement (Reis et al., 2005). (2) Effets de l’âge sur la fonction des cellules NK i. Effets sur les capacités cytotoxiques Chez l’Homme, la cytotoxicité se trouve préservée ou non, selon les recherches. Son éventuelle diminution est associée à celle de la fonction de transduction du signal dépendant de la protéine kinase C (PKC) (Tarazona et al., 2009). Pour cette espèce, une cytotoxicité préservée des cellules NK peut être considérée comme un marqueur du vieillissement sain alors qu’une cytotoxicité défectueuse prédit une morbidité et une mortalité accrues lors des suites des infections (Tarazona et al., 2009). 40 Les études effectuées sur le chien sont, quant à elles, contradictoires et non concluantes. Strasser a considéré cette activité NK chez le berger allemand, pour lequel il a établi une augmentation de l’activité des cellules NK avec l’âge, cela uniquement chez les femelles (Strasser et al., 2000). Greeley a effectué une étude identique chez le labrador, usant de la même technique, à deux reprises. Il a observé une augmentation non significative de l’activité cytotoxique des cellules NK dans un premier temps (Greeley et al., 1996) ; dans un second (Greeley et al., 2001), il a découvert une tendance à la diminution de l’activité des cellules NK avec l’âge. Les résultats obtenus chez le chien ne permettent donc ni de connaître l’évolution des capacités cytotoxiques des cellules NK, ni d’utiliser leur activité comme marqueur du vieillissement sain, comme cela a pu être réalisé chez l’humain. ii. Effets sur la communication des cellules NK avec les cellules dendritiques L’expression et la fonctionnalité des récepteurs activateurs des cellules NK de l’Homme sont affectées par sa sénescence. Les cellules NK des individus âgés ont une expression diminuée en récepteur activateur Nkp30 : celui-ci médie la communication croisée entre les cellules NK et les cellules dendritiques via la reconnaissance d’un ligand inconnu exprimé sur ces dernières. Dans les conditions normales, l’engagement de Nkp30 conduit à la sécrétion d’IFN-γ (interféron-gamma) et de TNF-α et à la maturation consécutive des cellules dendritiques. Par conséquent, les cellules dendritiques chargées en antigènes dérivés de virus ou des cellules néoplasiques et activées par les cellules NK ont une capacité augmentée à induire la maturation des cellules T. Les cellules dendritiques activées relâchent des cytokines de type Th1 (T helper -1) dont l’IL-12, et conduisent ainsi à la mise en place d’une réponse spécifique à médiation cellulaire. Ces cellules dendritiques vont davantage renforcer l’activation des NK. L’expression diminuée du récepteur Nkp30 à la surface des cellules NK des individus âgés pourrait affecter l’interaction entre ces deux types de cellules menant à une capacité diminuée pour collaborer à l’initiation de la réponse immune adaptative contre les cellules infectées par des virus ou des processus tumoraux (Tarazona et al., 2009). Les effectifs des cellules NK semblent diminuer avec l’âge chez le chien, ce qui pourrait expliquer la moindre résistance des individus âgés face aux infections virales et aux processus tumoraux. L’évolution de leur fonction cytotoxique reste inconnue chez cette espèce et l’activité de ces cellules ne peut donc pas être utilisée comme un marqueur de vieillissement contrairement à ce qui a pu être proposé chez l’Homme. 41 Le complément a. Sa fonction dans la réponse immunitaire Ce système (C’) est constitué de plus d’une trentaine de protéines solubles et membranaires. Sous l’effet d’une stimulation, l’activation en cascade de ses différents composés est à l’origine de réactions inflammatoires ayant pour conséquences l’activation de différentes fonctions incluant la phagocytose des microorganismes, la neutralisation virale, l’élimination des complexes antigèneanticorps et la régulation des réponses immunitaires. La plupart de ces activités dépend d’interactions entre des protéines du complément et des récepteurs cellulaires spécifiques. Le C’ peut être activé rapidement et de façon localisée, par différentes voies : voie classique, voie alterne et la voie des lectines (Revillard, 2001b). b. Effets du vieillissement sur l’activité du complément Le dosage du complément est effectué par la méthode hémolytique explorant la voie classique d’activation. Chez le chien, les globules rouges de mouton sont les cibles les plus utilisées. Les résultats varient selon les espèces et les études. L’activité hémolytique du complément, chez le chat, se caractérise par l’absence de différence entre les jeunes chats (2-4 ans) et les plus âgés (10-14 ans) (Campbell et al., 2004). Chez le chien, Strasser a évalué cette activité chez une population de bergers allemands (Strasser et al., 2000). L’activité hémolytique du complément est significativement plus importante dans le groupe de Bergers Allemands âgés (8-13 ans) en comparaison avec les chiens jeunes (2-4 ans) et adultes (4,5-7,5 ans). Puis, en distinguant mâles et femelles, Strasser note que cette différence reste significative uniquement chez les femelles (Strasser et al., 2000). L’activité fonctionnelle du complément reflète la composante humorale de l’immunité innée : les composants de ce système sont produits sous le contrôle de cytokines dont IL-1 et TNF-α, elles-mêmes libérées par les monocytes/macrophages, après stimulation par les PAMPs. Ces cytokines pourraient être responsables de l’augmentation de l’activité du complément observée : en effet, l’activité sérique de IL-1 croît avec l’âge chez les femelles seulement, tout comme l’activité du complément. Le phénomène de l’ « inflammaging » pourrait se traduire par l’augmentation de l’activité du complément chez le chien âgé. Toutefois, étant donné le faible nombre d’études sur le C’, son implication dans l’inflammation chronique observée reste mal connue. 42 La fonction immunitaire innée canine est affectée par le vieillissement. Elle est caractérisée par la mise en place d’un état inflammatoire chronique de bas grade, altérant notamment la fonction des cellules immunitaires. Les fonctions neutrophiliques et les effectifs des cellules NK semblent diminuer sous l’effet de la sénescence tandis que l’activité du système du complément semble augmenter. Ces évolutions liées à l’âge pourraient expliquer la plus forte prévalence des sujets âgés concernant le développement de processus infectieux, inflammatoires chroniques et tumoraux. 43 C. Immunosénescence et immunité adaptative L’immunité adaptative (ou spécifique) est basée sur la reconnaissance spécifique d’antigènes par des récepteurs présents à la surface des lymphocytes. Ce type d’immunité se développe plus lentement que l’immunité innée ; elle se caractérise par la propriété de mémoire qui permet des réponses plus rapides et de plus grande amplitude, lors d’expositions ultérieures au même antigène (Revillard, 2001a). 1. Les lymphocytes Les lymphocytes sont des acteurs essentiels de l’immunité adaptative. Les lymphocytes B et T, en particulier, sont responsables de la mise en place de réactions immunitaires afin de protéger l’organisme d’agents pathogènes potentiellement dangereux. Les lymphocytes Treg (T régulateurs), pour leur part, ont une fonction modulatrice, empêchant une réponse immunitaire exagérée qui serait néfaste pour l’organisme (Revillard, 2001a). a. La mise en place des réactions immunitaires par les lymphocytes B et T (1) Les lymphocytes B Les lymphocytes B sont des cellules immunitaires produites et différenciées au sein de la moelle osseuse et participant à l’immunité adaptative. C’est au niveau du cortex profond des nœuds lymphatiques, de la zone riche en cellules T de la rate et des tissus lymphoïdes associés aux muqueuses, qu’a lieu la réaction extra-folliculaire au cours de laquelle un lymphocyte B naïf est activé. L’antigène est présenté à la cellule B, sous sa forme native, et est présenté à un lymphocyte T CD4 + sous forme liée au CMH-II. L’interaction T-B nécessite la liaison entre CD40 et CD40L. • Pour une partie des lymphocytes B, cette interaction conduit à l’activation des cellules B, puis à leur prolifération : c’est l’expansion clonale. Ils migrent ensuite vers la médullaire, où ils se différencient en plasmocytes sécréteurs d’anticorps IgM. • Pour l’autre partie, les lymphocytes B gagnent le cortex superficiel ou les zones riches en cellules B pour initier la réaction folliculaire. Lors de cette réaction, les lymphocytes B subissent plusieurs cycles de divisions associés à des réactions d’hypermutations somatiques, responsables de la maturation d’affinité des anticorps produits vis-à-vis des antigènes cibles. Les commutations isotypiques conduisent à la formation d’anticorps de classes variées, leur conférant ainsi des fonctions effectrices 44 différentes. Ces réactions nécessitent plusieurs signaux de survie, représentés par les cytokines, le complément et des signaux fournis par les lymphocytes T CD4+ ou les cellules dendritiques folliculaires. A l’issue de ces réactions, on obtient des plasmocytes sécréteurs d’anticorps, et des lymphocytes B mémoires (Revillard, 2001c). (2) Les lymphocytes T L’entrée d’un agent pathogène dans l’organisme va conduire au déclenchement de l’immunité innée puis de l’immunité adaptative. Après réception de signaux, les lymphocytes T CD4+ sont activés et prolifèrent : c’est l’expansion clonale qui s’accompagne de modifications phénotypiques et qui augmente fortement la proportion relative des lymphocytes T reconnaissant l’antigène. Ils subissent ensuite une maturation, devenant lymphocytes T helper (Th) : Th1 ou Th2 selon les signaux et les cytokines produites. De là, les lymphocytes Th1 entraînent l’activation des LT CD8+ qui détruisent la cible grâce à leurs capacités cytotoxiques. D’autre part, les Th2 entraînent l’activation des lymphocytes B : ces derniers se différencient en plasmocytes, produisant des anticorps spécifiques à l’antigène ayant déclenché cette cascade de réactions. L’ensemble de ces acteurs coopèrent entre eux dans la protection de l’organisme contre des agents étrangers (bactéries, parasites, virus) et participent également à la mise en place d’une mémoire immunitaire formée par les lymphocytes T mémoires et les lymphocytes B mémoires (Revillard, 2001c) b. Effets du vieillissement sur les lymphocytes (1) Effets sur les effectifs lymphocytaires sanguins Concernant les effets du vieillissement sur les populations lymphocytaires, la plupart des études effectuées aboutissent à des résultats concordants, même entre espèces, et les études canines sont nombreuses sur le sujet. Pour suivre l’évolution de la population lymphocytaire périphérique au cours du vieillissement, des prises de sang sont effectuées sur des individus appartenant à des groupes d’âge différents. La technique généralement utilisée est la cytométrie en flux en permettant de trier les cellules selon des marqueurs de surface et d’obtenir ainsi les pourcentages de chaque sous-population de lymphocytes. Cette technique a été décrite précédemment, dans la partie concernant la population des cellules NK. Les études suivantes dénombrent uniquement les lymphocytes sanguins circulant. Les lymphocytes présents dans les organes lymphoïdes ne sont pas pris en compte dans ces études. Les marqueurs utilisés sont les suivants : CD3 est un marqueur des lymphocytes T, CD4 des lymphocytes T CD4+ et CD8 des lymphocytes T CD8+. Le marqueur CD21 est porté par les 45 lymphocytes B. L’utilisation conjointe des comptages cellulaires sanguins totaux et de la cytométrie en flux permet d’obtenir des valeurs absolues des sous-types de lymphocytes d’un individu. i. Diminution de la population lymphocytaire totale La population lymphocytaire sanguine totale est déterminée par un analyseur automatique d’hématologie. D’après les études réalisées, les effectifs diminuent au cours du vieillissement chez le chien (Greeley et al., 2001 ; Watabe et al., 2011). Les résultats de l’étude de Watabe sont présentés dans la figure 4. Des études réalisées pour le chat (Campbell et al., 2004) et le cheval (Horohov et al., 2002 ; McFarlane et al., 2001) ont abouti à cette même conclusion. Figure 4 : Effet de l’âge sur le nombre de lymphocytes totaux sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) ii. Diminution de la population lymphocytaire B Les études ont révélé que le nombre de lymphocytes B sanguins diminue avec l’âge en ce qui concerne le chien (Blount et al., 2005 ; Watabe et al., 2011). Les mêmes résultats ont été constatés chez le chat (Campbell et al., 2004), et le cheval (McFarlane et al., 2001). 46 Figure 5 : Effets de l’âge sur le nombre de lymphocytes B CD21+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) iii. Diminution de la population lymphocytaire T CD3+ Le nombre absolu des lymphocytes T sanguins diminue chez le chien au cours du vieillissement (Watabe et al., 2011). L’Homme possède lui aussi la même évolution (Gruver et al., 2007 ; Utsuyama et al., 1992) Figure 6 : Effets de l’âge sur le nombre de lymphocytes T CD3+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) iv. Diminution de la population lymphocytaire T CD4+ Concernant le chien, les effectifs de cette population diminuent avec l’âge (Blount et al., 2005 ; Watabe et al., 2011). Des résultats similaires ont été observés pour le chat (Campbell et al., 2004). 47 Figure 7 : Effets sur le nombre de lymphocytes T CD4+ sanguins périphériques chez 160 chiens de 1 à 17 ans (Watabe et al., 2011) v. Diminution de la population lymphocytaire T CD8+ Plusieurs études canines (Blount et al., 2005 ; Reis et al., 2005) et une étude féline (Campbell et al., 2004) concluent à une diminution significative du nombre absolu des lymphocytes T CD8+ sanguins lors du vieillissement. L’étude de Watabe n’aboutit pas au même résultat : selon ses travaux, le nombre absolu de ces cellules augmente : il associe cela au fait que l’ensemble de ses effectifs était plus âgé que ceux des autres études. En effet, le groupe des animaux âgés (âge moyen de 10 ans) comportait le plus grand nombre de chiens (Watabe et al., 2011). vi. Diminution du ratio CD4/CD8 Parmi la population lymphocytaire sanguine, des études canines (HogenEsch et al., 2004 ; Watabe et al., 2011) et féline (Heaton et al., 2002) concluent à une diminution du pourcentage de lymphocytes T CD4+, parallèlement à une augmentation de celui des lymphocytes T CD8+. Cette évolution des pourcentages des lymphocytes T CD8+ et T CD4+ sanguins explique la diminution du ratio CD4/CD8 avec l’âge, observée chez le chien (HogenEsch et al., 2004 ; Watabe et al., 2011) et le chat (Heaton et al., 2002 ; Campbell et al., 2004). La diminution de ce ratio reflèterait une diminution des effectifs de ces deux populations à des rythmes différents. La population T CD8+ diminuerait plus lentement que la population T CD4+ (Blount et al., 2005). On retrouve cette diminution du ratio CD4/CD8 lors d’infections par le HIV (virus de l’immunodéficience humaine) chez l’homme (Espinosa, Chillet, 2010b) et le FIV chez le chat (virus de l’immunodéficience féline) (Chabanne et al., 2006b). La diminution de ce ratio serait un indicateur d’immunosénescence. 48 La diminution observée des populations lymphocytaires sanguines peut s’expliquer par le vieillissement de la moelle osseuse au niveau de laquelle l’hématopoïèse présente une aptitude diminuée à fournir les progéniteurs lymphoïdes T et B. Comme il en a été question précédemment, le vieillissement du thymus et la diminution de nouvelles cellules T naïves qui en découle, expliquerait la diminution des effectifs de la population lymphocytaire T. Les lymphocytes étant des éléments essentiels de l’immunité adaptative, l’efficacité des réponses spécifiques pourrait être compromise par la diminution des effectifs lymphocytaires liée au vieillissement. Toutefois, étant donné que les chiens testés sont issus de races, de sexe et de foyers différents, et malgré de nombreuses conclusions similaires effectuées chez le chien, l’interprétation de ces résultats ne doit pas ignorer les variations individuelles et l’intervention des facteurs autres que l’âge dans l’évolution de ces populations. (2) Effets sur la réponse lymphocytaire à une stimulation i. Le principe du test Le but de ce test est de déterminer si les lymphocytes, présents dans un échantillon sanguin sont capables de répondre à une stimulation in vitro. Des mitogènes sont utilisés pour stimuler ces cellules. Ces substances se lient directement aux protéines glycosylées exprimées par la membrane des lymphocytes, ce qui active les cellules. Les mitogènes dérivent en général de plantes ou d’autres sources naturelles. Certains mitogènes activent préférentiellement les lymphocytes T ou des souspopulations de lymphocytes T, à l’exemple de la concanavaline A (Con A) et de la phytohémagglutinine A (PHA). D’autres substances mitogènes, comme le lipopolysaccharide (LPS) stimulent de manière préférentielle les cellules B. Le pokeweed mitogen (PWM), quant à lui, stimule les deux populations lymphocytaires B et T. Pour la réalisation du test, les cellules mononucléées sanguines sont séparées du sang total par centrifugation en gradient de densité, puis mises en présence ou non in vitro du mitogène pendant plusieurs heures. Les lymphocytes stimulés se divisent et au cours des derniers stades de culture, on ajoute la thymidine tritiée aux cultures afin qu’elle soit incorporée dans l’ADN des cellules fraîchement divisées. A la fin de la période de culture, les cellules des puits sont filtrées. La quantité de radioactivité présente dans l’ADN des cellules stimulées par rapport à celle des cellules non stimulées permet d’obtenir un index de stimulation (Day, Schultz, 2014e). Au cours des études sur l’immunosénescence, cet index est mesuré au sein de différents groupes d’âge. 49 Figure 8 : Principe du test de stimulation des lymphocytes (Day, Schultz, 2014e) ii. Résultats des études En ce qui concerne le chien, et au cours de son vieillissement, plusieurs études ont montré un déclin de cette lymphoprolifération après stimulation par les 3 mitogènes utilisés (ConA, PHA, PWM) (Massimino et al., 2003 ; Greeley et al., 2001). Ces résultats suggèrent que l’expansion clonale des lymphocytes B et T après la stimulation par un antigène est altérée par le vieillissement ; la proportion relative de lymphocytes capables de reconnaître l’antigène déclencheur devient alors plus faible. L’efficacité de la réponse immune spécifique sera donc très probablement diminuée. Ces résultats sont similaires à ceux trouvés chez les rongeurs (Gruver et al., 2007). 50 Figure 9 : Effets de l’âge et du genre sur la lymphoprolifération après stimulation mitogénique par la ConA (carrés), la PHA (ronds) et le PWM (triangles) chez des chiens de 1 à 11 ans (Greeley et al., 2001). Mâles : signes noirs, femelles : signes blancs Log10 CPM=log 10 de la quantité de thymidine tritiée incorporée dans l’ADN lymphocytaire, en comptes par minute La diminution de la lymphoprolifération des cellules T pourrait s’expliquer par un déclin dans la mobilisation du calcium et des activités de la protéine kinase C second messager. En effet, cela affecterait à la fois la production d’IL-2 et l’expression des récepteurs à IL-2 (Strasser et al., 2000). Or lors de la prolifération des cellules T, la liaison de l’IL-2 à son récepteur entraîne un ensemble de signaux cellulaires permettant de franchir le point de restriction de G1 et d’entrer en phase S de réplication de l’ADN. Cette cytokine est indispensable à l’activation des cellules T (Revillard, 2001e, p. 1), d’où son nom initial de « T cell growth factor ». (3) Effets sur l’orientation de la réponse des LT helper : Th1 ou Th2 Les lymphocytes Th1 sont caractérisés par la production d’IFN-γ, orientant vers une réponse immune à médiation cellulaire; les lymphocytes Th2 sont caractérisés par la production d’IL-4 menant à une réponse immune à médiation humorale. Horiuchi a cherché à identifier l’évolution réciproque de ces deux populations avec l’âge pour le chien et à déterminer l’orientation de l’équilibre Th1/Th2 au cours du vieillissement. Il a d’abord isolé les cellules sanguines mononucléées des chiens étudiés puis a stimulé la différenciation de cellules T CD4+ en cellules Th (T helper) par le PMA (phorbol 12-myristate 13-acetate) associé à la ionomycine. Cette association est utilisée pour stimuler l’activation, la prolifération et la production de cytokines par les lymphocytes. Il a ensuite effectué le marquage intracytoplasmique spécifique des cytokines IL-4 et IFN-γ avec des anticorps marqués à la 51 phycoérythrine (PE). En cytométrie en flux, l’intensité de la PE a permis de déterminer les pourcentages relatifs des deux cytokines et ainsi de déterminer les pourcentages de Th1 et Th2. Ces mesures ont été effectuées avec des chiens classés en 3 groupes d’âge : les moins de 2 ans, ceux qui ont entre 2 et 7 ans et ceux de 8 à 11 ans (Horiuchi et al., 2007). Cette étude a révélé que l’IFN-γ, issu des Th1, est produit en quantité plus grande chez les chiens adultes (2-7 ans) et les chiens âgés (8-11 ans) par rapport aux jeunes (6 mois-2 ans). D’après cette étude, la sous-population Th1 et le ratio Th1/Th2 augmenterait avec l’âge chez le chien (Horiuchi et al., 2007). Cet équilibre Th1/Th2 connaît la même évolution pour l’Homme. A la naissance et durant l’enfance, la réponse immunitaire est orientée vers une réponse Th2. Dès le début de la vie, cette immunité est normalement rééquilibrée par une exposition à des antigènes capables de solliciter les populations Th1 et Treg au cours du vieillissement (Day, Schultz, 2014b). Ces antigènes permettant de rediriger l’immunité sont issus de microorganismes. Si cette évolution immunitaire n’est pas suffisante, cela conduit au développement de maladie allergique ou auto-immune (Day, Schultz, 2014b). Les individus seraient exposés à moins de pathogènes viraux et bactériens dans les pays industrialisés en raison de l’amélioration progressive des conditions d’hygiène (désinfection, traitement de l’eau, vaccinations contre les maladies infantiles...). Ainsi, une plus faible incidence d’infections virales et bactériennes durant l’enfance a été observée. Il y a donc moins d’opportunité pour les cellules T helper de se diriger vers un phénotype Th1 (Horiuchi et al., 2007). Cette hypothèse est appelée « théorie hygiéniste » (Day, Schultz, 2014b) Au cours du vieillissement, le chien présenterait donc un phénotype Th1 prédominant et donc une mise en place plus importante de réponse immunitaire à médiation cellulaire. Si ce déplacement vers une réponse Th1 n’a pas lieu par manque de stimulation microbienne, le chien pourrait également déclarer des maladies auto-immunes ou allergiques (Horiuchi et al., 2007). (4) Effets sur les sous-populations naïves et mémoires T i. Evolution des proportions des cellules T CD4+ naïves et mémoires avec l’âge Les cellules T CD4+ naïves du chien expriment le marqueur CD45R , et les cellules T CD4+ mémoires expriment le marqueur CD29. Dans son étude , HogenEsch a étudié des chiens répartis en 2 groupes d’âge. Les jeunes chiens ont 3.15 ± 0.8 ans et les chiens âgés ont 12.1 ± 1.3 ans. Il a utilisé la cytométrie en flux pour évaluer les pourcentages relatifs des cellules CD45R+, naïves, et CD29+, mémoires, parmi l’ensemble des lymphocytes T CD4+. HogenEsch a ainsi montré une diminution du 52 pourcentage de cellules CD45R+ CD4+ parmi les lymphocytes T CD4+ au cours du vieillissement du chien, et les cellules T CD4+ naïves seraient moins nombreuses au cours du vieillissement (HogenEsch et al., 2004). Il a montré aussi une augmentation du pourcentage de la population de lymphocytes T CD29+ parmi les lymphocytes T CD4+ en fonction de l’âge (HogenEsch et al., 2004). La proportion de lymphocytes T CD4+ naïfs diminue au cours du vieillissement canin au sein de la population de lymphocytes T CD4+ alors que celle des lymphocytes T CD4+ mémoires augmente. Ce résultat rejoint ceux trouvés pour l’Homme (Utsuyama et al., 1992). La réponse immune spécifique face à de nouveaux antigènes risquerait alors d’être moins efficace chez le chien âgé, alors que la réponse immune spécifique face à des antigènes déjà rencontrés serait préservée. ii. Evolution des réponses lymphocytaires T lors d’infection par les herpèsviroses Les herpèsvirus sont responsables d’infections latentes ou chroniques : ils sont plus virulents chez les très jeunes et chez les individus immunodéprimés. Mekker a étudié l’impact de l’infection par l’herpèsvirus chez la souris sur ses capacités à répondre à un nouvel antigène. Il a montré que les réponses spécifiques antivirales des cellules T contre le virus de la chorioméningite lymphocytaire (ou LCMV pour lymphocytic choriomeningitis virus) sont significativement réduites pour les souris âgées, préalablement infectées par l’herpèsvirus murin, le MCMV (mouse cytomegalovirus). Le contrôle de la réplication du LCMV est plus profondément défaillant pour les souris âgées MCMV par rapport aux souris non MCMV du même âge ou les jeunes souris. L’infection par le MCMV augmenterait la réserve totale de lymphocytes T CD8+ par une accumulation de cellules T mémoires effectrices spécifiques de cet antigène, ce qui affecterait la réponse immune face à un nouvel antigène. L’infection latente par l’herpèsvirus altèrerait l’immunité des individus âgés (Mekker et al., 2012). Les herpèsviroses sont toutes responsables d’infections latentes. Ainsi, il n’est pas exclu que le rôle de l’herpèsvirus canin soit similaire à celui du cytomégalovirus murin. Les effets de l’immunosénescence sur la difficulté à réagir à de nouveaux antigènes seraient renforcés chez les sujets âgés infectés par un herpèsvirus. 53 (5) Cas particulier des lymphocytes Treg ou T régulateurs i. Leur fonction régulatrice Les lymphocytes Treg permettent notamment de protéger l’organisme des lymphocytes autoréactifs ayant échappé à la sélection rigoureuse destinée à éliminer les cellules immunitaires autoréactives (Gruver et al., 2007). Ils constituent un sous-ensemble des lymphocytes T CD4+ et comprennent plusieurs souspopulations définies par l’expression de molécules de surface cellulaire variées. • Les Treg naturels ou nTreg (natural Treg) sont toujours actifs dans l’organisme. Ces cellules, directement issues du thymus, sont caractérisées par l’expression de CD25 en supplément du CD4. Elles utilisent le facteur de transcription Foxp3 (Forkhead box p3) qui a permis de les caractériser chez le chien et le chat. Exprimant CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4), elles produisent de l’IL-10, une cytokine immunosuppressive (Day, Schultz, 2014f). Leur action nécessite un contact direct avec les effecteurs de la réponse immunitaire et conduit à la suppression de la réponse immune en cours (Trzonkowski, 2009). Un des mécanismes est l’inhibition de la molécule co-stimulatrice CD86 présente sur les cellules dendritiques ; cela empêche une interaction correcte entre le CD28 des cellules T effectrices et le CD86 des cellules dendritiques, et plonge ainsi les cellules T effectrices dans un état hyporéactif (Garg et al., 2014). • Les Treg induits ou iTreg (induced Treg) ne se développent pas dans le thymus mais dans les organes lymphoïdes secondaires, à partir de cellules T CD4+ naïves ; ces dernières sont spécifiquement stimulées grâce à un antigène présenté par une cellule dendritique, et en présence d’IL-10 et de TGF-beta. Ces cellules régulatrices ont une activité induite de la même manière que celle des cellules T helper ; en effet, elles possèdent un TCR spécifique d’antigène et doivent reconnaitre un épitope de l’antigène stimulateur pour agir. Leur action suppressive ne nécessite pas de contact direct avec la cible : elles agissent via la production d’IL-10 et/ou de TGF-β (transforming growth factor-beta). Les iTreg comportent trois sous-populations : les Tr1 qui sont CD4+CD25+Foxp3-, les iTreg CD4+ CD25- Foxp3+, et les Th3 qui sont CD4+ CD25+ Fox3p+ (Day, Schultz, 2014f). 54 L’accumulation de Treg dans l’organisme est associée à une grande variété de tumeurs, en raison de leur fonction suppressive sur les cellules immunitaires. De fait, certains nTreg exercent une forte action suppressive sur les cellules NK qui jouent un rôle important dans l’immunité antitumorale. De plus, dans certaines tumeurs, les cellules tumorales sécrètent des chimiokines comme CCL22, qui attirent les cellules Treg au niveau du site tumoral (Trzonkowski, 2009). ii. Les effets du vieillissement sur les lymphocytes T reg Le prélèvement de lymphocytes T à partir de la rate et de nœuds lymphatiques chez la souris a permis d’observer que la proportion de Treg CD4+ CD25+ FoxP3+ parmi les LT CD4+ effecteurs (non Treg) est 30% supérieure à celle de jeunes souris de 3 à 4 mois (Garg et al., 2014). Cette augmentation de la proportion de Treg chez les souris âgées s’associe à une expression plus importante de FoxP3. L’hypométhylation liée à l’âge, d’une séquence activatrice du gène FoxP3 serait responsable de cette plus forte expression. Les cellules Treg des souris âgées avaient également une plus grande aptitude à supprimer la prolifération in vitro des cellules T effectrices par rapport à celles des jeunes souris. Ce phénomène serait en partie explicable par une efficacité accrue des mécanismes utilisés par les Treg pour jouer leurs fonctions suppressives sur les réponses immunes. La production d’IL-10 par les Treg des souris âgées est plus élevée que celle des jeunes souris. Et les nTreg âgés exerceraient une inhibition significativement plus forte sur le CD86 des cellules dendritiques que les Treg des jeunes souris (Garg et al., 2014). Au sein des organes lymphoïdes secondaires des souris âgées, les Treg seraient plus nombreux et auraient une plus grande capacité suppressive que les Treg des jeunes souris. La fonction immunitaire suppressive plus développée et efficace au cours du vieillissement pourrait expliquer la plus grande susceptibilité des individus âgés aux infections (Garg et al., 2014) et à la mise en place de processus néoplasiques. Des résultats similaires ont été relevés chez l’Homme (Trzonkowski, 2009). Dans l’espèce canine, l’évolution de cette population avec l’âge reste incertaine. 55 Le vieillissement du chien est caractérisé par une diminution des effectifs lymphocytaires sanguins totaux, T, T CD8+, T CD4+ et B, à des rythmes différents selon les populations cellulaires. Au sein de la population lymphocytaire T, les lymphocytes T mémoires deviennent plus nombreux avec l’âge tandis que les effectifs lymphocytaires T naïfs diminuent. La fonction de prolifération lymphocytaire au cours de l’expansion clonale après stimulation antigénique diminue également. En situation normale, la réponse lymphocytaire s’oriente progressivement vers un profil Th1 dominant, une évolution anormale au cours de la vie favorise l’apparition de phénomènes allergiques ou autoimmuns. Les lymphocytes Treg seraient de plus en plus nombreux ce qui favoriserait le développement de certaines tumeurs. L’ensemble de ces changements indique une altération des réponses immunitaires spécifiques de l’individu âgé, notamment face à de nouveaux antigènes ainsi qu’une augmentation des risques allergiques, auto-immuns et tumoraux. L’immunité humorale et les anticorps a. Rôle des anticorps dans l’immunité adaptative Les anticorps sont des protéines globulaires sériques appelées immunoglobulines, produits par les lymphocytes B au cours de la réaction spécifique à médiation humorale et ont la capacité de détruire les cibles par plusieurs mécanismes tels que la neutralisation, l’agglutination, et la précipitation. Ils activent le complément et les cellules immunocompétentes par opsonisation et ADCC (antibody dependant cell cytotoxicity). La synthèse des anticorps thymo-dépendants nécessite l’interaction des lymphocytes B et des lymphocytes T, alors que les anticorps thymo-indépendants ne nécessitent pas cette interaction. Au cours des divisions des lymphocytes B dans les centres germinatifs des nœuds lymphatiques, des hypermutations somatiques ont lieu au niveau des gènes codant les immunoglobulines ; les anticorps produits gagnent ainsi progressivement une meilleure affinité vis-à-vis de l’antigène déclencheur, ce qui améliore la qualité de la réponse humorale. Les 5 classes d’immunoglobulines (IgM, IgG, IgE, IgA et IgD) possèdent une distribution anatomique, une fonction et une structure variées (Day, Schultz, 2014a). A l’issue d’un premier contact avec un antigène donné, la réponse humorale primaire entraîne la production immédiate d’IgM et la production retardée d’IgG ; la réponse secondaire permet l’apparition d’IgG dans un délai plus court. 56 b. Effets de la sénescence sur les anticorps (1) Effets sur la mise en place de la réponse humorale primaire chez le chien La mesure du titre sérique en anticorps après une première vaccination contre un antigène donné permet d’évaluer la mise en place de la réponse humorale primaire chez le chien. Cette réponse dépend notamment des interactions cellulaires entre les lymphocytes B et T lors de l’intervention d’antigène thymo-dépendant. En 2002, en Grande Bretagne, les chiens n’étaient pas tous vaccinés contre la rage. Kennedy a pu ainsi tester la réponse vaccinale primaire antirabique sur des chiens âgés (Kennedy et al., 2007). Un titre anticorps (Ac) inférieur à 0,5 IU/mL était considéré comme un échec de vaccination. Les chiens ont été classés en trois groupes d’âge : jeunes (<1 an), adultes (1-7 ans) et âgés (>7 ans). Les chiens des groupes jeunes et âgés présentaient un taux d’échec de la vaccination significativement plus élevé par rapport aux adultes (titres en Ac < 0,5 UI/ml). Les jeunes chiens produisent moins d’anticorps, très probablement à cause de leur système immunitaire immature (Kennedy et al., 2007). Concernant la réponse anticorps des chiens âgés, à la fois le taux d’échecs vaccinaux (plus élevé) et les titre en Ac (plus faibles) étaient significativement différents par rapport aux adultes ; ces différences peuvent s’expliquer par la diminution des effectifs lymphocytaires B et T naïfs au cours du vieillissement, ainsi que la réduction de la capacité de prolifération des lymphocytes suite à une stimulation. 57 Figure 10 : (a) Pourcentages d’échec de vaccination antirabique en fonction de l’âge (titre sérique <0.5 UI). (b) Titre sérique moyen en anticorps (IgG et IgM) selon l’âge chez 10483 chiens (Kennedy et al., 2007) (2) Effets de la sénescence sur le délai de production des IgM lors de la réponse anticorps primaire Une étude sur la réponse primaire à TNP KLH (trinitrophenyl hapten-keyhole limpet hemocyanin = un haptène conjugué à l’hémocyanine ), un antigène T-dépendant, a montré que le pic de la réponse IgM est retardé de plusieurs jours chez la souris âgée par rapport à la souris jeune. Toutefois, l’affinité des anticorps produits pour l’antigène est similaire à celle des jeunes souris. (Scholz et al., 2009). La même étude avec un antigène T-indépendant (TNP-LPS ou trinitrophenyl hapten-LPS) ne présente pas de retard, seulement une diminution d’amplitude de la réponse (Scholz et al., 2009). Ces différences selon le type d’antigène laissent supposer une altération, durant la sénescence, des communications entre lymphocytes B et T lors de la mise en place de la réponse primaire. 58 (3) Effets de la sénescence sur l’affinité antigénique des anticorps Des études chez l’Homme ont signalé une altération de l’affinité des anticorps vis-à-vis des antigènes stimulateurs : le processus de sélection qui a lieu au cours des hypermutations somatiques est mis en cause mais les mécanismes exacts restent inconnus (Dunn-Walters et al., 2003). La réponse humorale primaire est de moindre amplitude et plus lente à se mettre en place chez le chien âgé. La sénescence est un phénomène progressif, elle touche les organes lymphoïdes alors que le chien n’est pas encore adulte, puis l’ensemble des acteurs immunitaires semble varier dans des proportions différentes. Les études indiquent une altération de l’immunité innée associée à une inflammation chronique délétère, notamment pour les cellules immunitaires. Les travaux concernant l’immunité innée vieillissante du chien sont parfois trop peu nombreux, ou ils ne disposent pas de conditions expérimentales simples permettant d’avoir une homogénéité des résultats selon les auteurs. L’immunité spécifique sénescente quant à elle présente une diminution d’efficacité démontrée par de nombreuses études, notamment vis-à-vis de nouveaux antigènes. En effet, les populations lymphocytaires diminuent, en particulier le contingent de lymphocytes T naïfs, et les capacités de prolifération après stimulation deviennent plus faibles. Le chien est donc plus sensible aux agents infectieux, et plus particulièrement ceux qu’il n’a jamais rencontrés auparavant. Les mesures de prévention des effets néfastes de l’immunosénescence doivent agir sur le statut inflammatoire des chiens et sur l’optimisation de la lutte contre les infections. 59 60 PARTIE 2 : APPLICATIONS EN MEDECINE PREVENTIVE CHEZ LE CHIEN 61 62 A. La consultation de médecine préventive chez le chien Le rôle de la consultation de médecine préventive La consultation de médecine préventive ne doit pas être seulement assimilée à « une consultation de vaccination », car elle va beaucoup plus loin. Elle doit permettre d’effectuer un bilan de santé complet de l’animal, de proposer une stratégie vaccinale optimale, en fonction du mode de vie de l’animal et de son âge. Cette consultation est l’occasion pour le vétérinaire de se renseigner sur les problèmes rencontrés par les propriétaires et les conseiller. C’est également au cours de cette consultation que le praticien vérifie la mise en place correcte des traitements antiparasitaires interne et externe, et réexplique si besoin leurs rôles et leur fonctionnement. Il ne doit pas non plus négliger l’importance des conseils en rapport avec la reproduction, la nutrition et le maintien du poids idéal, ainsi que l’éducation et le comportement (Shawcross, 2012). Particularités chez le chien senior L’âge avançant, des problèmes de santé peuvent apparaître chez le chien et certains d’entre eux restent invisibles plus ou moins longtemps. C’est pourquoi chez cette population canine senior, la consultation de médecine préventive doit permettre de fournir le maximum d’informations sur l’état de santé clinique et biologique. En effet, la prévalence de certaines maladies augmente avec l’âge, parmi elles : le diabète, les troubles cognitifs, les affections dentaires, les maladies rénales, cardiaques, l’arthrose...(Epstein et al., 2005) Le vieillissement du système immunitaire peut quant à lui favoriser notamment la mise en place de maladies infectieuses, de certaines maladies autoimmunes et de tumeurs (Day, Schultz, 2014g). La consultation de médecine préventive permet de mettre en place les mesures pour prévenir si possible les effets négatifs de l’immunosénescence et de limiter ainsi son impact sur la santé du chien. Cela dans le but d’améliorer son confort et augmenter son espérance de vie. B. La vaccination Aujourd’hui, il existe de nombreux vaccins protégeant la population canine contre des maladies virales, bactériennes et parasitaires. Il est conseillé de vacciner les chiens contre certaines maladies virales dès le plus jeune âge à cause de leur gravité et/ou de leur forte contagiosité. 63 Maladies virales La protection de base recommandée (« core vaccines ») et essentielle chez le chien est la vaccination CHP (pour maladie de Carré, Hépatite de Rubarth & Parvovirose) (Day, 2010). a. Les maladies virales contre lesquelles la vaccination est essentielle (1) La parvovirose: C’est une maladie grave, notamment pour les chiots, responsable de troubles digestifs associés à 10 à 20 % de mortalité. Le virus, le CPV (canine parvovirus) est très résistant dans le milieu extérieur, et toujours présent au sein de la population canine française. La vaccination des chiots et des adultes réduit l’infection et l’excrétion virale, et donc le risque d’exposition des sujets plus faibles au virus (Hebert, Bulliot, 2010b) (2) L’hépatite de Rubarth Elle est causée par l’adénovirus CAV-1 (canine adenovirus de type 1), très virulent, responsable d’hépatite ou de troubles rénaux. La réponse immunitaire est basée sur des anticorps neutralisants. Cette maladie n’est pratiquement plus présente en France, à ce jour, grâce à la vaccination de masse des chiens ; cette dernière est toutefois maintenue pour éviter la réapparition de la maladie. En effet, ce virus est très pathogène et sa durée d’excrétion longue. Les premiers vaccins contre l’hépatite de Rubarth étaient fabriqués avec une souche atténuée de CAV-1. Cependant, en raison des nombreux effets secondaires dus à cette souche (Curtis, Barnett, 1983), c’est désormais un vaccin hétérologue à base d’une souche atténuée de CAV-2 (canine adenovirus de type 2) qui est actuellement utilisé. Il protège ainsi le chien contre CAV-1, responsable de l’hépatite de Rubarth, et CAV-2, un des virus responsables de la toux de chenil (virus de la laryngotrachéite infectieuse canine) (Cornwell et al., 1982). (3) La maladie de Carré Cette affection est causée par un paramyxovirus (CDV pour canine distemper virus ; morbillivirus) et se manifeste par des signes principalement respiratoires et nerveux. Elle touche surtout les animaux jeunes non vaccinés. La réponse immunitaire humorale et cellulaire, peut permettre d’éliminer totalement le virus (Hebert, Bulliot, 2010a). 64 La prévention de ces trois maladies virales est permise grâce à la vaccination de base, aussi appélée « core vaccination ». Cette vaccination est fortement conseillée à tous les propriétaires de chiens en raison de la forte morbidité et/ou contagiosité des virus ciblés (Day et al., 2010). b. Autres maladies virales D’autres maladies virales peuvent être prévenues par la vaccination, telles que : • la rage, que la réglementation européenne EU 576/2013 rend obligatoire lors de traversée des frontières (Parlement Européen, 2013) ; • l’infection par le parainfluenzavirus, un des agents de la toux du chenil, une valence souvent intégrée au vaccin de base ; • l’herpèsvirose, dont la vaccination est conseillée chez les chiennes en gestation. La vaccination de base est habituellement réalisée tous les ans, mais des éléments montrent que la durée de protection qu’elle fournit est supérieure à un an. Etude des DOI (« duration of immunity »= durée d’immunité) a. Evaluation de la durée de protection vaccinale chez le chien Les anticorps sont le support principal de la protection immune lors de la vaccination canine de base (CDV, CPV-2, CAV-2) et lors de la vaccination contre la rage. Si les anticorps ne sont pas détectés dans le sérum, dans une quantité définie et reconnue comme protectrice après la vaccination avec un vaccin de base, cela signifie que l’animal n’est pas protégé. Ce dosage sérique d’anticorps peut être effectué par des laboratoires de diagnostic (Schultz, 2006) ou des tests rapides (kitvia.com, 2015). Dès la fin des années 1970, Schultz et son équipe ont cherché à évaluer la durée minimale de l’immunité vaccinale, afin de savoir si une vaccination annuelle était indispensable pour protéger les chiens contre les maladies virales de base. Les chiens de l’étude avaient tous déjà reçu leurs injections de base de primovaccination ainsi qu’au moins un rappel annuel, puis ils ont été vaccinés avec une ou plusieurs souches virales : - les souches virales de base atténuées : CPV-2 (parvovirose), CDV (maladie de Carré) et CAV-2 (protection croisée contre l’hépatite de Rubarth) : - la souche atténuée du Cpi (parainfluenzavirus canin, un des agents du syndrôme « toux de chenil ») ; - la souche rabique inactivée. 65 Après vaccination, les chiens étaient isolés de toute contamination. L’équipe de Schultz a mesuré les titres anticorps sériques dirigés contre chacun des antigènes viraux, régulièrement, pendant plusieurs années. Des épreuves virulentes ont également été effectuées plusieurs années après la dernière vaccination : il s’agissait d’infecter les chiens vaccinés avec des souches virulentes pour vérifier leur protection clinique contre ces maladies. La DOI (duration of immunity), ou durée d’immunité a été estimée en fonction des résultats des analyses. Elle correspond au temps pendant lequel l’animal, après la vaccination, est considéré protégé de l’infection et/ou des signes cliniques de la maladie virale (Schultz, 2006). Les DOI obtenues sont présentées dans le tableau II. La durée de l’immunité vaccinale est très supérieure à un an. Pour l’un des vaccins contre la maladie de Carré, elle atteint même 15 ans de protection d’après le titre sérique en anticorps. Tableau II : : Durée minimum d’immunité estimée pour des vaccins de base disponibles commercialement, basée sur des challenge (C) et/ou sur la sérologie (S) (Schultz, 2006) Une autre étude chez le chien a également montré une DOI supérieure à un an concernant ces 3 souches vaccinales de base (CPV-2, CDV, CAV-2) (Mouzin et al., 2004a). Chez le chat, concernant les vaccins félins : FPV (feline parvovirus), FCV (feline calicivirus) et FVR (feline herpesvirus), la DOI est supérieure à 4 ans (Mouzin et al., 2004b). 66 b. Recommandations des protocoles de vaccination chez le chien Au début des années 2000, aux Etats Unis, les compagnies vétérinaires de vaccins ont complété leurs propres études, et certaines ont démontré un minimum de 3 ans de DOI pour leurs vaccins protégeant contre CDV, CPV-2 et CAV-2 (Schultz, 2006). En France, en l’absence d’études supplémentaires de DOI, les producteurs de vaccins de base recommandent la vaccination annuelle après les injections de primovaccination à un mois d’intervalle (Fauchier, 2014d, 2014b, 2014e). Basées sur les études qui ont démontré une DOI étendue de plus de 3 ans concernant les vaccins core félins et canins, les recommandations de la WSAVA (World Small Animal Veterinary Association) sont présentées dans le tableau III (Day et al., 2010) Tableau III : Protocoles vaccinaux recommandés par la WSAVA (Day et al., 2010) Primovaccination Première injection 8-9 semaines d’âge Deuxième injection 12-13 semaines d’âge Troisième injection 14-16 semaines d’âge Premier rappel Annuel Rappels suivants Triennaux Rappels de vaccination La primo-vaccination est effectuée en plusieurs injections à cause de l’immunité maternelle dont la persistance varie selon les chiots. A partir de 16 semaines d’âge, les anticorps maternels ont été complètement éliminés chez tous les chiots et ne peuvent plus interférer avec l’immunité des chiots. Réponse des chiens âgés à la vaccination Dans la première partie de ce travail, l’étude de l’évolution de l’immunité humorale établit que les individus âgés possèdent une réponse anticorps diminuée et retardée après une première vaccination par une souche virale donnée. HogenEsch et son équipe ont étudié la réponse à un rappel de vaccination de base chez des chiens (HogenEsch, Thompson, 2010). Dans cette étude, le groupe des jeunes chiens avait un âge moyen de 3 ans, celui des chiens âgés de 11,9 ans. Préalablement, tous les chiens étudiés avaient été vaccinés annuellement avec un vaccin rage inactivé ainsi que des souches virales CDV et CPV-2 atténuées. Les titres anticorps ont 67 été mesurés avant et après le rappel de vaccination. Tous les animaux, jeunes et âgés, possèdent des titres protecteurs contre les 3 souches virales, avant et après vaccination. Le rappel a induit une légère augmentation du titre anticorps contre CDV et CPV-2. Les chiens âgés présentent des titres anticorps protecteurs lorsqu’ils ont été vaccinés régulièrement dès le début de leur vie. Cette protection est associée à une réponse mémoire correcte malgré l’âge avancé. Vacciner un chien âgé contre les maladies virales de base le protège en lui conférant une immunité effective, à condition qu’il ait été vacciné régulièrement au cours de sa vie, c’est-à-dire qu’il ait reçu les injections de primovaccination nécessaires, ainsi que des rappels réguliers. Vaccination contre les maladies bactériennes Les maladies bactériennes contre lesquelles on vaccine actuellement les chiens sont la leptospirose, la borréliose (ou maladie de Lyme) et le syndrome toux de chenil causé par plusieurs agents dont la bactérie Bordetella bronchiseptica. Contrairement aux vaccins de base CHP qui sont efficaces chez un grand nombre de chiens (>99% des chiens), le vaccin contre la leptospirose peut fournir une protection durant six à neuf mois mais ne serait efficace que chez un faible pourcentage de chiens vaccinés (<50 %) (Schultz, 2006). Les producteurs français de vaccins protégeant contre la leptospirose recommandent une vaccination semestrielle pour les chiens fortement exposés (Fauchier, 2014f). En général, la DOI des vaccins prévenant les maladies bactériennes est plus courte que celle des vaccins prévenant les maladies virales (Schultz, 2006). Prise en compte des bénéfices et des risques de la vaccination La vaccination de base permet de protéger les chiens contre des maladies potentiellement mortelles : son bénéfice est par conséquent clair. L’injection des produits vaccinaux n’est cependant pas dépourvue de risques (Schultz, 2006) et des effets secondaires potentiels ont progressivement été répertoriés. Virbac ® et Mérial ®, deux entreprises françaises majeures dans la fabrication et la vente des vaccins vétérinaires destinés aux chiens et aux chats, précisent l’existence d’effets secondaires potentiels après l’administration des vaccins commercialisés. Ces effets sont présentés dans le tableau IV. 68 Tableau IV : Effets secondaires potentiels de vaccins commercialisés en France et produits par Merial ou Virbac (Fauchier, 2014d, 2014e, 2014c, 2014a, 2014b) Effets indésirables Vaccins concernés Eurican CHP ® Inflammation au point d’injection Anorexie, polydipsie, hyperthermie, diarrhée, tremblemenrs musculaires, faiblesse musculaire Eurican CHPPi2-LR ® Canigen CHPPi/LR ® Canigen CHPPi ® Eurican CHP ® Eurican CHP ® Eurican CHPPi2-LR ® Fréquence d’apparition 1 à 10 animaux sur 100 <1 animal sur 10000 1-10 animaux sur 10000 1-10 animaux 10000 1-10 animaux sur 10000 1-10 animaux sur 10000 <1 animal sur 10000 Réactions d’hypersensibilité Canigen CHPPi/LR ® Nodule transitoire au pont d’injection Apathie passagère Canigen CHPPi/LR ® Eurican CHPPi2 LR ® Eurican CHPPi2 LR ® 1-10 animaux sur 10000 1-10 animaux sur 10000 <1 animal sur 10000 <1 animal sur 10000 Bien que ce ne soit pas systématique, des réactions inflammatoires secondaires variées peuvent apparaître suite à la vaccination, or l’individu âgé est particulièrement sensible aux phénomènes inflammatoires déjà présents au sein de son organisme de manière chronique. Etant donné la longue DOI des vaccins de base et les effets secondaires potentiels de la vaccination, il semble évident que la décision de vacciner un chien âgé, doit être réfléchie selon son mode de vie, son histoire vaccinale et le rapport bénéfice/risque. 69 C. La lutte contre le stress oxydatif Vieillissement et stress oxydatif L’oxygène est un radical libre peu réactif, présent le plus souvent sous forme de dioxygène indispensable à la vie. Dans les conditions physiologiques normales, l’utilisation d’oxygène par les cellules des organismes aérobies, comme les mammifères, génère des espèces réactives de l’oxygène ou ERO, dont les mitochondries sont les sources principales (Ichai et al., 2011). Les ERO sont des molécules oxydantes responsables d’effets délétères sur tous types de molécules. Les lipides, les protéines et l’ADN sont des composants organiques dont l’intégrité structurale et fonctionnelle est essentielle pour le fonctionnement correct des cellules. Par conséquent, les réactions d’oxydation que ces molécules subissent sous l’effet des ERO conduisent à des altérations des fonctions cellulaires. Les principales ERO produites dans l’organisme sont l’ion superoxyde, le peroxyde d’hydrogène et le radical hydroxyle. L’organisme possède des défenses anti-oxydantes qui neutralisent les effets des ERO. Elles sont représentées par le glutathion, les vitamines A, C et E, ainsi que des enzymes telles que la superoxyde dismutase (SOD), la glutathion peroxydase, et la catalase (Ichai et al., 2011). Un déséquilibre créé par une prédominance des molécules pro-oxydantes par rapport aux molécules antioxydantes de l’organisme provoque un état chronique de « stress oxydatif ». Lorsque l’organisme vieillit, les dommages oxydatifs, liés à l’accumulation d’ERO, deviennent de plus en plus nombreux (Sohal, Weindruch, 1996). La diminution de la fonction des cellules immunitaires lors de la sénescence serait liée à cet environnement cellulaire oxydatif persistant chez les individus âgés (Hall et al., 2006). L’apport de molécules anti-oxydantes dans l’alimentation compense le déséquilibre responsable du stress oxydatif et retarde ainsi ses effets (Sohal, Weindruch, 1996), (Chew, Park, 2004). Les molécules antioxydantes De nombreuses études réalisées chez plusieurs espèces (Hayek et al., 2004) ont montré une influence des antioxydants sur le système immunitaire, notamment au cours du vieillissement. Les vitamines A, E et C, les caroténoïdes, les flavonoïdes, le zinc et le sélénium sont des molécules aux propriétés antioxydantes (Chew, Park, 2004). a. Les caroténoïdes Ce sont des pigments naturellement produits par les plantes. Il existe environ 600 composants caroténoïdes (Massimino et al., 2003), parmi lesquels on trouve le beta-carotène, l'astaxanthine, et la lutéine. 70 i. Effets du beta-carotène chez le chien âgé Le beta-carotène est un précurseur de la vitamine A (Massimino et al., 2003). Il est présent dans les carottes, les patates douces, les épinards, le melon, le choux... Pour l’Homme, le beta-carotène permet notamment l’augmentation de l’activité des cellules NK et l’accroissement du nombre de lymphocytes T helper (Hayek et al., 2004). Massimino (Massimino et al., 2003) a étudié les effets du beta-carotène sur les cellules immunitaires de chiens de races labrador et fox terrier, répartis en deux groupes d’âge. Le groupe des jeunes chiens avait une moyenne d’âge de 1,7 ans et le groupe des chiens âgés de 10,6 ans. Les chiens complémentés recevaient une dose modérée de beta-carotène, c’est-à-dire 20 mg/kg de nourriture, pendant une première période de 2 mois, puis une supplémentation élevée de 40 mg/kg de nourriture pendant une seconde période de 2 mois. Les tests ont été effectués à la fin de chaque période. La supplémentation quotidienne modérée en beta-carotène, a permis d'augmenter le nombre de lymphocytes T et de lymphocytes T CD4+ en ce qui concerne les chiens âgés ; à tel point que la différence significative qui existe entre les deux groupes d'âge non supplémentés a disparu grâce au régime. Cet impact positif de la supplémentation modérée était perdu lors de l’ingestion quotidienne de doses plus élevées (40 mg/kg de nourriture) en beta-carotène. Concernant la réponse lymphoproliférative après stimulation par les trois mitogènes classiques (PHA, ConA et PWM), les jeunes chiens présentaient une réponse supérieure aux chiens âgés, qu’ils soient complémentés ou non, et quelle que soit la dose de beta-carotène distribuée. Mais la réponse à Con A pour les chiens âgés était plus forte lors d’une complémentation modérée, à 20 mg/kg de nourriture, par rapport aux autres chiens âgés non complémentés. La capacité des lymphocytes T à répondre à la stimulation mitogénique chez les chiens âgés est donc augmentée de façon dose-dépendante lors de complémentation en beta-carotène et celle-ci dépend du mitogène utilisé. Le beta-carotène permet d’augmenter les populations lymphocytaires T et TCD4+ de manière dose-dépendante et améliore également les capacités lymphoprolifératives T. ii. Effets de l’astaxanthine chez le jeune chien L’astaxanthine est un kéto-oxycaroténoïde, trouvé en grandes quantités dans la carapace des crustacés, la chair de saumon, de truite (Chew et al., 2011). Chew a réalisé une étude sur 14 jeunes chiennes beagle de 10 mois d'âge ayant un régime complémenté à l'astaxanthine à différentes doses : 0, 10, 20 ou 40 mg par jour par chien. Le poids moyen des chiennes est de 8,2 +/- 0,2 kg. 71 La concentration plasmatique en astaxanthine a augmenté à une vitesse dose-dépendante avec une concentration maximale à la 6ème semaine de supplémentation quelle que soit la dose. Les chiens sont donc capables d’absorber l’astaxanthine apportée par l’alimentation. La complémentation à 20 mg/ jour en astaxanthine a augmenté la cytotoxicité des cellules NK dès la 12ème semaine de ce régime (Chew et al., 2011). Cet effet n'était observable que 6 semaines après le début du régime pour une dose de 40 mg par jour et n’a pas perduré au cours de l'étude. Ces résultats suggèrent un effet et une durée des effets dose-dépendants. La complémentation en astaxanthine a stimulé l'immunité humorale : elle a augmenté la production d'IgG avant et après le rappel annuel de vaccination CHPPiL et a accentué la production d’IgM après le-rappel de vaccination. La réponse la plus forte a eu lieu pour la complémentation à 20 mg/jour (Chew et al., 2011). L’astaxanthine a diminué le niveau de stress oxydatif chez le chien : • La CRP (C-reactive protein) est une protéine de la phase aiguë de l’inflammation. la production de CRP sanguine peut être un indicateur d'un haut stress oxydatif : elle augmente généralement en réponse à une infection, une inflammation et d'autres maladies impliquant la nécrose des tissus. A partir de 16 semaines, tous les chiens complémentés en astaxanthine, ont présenté des concentrations en CRP plasmatique plus basses que les chiens non complémentés (Chew et al., 2011). • Le 8-OHdG (8-hydroxy-2’-deoxyguanosine) est marqueur de dommage oxydatif de l’ADN. Après 16 semaines de complémentation, les régimes à 20 mg et 40 mg ont montré une diminution significative de 8-OHdG (8-hydroxy-2'-deoxyguanosine) (Chew et al., 2011) L'étude a été réalisée chez de jeunes chiennes, on ne connaît pas les effets du régime sur les mâles et les individus âgés, mais étant donné l’'évolution des paramètres immunologiques lors d'un régime à base d'astaxanthine, une complémentation du chien âgé pourrait probablement retarder certains effets de l’immunosenescence. Néanmoins des études complémentaires pour le chien âgé seraient intéressantes. iii. Effets de la lutéine chez le jeune chien La lutéine est abondante dans la nature, et se trouve dans les mêmes aliments que le betacarotène (Kim et al., 2000). Kim a étudié les paramètres immunitaires de 56 femelles beagles de 17-18 mois d'âge qui reçoivent différentes doses de lutéine pendant 17 semaines. Elles ont été assignées aléatoirement dans 72 4 groupes : un sans complémentation, les trois autres avec 5 mg/kg, 10 mg/kg ou 20 mg/kg par jour et par chienne. Le poids moyen des chiennes était de 11,4+/- 0,4 kg. Des mesures des paramètres immunitaires ont été réalisées à 0, 2, 4, 8 et 12 semaines de l'étude. La complémentation en lutéine comportait en fait 76,66 % de lutéine et 5,23% de zeaxanthine : elle était administrée per os chaque jour avant le repas. La zeaxanthine est un autre pigment caroténoïde. Peu d'éléments sont connus à propos de l'absorption et de l'action biologique possible de la lutéine chez le chien, mais comme les humains, les chiennes étudiées ont absorbé la lutéine. En effet, la concentration plasmatique de lutéine a augmenté rapidement durant les deux premières semaines de complémentation. La lutéine a renforcé la prolifération des lymphocytes en réponse à ConA et PHA avec 20 mg de supplémentation. L’activation des lymphocytes T pourrait être améliorée chez le chien âgé pour lequel ces cellules répondent moins bien à un stimulus. La supplémentation a augmenté les pourcentages de lymphocytes T et de lymphocytes T helper. Concernant ces derniers, l’augmentation était plus rapide lorsque la dose de lutéine ingérée était plus grande : le pourcentage de lymphocyte T helper a augmenté la 12ème semaine avec 5 mg de lutéine et la 8ème semaine avec 20 mg de lutéine. Un vaccin polyvalent est effectué lors des 13ème et 15ème semaines de l’étude. Durant la 16ème semaine, le titre sérique d’IgG plasmatiques a augmenté après la seconde injection vaccinale avec la supplémentation à 5 mg. Cette augmentation a eu lieu la 17ème semaine avec la supplémentation à 20 mg/kg. Cette supplémentation a permis de renforcer la réponse immune à médiation humorale. La différence observée selon la dose suggère qu’il existe un effet dose-dépendant mais les quelques jours de différence dans le délai de la réponse ne sont pas forcément significatifs. Cette étude montre que la complémentation en lutéine renforce à la fois l'immunité à médiation cellulaire et l'immunité humorale chez le jeune chien. Les rôles respectifs de la lutéine et de la zeaxanthine restent cependant inconnus. Seules des femelles ont été étudiées : une influence sexuelle n’est pas à exclure. Comme dans le cas de l’astaxanthine, l’effet d’une telle complémentation en ce qui concerne le chien âgé reste incertain, même si des effets similaires peuvent être espérés, il sera utile d’envisager des études supplémentaires. b. La vitamine E La vitamine E ou tocophérol est une vitamine liposoluble présente dans les huiles végétales, les noix et les graines. Elle participe à la protection des membranes vis-à-vis du stress oxydatif. Chez 73 les rongeurs, elle renforce entre autres la lymphoprolifération des cellules T, la fonction des cellules T helper, la production d’anticorps et l’activité des cellules NK (Hayek et al., 2004). Chez le chien, elle améliore la qualité de la réponse immune à médiation cellulaire, mais ne semble pas avoir d’impact sur l’immunité humorale. Les effets de la vitamine E semblent dépendre du rapport en acides gras poly-insaturés ω 6 : ω 3 associés à la complémentation en vitamine E (Hall et al., 2003). La L-carnitine participe au métabolisme lipidique des mitochondries et participe au maintien de la fonction de ces mitochondries. L’acide alpha-lipoïque est un co-facteur des enzymes de la chaîne respiratoire mitochondriale et il permet le recyclage d’autres antioxydants. Il augmente également les niveaux intra-cellulaires de glutathion. Dans l’étude de Hall, concernant des chiens Beagle âgés de 10 à 13 ans, la supplémentation en vitamine E associée à la L-carnitine, à l'acide α-lipoïque et à un enrichissement comportemental, a augmenté la capacité de phagocytose des neutrophiles et les pourcentages des lymphocytes B (Hall et al., 2006). L’étude individuelle des impacts de ces différents composants permettrait de connaître les effets propres à chacun d’eux chez le chien âgé. En pratique Les études concernant les antioxydants indiquent qu’ils renforcent les acteurs de la réponse immunitaire chez les chiens jeunes et âgés. Des effets dépendants de la dose d’anti-oxydants et des doses d’acides gras polyinsaturés (AGPI) associées ont également été mis en évidence. Toutes ces conditions montrent que donner des antioxydants dans des conditions hasardeuses (doses, durée, autres nutriments associés) n’améliorera pas forcément les paramètres immunitaires sans pour autant avoir d’effets délétères. Cependant, il n’existe pas de recommandations claires et officielles concernant l’administration de ces molécules pour renforcer le système immunitaire et retarder l’apparition des effets liés à l’immunosénescence. Des études supplémentaires sont nécessaires de façon à s’affranchir des biais expérimentaux potentiels tels que l’influence raciale, sexuelle, ou encore environnementale, et ces investigations nécessiteraient que les chiens seniors soient davantage étudiés. 74 D. Le contrôle du poids Obésité chez le chien et conséquences a. Définition de l’obésité L’obésité est une affection caractérisée par une accumulation excessive de triglycérides dans le tissu adipeux. C’est le résultat d’un apport énergétique excessif comparé aux besoins de l’organisme (Sikaris, 2004). Cette affection est soumise à des facteurs de risque liés à l’âge, au sexe, au génôme, à l’environnement... Certaines races de chiens sont prédisposées comme le labrador, le beagle et le boxer ; et une origine génétique est fortement suspectée mais aucun gène lié à l’obésité n’a encore été identifié chez le chien (Zoran, 2010). b. Effets néfastes de l’obésité sur l’organisme De nombreuses pathologies sont aggravées ou déclenchées par le surpoids canin, telles que l’hypothyroïdie, le diabète sucré, l’arthrose et des troubles immunitaires comme l’auto-immunité (German et al., 2010). Une étude a montré que l’obésité réduisait l’espérance de vie du labrador de deux ans (Lawler et al., 2008). i. L’obésité favorise la mise en place d’un état inflammatoire chronique de bas-grade. L’obésité affecte le système immunitaire par la sécrétion de facteurs protéiques et d’hormones par les adipocytes. Ces molécules sont appelées adipokines et induisent un état inflammatoire systémique chronique de bas grade et persistant (German et al., 2010). Un tel état est délétère pour la fonction immunitaire. Pour l’Homme obèse, les niveaux des marqueurs inflammatoires (CRP, IL-6 et TNFalpha) sont systématiquement augmentés, alors que la perte de poids permet leur retour à la normale (Manco et al., 2007). Une étude sur le chien Beagle a montré que les niveaux des cytokines proinflammatoires IL-6, TNF alpha et IFN-gamma ne sont pas modifiés lors d’obésité, mais que d’autres cytokines pro-inflammatoires (l’IL-8, l’IL-18 et la KC (keratinocyte chemokine)) sont présentes à des niveaux plus élevés pour les chiens en surpoids et diminuent lorsque ces mêmes chiens reviennent à une note d’état corporel (NEC) correcte (Bastien et al., 2015). L’obésité induirait un état inflammatoire chronique via l’intervention d’adipokines pro-inflammatoires différentes selon les espèces. 75 ii. Particularités de la leptine La leptine est une adipokine modulant les réponses immunitaires et inflammatoires, sa sécrétion augmente lorsque le tissu adipeux s’étend. Elle stimule l’angiogénèse et la production de facteurs de croissance ce qui favorise la prolifération cellulaire et la mise en place de néoplasies (German et al., 2010). Chez l’Homme, elle entraîne une expansion du contingent de cellules T CD4+ sécrétant de grandes quantités de cytokines pro-inflammatoires (IFN-gamma, TNF-alpha, IL-1). Elle diminue la proportion de lymphocytes Treg, augmentant ainsi l’incidence des maladies auto-immunes et des maladies inflammatoires chroniques (Procaccini et al., 2015). Le vieillissement et l’obésité sont tous les deux associés à un état inflammatoire chronique persistant et de bas-grade associé à une augmentation de la morbidité et de la mortalité. L’obésité peut donc être considérée comme un facteur d’aggravation des effets du vieillissement sur l’inflammation et l’immunité. Les effets bénéfiques de la restriction énergétique sur l’immunosénescence Greeley a effectué une étude sur des labradors de façon à voir l’influence d’une restriction énergétique à long terme sur les paramètres immunitaires des chiens, notamment les paramètres atteints par la sénescence. L’étude concernait 48 labradors de 7 portées différentes. Des duos « homogènes » de chiens ont été formés en fonction du poids, de la portée, et du sexe. Puis un régime de restriction énergétique a été attribué aléatoirement à un des membres de chaque paire, dès le sevrage. Les chiens sous restriction énergétique seront notés « CR » (« caloric restriction »). Les chiens témoins ont reçu une alimentation à base de croquettes, à volonté et chaque chien CR recevait 75 % de la ration des mêmes croquettes que le chien témoin de sa paire avait consommé la veille. Le régime a été ajusté vers l’âge de 3 ans d’une formule de croissance vers une formule adulte et l’ingestion ad libitum des chiens témoins a été modifiée pour prévenir l’obésité et maintenir un poids corporel idéal pour chaque chien. L’apport énergétique quotidien a été fixé à 62,1 kCal/kg (kilocalories par kilogrammes) de poids idéal. Après ce changement, les chiens CR continuaient à recevoir 75% de ce que leur homologue témoin avait consommé la veille (Greeley et al., 2006 ; Kealy et al., 2002). 76 a. Etat corporel chez les chiens étudiés Entre 6 et 12 ans, la masse de tissu adipeux était significativement plus élevée chez les chiens non restreints énergétiquement. Le poids moyen des chiens CR était plus faible de 26 % comparé à celui des chiens témoins. b. Effets de la restriction énergétique à long terme sur les paramètres immunitaires chez le labrador (1) La chute de la lymphoprolifération en réponse à un mitogène est ralentie par le régime Des prélèvements sanguins ont été réalisés sur chaque chien 3 fois par an de l’âge de 4 à 13 ans. Au cours du vieillissement, les chiens CR et témoins présentaient une diminution significative de la lymphoprolifération après stimulation par PHA et Con A, et une diminution non significative après stimulation par PWM, mais ce déclin était plus lent chez les chiens soumis au régime CR. Cet effet était plus prononcé chez les femelles que chez les mâles. L’effet de l’âge sur l’activation des lymphocytes semble retardé lors de restriction énergétique chez le labrador, mais d’autres facteurs interviennent certainement, comme par exemple le sexe et l’influence hormonale qui en découle. (2) Evolution des populations lymphocytaires L’analyse de ces populations est basée sur la technique de cytométrie en flux. Les mesures ont été effectuées chez les chiens de l’étude à partir de l’âge de 7 ans jusqu’à 13 ans et comparées avec celles de jeunes chiens témoins de la même race. Concernant les nombres de lymphocytes totaux, de lymphocytes T et T CD8+, ils diminuaient lors du vieillissement chez les chiens témoins et restaient stables chez les chiens CR. Le nombre de lymphocytes T CD4+ a diminué au cours du vieillissement pour les deux régimes mais ce déclin était plus rapide chez les chiens témoins. Le régime de restriction énergétique a ralenti le déclin de la population de lymphocytes T CD4+ lié à l’âge et empêché le déclin des lymphocytes T CD8+. Le nombre total et le pourcentage de lymphocytes B diminuent avec l’âge, mais cette diminution était moins marquée chez les chiens CR comparés aux chiens témoins. Dans cette étude, de hauts pourcentages de cellules B étaient associés à un potentiel de survie diminué. La restriction 77 énergétique réduirait davantage la population de lymphocytes B déjà diminuée au cours du vieillissement, mais sans avoir à priori de conséquences négatives sur la durée de vie des labradors de l’étude. Dans cette étude, le régime de restriction énergétique montre un effet bénéfique en retardant certains effets de l’immunosénescence, à savoir, le déclin des populations lymphocytaires T et la diminution des capacités de prolifération des lymphocytes après stimulation. Comment prévenir l’obésité en pratique ? a. Le suivi du poids Le suivi du poids d’un chien est essentiel. Il permet de rectifier et d’adapter la ration quotidienne distribuée aux besoins de l’animal, afin d’éviter notamment le surpoids. Les besoins énergétiques du chien peuvent varier au cours de sa vie, sous l’influence de son état physiologique, son activité, une pathologie éventuelle. La consultation de médecine préventive est l’occasion d’ajuster l’alimentation aux besoins du chien. L’estimation de la note d’état corporel ou NEC, permet de déterminer si le poids du chien est optimal. Une note de 1 à 9 est attribuée à l’animal selon des caractéristiques présentées dans la figure 11. L’animal présentant un poids optimal possède une NEC de 4 ou 5 sur 9. 78 Figure 11 : Evaluation de la NEC chez le chien (Freeman et al., 2011) 79 b. Le calcul des besoins énergétiques du chien Pour prévenir l’obésité, la ration doit fournir l’énergie correspondant aux besoins énergétiques. Le besoin énergétique (BE) du chien est la quantité de calories qu’il doit consommer chaque jour pour maintenir son poids optimal stable. Il est fonction du besoin énergétique d’entretien (BEE) et de coefficients (k1, k2, k3, k4) correspondant aux caractéristiques de l’animal (Blanchard, Paragon, 2008a). Le BEE dépend de la surface corporelle du chien, cette valeur est difficile à calculer, mais de nombreuses équations ont été proposées par différents auteurs. Deux d’entre elles sont généralement utilisées : • Celle du National Research Council : BEE (kcal EM) =130xP0.75, lorsque le poids optimal du chien est inférieur à 9 kg. • Celle de Kronfeld (1991): BEE (kcal EM) =156xP0.67, lorsque le poids estimé du chien est supérieur à 9kg. P représente le poids corporel optimal en kg. Les standards de la race et l’estimation de l’état d’embonpoint permettent d’avoir une idée du poids optimal d’un chien d’une race particulière, pour calculer le BEE. . Tous les chiens d’un même poids n’ont pas le même besoin énergétique, ce dernier varie en fonction des caractéristiques individuelles du chien, représentées par les facteurs k1, k2, k3 et k4 (Blanchard, Paragon, 2008a). La valeur de k1 dépend de la race, elle est disponible dans le tableau V. Tableau V : Les différentes valeurs de k1 selon la race (Blanchard, Paragon, 2008a) Races k1 ou coefficient racial Races nordiques, retriever ou terre neuve 0.8 Beagle ou Cocker 0.9 Lévrier ou dogue argentin 1.1-1.2 Autres races 1 80 La valeur de k2 dépend du comportement, de l’activité et du mode de vie, elle est disponible dans le tableau VI. Tableau VI : Les différentes valeurs de k2 selon l’activité du chien (Blanchard, Paragon, 2008a) Activité k2 ou coefficient d’activité physique Léthargie (quasi-absence d’activité) 0.7 Sédentaire 0.8 (moins de une heure d’activité par jour) Calme (1-2h par jour) 0.9 Normal (3h par jour) 1 Actif (plus de 3h par jour) 1.1 La valeur de k3 dépend de l’état physiologique (croissance, reproduction, castration, âge). Elle est disponible dans le tableau VII. Un chien stérilisé a des besoins énergétiques plus faibles. Tableau VII : Les différentes valeurs de k3 selon l’état physiologique du chien (Blanchard, Paragon, 2008a) Physiologie K3 ou coefficient du statut physiologique Normal 1 Stérilisé 0.8 Agé 0.8-0.9 La valeur de k4 dépend du statut pathologique (anorexie, obésité). En cas d’obésité, par exemple, k4=0.8 et, hors contexte pathologique, k4 est égal à 1. L’ensemble de ces valeurs permet de calculer BE. BE (kcalEM/jour) = BEE*k1*k2*k3*k4 EM = énergie métabolisable 81 c. Le calcul de la quantité d’aliment à distribuer La densité énergétique ou DE d’un aliment est exprimée en kcal EM/ 100g brut. DE= %P*3.5+%ENA*3.5+%L*8.5 Le tableau VIII présente la signification des membres de l’équation. Tableau VIII : Signification des membres de l’équation du calcul de la densité énergétique d’un aliment (Blanchard, Paragon, 2008b). Symbole Signification %P Le pourcentage de protéines contenues dans l’aliment % ENA Le pourcentage d’extractif non azoté ou taux de glucides utilisables %L Le pourcentage de lipides contenus dans l’aliment ENA = 100 - %P - %humidité - %cendres - %lipides - %fibres Dans le cas d’une alimentation industrielle, les valeurs nécessaires sont inscrites dans la liste des ingrédients. On obtient ainsi la densité énergétique de 100g d’aliment. Le calcul de la quantité d’alimentation industrielle à distribuer en fonction du poids de l’animal est le suivant : Quantité à distribuer en g par jour = BE*100/DE Des méthodes de calculs de ration adaptée aux besoins énergétiques, associées à un suivi du poids et de la note d’état corporel du chien, permettent ainsi de prévenir l’obésité, un facteur de complications des effets de l’immunosénescence. Le respect des protocoles vaccinaux recommandés permet d’anticiper les effets néfastes de l’immunosénescence concernant la lutte anti-virale et protège le chien tout au long de sa vie. Le suivi du poids et la lutte contre l’obésité évitent une aggravation de l’état inflammatoire chronique engendré par le vieillissement. De même, l’apport nutritionnel d’anti-oxydants contribuerait certainement à limiter l’inflammation favorisée par la sénescence mais des études complémentaires sont nécessaires afin de définir des recommandations fiables. 82 CONCLUSION L'immunosénescence est un phénomène progressif: les acteurs immunitaires évoluent tout au long de la vie au niveau quantitatif, structural et fonctionnel, et les réactions auxquelles ils participent subissent peu à peu des changements dont les conséquences deviennent visibles chez le chien âgé. Ainsi, ce dernier présente des risques infectieux, tumoraux, auto-immuns, allergiques et néoplasiques plus importants. Outre l'installation d'un état inflammatoire chronique et délétère, le système immunitaire canin sénescent est caractérisé par une diminution de l'efficacité des réponses immunes spécifiques. Le déclin des populations lymphocytaires T et de leur capacité de prolifération après stimulation antigénique est associé à des réponses à médiation cellulaire de moindre efficacité, et ce, davantage en ce qui concerne les réactions face aux antigènes rencontrés pour la première fois. La réponse spécifique à médiation humorale primaire est moins rapide et de moindre amplitude au cours de la sénescence et conduit vers une réponse vaccinale primaire réduite et potentiellement non protectrice chez le chien senior lors d'immunisation contre le virus de la rage. Des mesures de médecine préventive peuvent permettre d'anticiper ces effets délétères. Le chien senior est protégé contre les maladies virales de base à condition que les injections de primovaccination et le premier rappel annuel aient été effectués avant la manifestation des effets d'immunodéficience liés à l'âge. Le suivi du poids est essentiel dans la prise en charge de l'animal afin de prévenir l'obésité. Ce suivi permet d'éviter l'ajout d'un état inflammatoire chronique additionnel déjà présent et délétère chez le chien senior; il ralentit aussi les effets de la sénescence sur la réponse immune spécifique. La réduction du stress oxydatif à l'aide d'antioxydants renforcerait la qualité de la réponse immune spécifique altérée au cours de la sénescence, mais des études complémentaires sont nécessaires afin de déterminer des protocoles d'administration plus clairs et efficaces. Thèse de Mme Cécile MONREAL Le Professeur responsable : Michel PEPIN VetAgro Sup campus vétérinaire Professeur Michel PEPIN MICROBIOLOGIE / IMMUNOLOGIE VetAgro Sup ·Campus Vétérinaire de Lyon Vu et permis d'imprimer Lyon, le Le Directeur général S. MARTINOT VetAgro Sup 84 BIBLIOGRAPHIE ALONSO-FERNÁNDEZ, Patricia, PUERTO, Marta, MATÉ, Ianire, RIBERA, José Manuel et DE LA FUENTE, Mónica, 2008. Neutrophils of centenarians show function levels similar to those of young adults. In : Journal of the American Geriatrics Society. décembre 2008. Vol. 56, n° 12, p. 2244 ‑2251. DOI 10.1111/j.1532-5415.2008.02018.x. ANDREW, D. et ASPINALL, R., 2001. Il-7 and not stem cell factor reverses both the increase in apoptosis and the decline in thymopoiesis seen in aged mice. In : Journal of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). 1 février 2001. Vol. 166, n° 3, p. 1524‑1530. BASTIEN, Berenice C., PATIL, Avinash et SATYARAJ, Ebenezer, 2015. The impact of weight loss on circulating cytokines in Beagle dogs. 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Ainsi pour exemple, la vaccination contre la rage doit être recommandée chez le chien jeune pour garantir une protection correcte du chien âgé face à cette maladie. L’obésité et le stress oxydatif des cellules de l’organisme, désormais bien identifiés pour accentuer le phénomène de vieillissement du système immunitaire, doivent être pris en compte pour diminuer leur impact lors de la consultation de médecine préventive du chien âgé. MOTS CLES : - chien - immunité - vieillissement - médecine vétérinaire préventive JURY : Président : Monsieur le Professeur Frédéric BERARD 1er Assesseur : 2ème Assesseur : Monsieur le Professeur Michel PEPIN Monsieur le Professeur Luc CHABANNE DATE DE SOUTENANCE : 18 décembre 2015 ADRESSE DE L’AUTEUR : Rue du Revermont 01250 Chavannes Sur Suran
