La plupart d’entre nous ont eu de la fièvre à un moment donné de notre vie. Lorsque la température de notre corps dépasse ses 98,6 F (37 C) typiques, nous ressentons des symptômes tels que transpiration, frissons et faiblesse. Mais pourquoi éprouvons-nous des fièvres et comment sont-elles déclenchées par les pyrogènes?

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Biologie de la Réponse à la fièvre

La fièvre est souvent considérée comme un symptôme nocif résultant d’infections. Cependant, la réponse à la fièvre est en fait un phénomène complexe qui a évolué sur plus de 600 millions d’années pour tuer les agents infectieux. En effet, de nombreux agents pathogènes ont besoin d’une plage de température spécifique pour survivre et se reproduire. Ainsi, en augmentant la température du corps humain au-dessus de sa plage normale, les agents pathogènes peuvent être suffisamment affaiblis pour que le système immunitaire puisse les éliminer.

La première étape de la réponse à la fièvre est la détection de l’agent pathogène envahissant. Prenons l’exemple d’E. coli, l’une des causes courantes d’intoxication alimentaire. La paroi cellulaire externe d’E. coli contient une molécule appelée lipopolysaccharide (LPS), qui est reconnue par diverses cellules immunitaires via des récepteurs de type Toll. Ces cellules s’activent lorsqu’elles détectent des LPS.

Après activation, les cellules immunitaires libèrent une variété de molécules de signalisation, y compris des cytokines pyrogènes. Le terme « pyrogène » indique qu’une molécule peut déclencher une réponse à la fièvre, et les cytokines sont une large classe de molécules de signalisation peptidique utilisées dans le système immunitaire.

Deux de ces cytokines pyrogènes sont appelées interleukine-1 (IL-1) et IL-6. Ils voyagent dans la circulation sanguine jusqu’à atteindre une partie du cerveau appelée hypothalamus. Là, les cytokines interagissent avec les cellules endothéliales tapissant les vaisseaux sanguins cérébraux et stimulent une autre molécule de signalisation appelée cyclooxygénase-2 (COX-2). La COX-2, à son tour, catalyse la production de prostaglandine E2 (PGE2), qui est transportée dans le cerveau.

PGE2 est le régulateur principal de la réponse de fièvre du cerveau. Lorsqu’il se lie aux neurones qui expriment le récepteur PGE2, ces neurones déclenchent la libération de noradrénaline par le système immunitaire sympathique. La noradrénaline augmente alors la thermogenèse par l’intermédiaire du tissu adipeux brun brûlant et favorise la vasoconstriction, élevant ainsi la température corporelle.

Les dangers de l’exposition aux pyrogènes

Dans des conditions idéales, la réponse à la fièvre affaiblit suffisamment les agents pathogènes envahissants pour que le système immunitaire les tue. Cependant, une augmentation de la température corporelle est également dangereuse pour nos propres cellules, en particulier à des températures supérieures à 40,5 C (105 F). Cela peut provoquer la dénature des protéines dans nos cellules, entraînant un stress cellulaire. Les fièvres prolongées peuvent entraîner une déshydratation, des convulsions ou un délire. Dans les cas extrêmes, une fièvre sévère peut finalement entraîner la mort.

L’un des problèmes avec les pyrogènes externes, tels que les LPS (également appelés endotoxines), est qu’ils peuvent être présents en l’absence d’agents pathogènes viables. Le LPS est très stable à la chaleur; par conséquent, de nombreuses méthodes de stérilisation courantes, telles que l’autoclavage ou la chaleur sèche, peuvent laisser suffisamment de LPS intacts pour déclencher une réponse immunitaire.

La contamination par le LPS est un problème important dans les secteurs médical, pharmaceutique et biotechnologique. Même en l’absence de bactéries vivantes, les LPS résiduels peuvent déclencher une fièvre. Des niveaux élevés de contamination peuvent provoquer une réaction immunitaire sévère appelée septicémie. Environ la moitié de tous les patients atteints de septicémie subiront un choc septique, qui a un taux de mortalité de 30 à 45%.

En raison de ces risques, les niveaux d’endotoxines sont étroitement réglementés par la FDA. Ces limites dépendent de la voie d’administration. Par exemple, les médicaments par voie parentérale doivent contenir moins de 5 unités d’endotoxine (EU) par kg de poids corporel, tandis que les médicaments intrathécaux ont une limite de 0,2 EU / kg. Les dispositifs médicaux ont une limite supérieure de 20 UE/kg.

Une méthode efficace et robuste pour quantifier la contamination par les endotoxines est le dosage du lysat d’amibocytes de Limulus (LAL), qui utilise le sang du crabe en fer à cheval. Ce sang subit une réaction de coagulation lors de l’exposition à l’endotoxine, et le degré de coagulation peut être quantifié pour obtenir une estimation très précise des niveaux d’endotoxine. Pour cette raison, le test LAL est la méthode d’essai des endotoxines recommandée par la FDA.

En conclusion, la réponse à la fièvre est un outil puissant dans la capacité du corps humain à combattre les agents pathogènes nocifs. Cependant, en cas de contamination par des endotoxines, la réponse à la fièvre peut agir contre nous et être potentiellement mortelle. Il est donc essentiel que les produits pharmaceutiques et les dispositifs médicaux soient soigneusement testés pour les niveaux d’endotoxines afin de s’assurer qu’ils se situent dans les limites de sécurité.