Les chercheurs ont récemment découvert une facette majeure de la vitamine D. Il s’agit de son action modulatrice sur le système immunitaire. Pourtant, sa contribution à la santé ne date pas d’hier. Autrefois, la saison froide signifiait le retour de la cuillère d’huile de foie de morue. Un remède bien savoureux! C’est bien avant l’utilisation des antibiotiques que cette potion préventive riche en vitamine D contre les infections hivernales circulait dans nos familles, mais aussi dans les sanatoriums de l’époque pour soigner la tuberculose et la consomption.

Carence en vitamine D

Au cours des dernières décennies, plusieurs études ont démontré qu’une carence en vitamine D représentait un facteur de risque pour diverses maladies, dont l’ostéoporose et la dépression saisonnière. Depuis, des études épidémiologiques ont démontré de fortes associations entre les variations saisonnières des taux de vitamine D et l’incidence de diverses maladies infectieuses, dont les infections respiratoires et la grippe. En effet, chez les personnes ayant une carence documentée en vitamine D, la réponse immunitaire serait affaiblie ou anormale, les rendant d’office plus susceptibles d’être victimes des flambées épidémiques saisonnières et de développer un degré accru de symptômes respiratoires graves.

Rapide survol du système immunitaire

Le rôle principal du système immunitaire est d’assurer l’intégrité de l’organisme. Il travaille à éliminer les substances perçues comme étrangères, aussi appelées « antigènes » (micro-organismes, cellules anormales, débris) tout en assurant la tolérance des différentes structures qui nous appartient.

Le système immunitaire est composé de deux types de défenses : innées et adaptatives. Représentant la première ligne de défense contre les antigènes, l’immunité innée est composée de barrières naturelles (peau, muqueuses et microbiotes, sécrétions tissulaires telles que la salive, sueur, sébum, acide chlorhydrique de l’estomac), de mécanismes inflammatoires (fièvres, cytokines), de production de substances antimicrobiennes et de fonctions de nettoyage (phagocytose). Cette réponse reste identique, et ce, peu importe le type d’antigène qui reste en dehors des cellules de l’organisme. Alors que l’immunité adaptative agit en second plan. C’est lorsque l’antigène pénètre à l’intérieur des cellules que l’immunité adaptative donnera une réponse spécifique à cet antigène en créant des anticorps (protéines spéciales qui neutralisent les antigènes).  Une fois que l’anticorps est créé, il reste en mémoire dans notre organisme. C’est ce que l’on appelle l’immunisation. C’est le principe de base visé par la vaccination.

Rôles et caractéristiques de la vitamine D

La vitamine D peut être inactive ou active (aussi nommée calcitriol). Récemment, nous avons découvert que les reins ne seraient pas les seuls organes activateurs, mais que les cellules immunitaires représenteraient également des joueurs importants.  Directement sur le site de l’infection, ces cellules renforceraient leurs actions en changeant les précurseurs de la vitamine D sous leur forme biologiquement active. Lorsqu’activé, le calcitriol se lie à son récepteur (retrouvé également dans ces mêmes cellules immunitaires) et déclenche une cascade d’événements issus à la fois de l’immunité innée et de l’immunité adaptative, dont l’augmentation des sécrétions antimicrobiennes, la production de protéines antivirales, l’activation des cellules éliminatrices, la création et la libération d’anticorps, la modulation de la réponse inflammatoire (ni trop ni moins) et la réparation des tissus lésés. Ces actions nous montrent bien l’importance de la vitamine D pour assurer une défense immunitaire énergétique.

Voici des fonctions utiles liées à la vitamine D :

  • Réduction de la perméabilité pulmonaire aux envahisseurs;
  • Modulation à la baisse de facteurs inflammatoires nocifs pouvait causer un rétrécissement des bronchioles;
  • Renforcement musculaire (dont les muscles intercostaux sollicités lors d’infections respiratoires);
  • Amélioration du volume maximal d’air expiré (capacité pulmonaire);
  • Induction de la mort des cellules infectées (apoptose);
  • Synthèse de radicaux libres visant à déstabiliser l’intrus.

En présence d’un virus

Lors d’une infection virale, ce n’est pas le pathogène qui détermine de la gravité clinique ou du risque de mortalité associés aux maladies (ex. : grippe, Covid-19), mais bien l’exubérance de la réponse immunitaire de l’organisme. Le SRAS-CoV-2 produit un fort dysfonctionnement du système immunitaire qui crée une réponse inflammatoire intense et la mise en place d’une affection potentiellement mortelle; SLC (syndrome de libération de cytokines inflammatoires). La dérégulation des réponses protectrices du système immunitaire ainsi que l’induction d’activités inefficaces dans différents types de cellules immunitaires peuvent mener au syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), principalement chez les personnes âgées.

Un taux optimal de vitamine D permet une nette amélioration des mécanismes de défense, l’atténuation de la gravité de l’infection, la réduction de la convalescence et de favoriser la qualité de vie. Ces bénéfices poussent alors plusieurs chercheurs à considérer l’utilisation de la vitamine D comme un adjuvant stratégique aux autres thérapeutiques utilisées actuellement. Au cours de la première vague de COVID-19, une corrélation inverse entre les concentrations sanguines de vitamine D et la sévérité de la maladie est d’ailleurs ressortie comme significative dans plus de 20 pays.

Des données épidémiologiques montrent que, par rapport aux plus jeunes ou les gens en meilleure santé, les personnes âgées ou chroniquement malades ont un risque plus élevé de décès après avoir été infectées par le SRAS-CoV-2. En fait, ces personnes présentent un affaiblissement chronique de la réponse immunitaire induit par des dysfonctionnements qualitatifs / quantitatifs des différents intervenants issus à la fois de l’immunité innée et de l’immunité adaptative. Ceci se traduit par un déséquilibre en faveur des cytokines pro-inflammatoires (IL-1α, IL-2, IL-6, IL-8, IL-12, IFN-γ) par rapport aux anti-inflammatoires (IL-1 Ra, IL-4, IL-10, TGF-β), ce qui fragilise constamment leur condition immunitaire. Ce phénomène est amplifié au contact du SRAS-CoV2 et peut mener à une tempête cytokinique. Cette dernière prend place à la fois dans le sang et dans les poumons des personnes infectées. La tempête cytokinique est la forme la plus sévère du syndrome de libération de cytokines mentionné plus haut. Plus la tempête est forte, plus la maladie est alarmante et les lésions pulmonaires préoccupantes.

Par conséquent, la régulation de la réponse inflammatoire exagérée observée au cours de l’infection par le SRAS-CoV-2 représente un élément clé dans la stratégie pour contrer le virus et prévenir ses effets potentiellement mortels. Or, une carence en vitamine D est associée à des niveaux plus élevés de cytokines pro-inflammatoires, suggérant qu’un statut adéquat de cette vitamine pourrait contribuer à limiter leur synthèse et donc atténuer le sérieux de l’infection virale. La vitamine D exerce également une action réparatrice des tissus alvéolaires pulmonaires (avec la contribution de la vitamine A). Puisqu’environ 20 % des personnes atteintes de la COVID-19 développent une pneumonie interstitielle accompagnée de lésions sévères, l’ajout de la vitamine D à l’arsenal thérapeutique classique semble, jusqu’à ce jour, favorable.

Les dernières années ont apporté un changement radical dans notre perspective sur la façon dont la vitamine D influence la santé. Les répercussions d’une carence en vitamine D sur le système immunitaire (inné et adaptatif) sont devenues plus claires. Dans une telle situation, il semble y avoir une susceptibilité accrue aux infections et une prédisposition à la flambée inflammatoire toxique. Plusieurs études appuient l’hypothèse selon laquelle la suffisance en vitamine D contribue à des fonctions immunorégulatrices et une réponse immunitaire équilibrée, particulièrement dans un contexte d’infection respiratoire d’origine virale. En ces temps de pandémie, l‘état des connaissances actuelles sur la vitamine D nous permet de croire que son statut sanguin représente l’un des facteurs qui influencent notre combativité face à la maladie.

 

 

References:

  • Adrian R MartineauDavid A JolliffeRichard L Hooper et al. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data. BMJ. 2017; 356: i6583. Published online 2017 Feb 15. doi: 1136/bmj.i6583
  • Alessandro Cuomo, Nicola Giordano et al. Depression and Vitamin D Deficiency: Causality, Assessment, and Clinical Practice Implications. Review Article – Neuropsychiatry (2017) Volume 7, Issue 5
  • Alexandra V. Yamshchikov, MD, Nirali S. Desai, MD et al. Vitamine D for treatment and prevention of infectious diseases: a systemic review of randomized controlled trials. Endocr Pract. 2009 Jul–Aug; 15(5): 438–449.doi: 4158/EP09101.ORR
  • Almerighi C, et al. 1Alpha,25-dihydroxyvitamin D3 inhibits CD40L-induced pro-inflammatory and immunomodulatory activity in human monocytes. Cytokine. 2009;45(3):190–7
  • Cannell JJ, Vieth R, Umhau JC, et al. Epidemic influenza and vitamin D. Epidemiol Infect. 2006;134:1129–1140
  • Cannell JJ, Vieth R, Willett W, Zasloff M, Hathcock JN, White JH, Tanumihardjo SA, Larson-Meyer DE, Bischoff-Ferrari HA, Lamberg-Allardt CJ, Lappe JM, Norman AW, Zittermann A, Whiting SJ, Grant WB, Hollis BW, Giovannucci E. Cod liver oil, vitamin A toxicity, frequent respiratory infections, and the vitamin D deficiency epidemic. Ann Otol Rhinol Laryngol 2008; 117: 864-870
  • Chan JF, Kok KH, Zhu Z, et al. Genomic characterization of the 2019 novel human-pathogenic coronavirus isolated from a patient with atypical pneumonia after visiting Wuhan. Emerg Microbes Infect. 2020;9:221–236. doi: 10.1080/22221751.2020.1719902
  • Cheung CY, Poon LL, Lau AS, et al. Induction of proinflammatory cytokines in human macrophages by influenza A (H5N1) viruses: a mechanism for the unusual severity of human disease? Lancet. 2002;360:1831–1837
  • Christina T. Fiske, Amondrea Blackman et al. Increased vitamin D receptor expression from macrophages after stimulation with  tuberculosisamong persons who have recovered from extrapulmonary tuberculosis. BMC Infect Dis. 2019; 19: 366. Published online 2019 Apr 30. doi: 10.1186/s12879-019-3958-7
  • Cynthia Aranow, MD. Vitamin D and the Immune System. J Investig Med. 2011 Aug; 59(6): 881–886. doi: 231/JIM.0b013e31821b8755
  • D A Hughes and R Norton. Vitamin D and respiratory health. Clin Exp Immunol. 2009 Oct; 158(1): 20–25. doi: 1111/j.1365-2249.2009.04001.x
  • D’Ambrosio D, Cippitelli M, Cocciolo MG, et al. Inhibition of IL-12 production by 1,25-dihydroxyvitamin D3. involvement of NF-kappaB downregulation in transcriptional repression of the p40 gene. J Clin Invest. 1998;101:252–262. doi: 10.1172/JCI1050
  • Dancer RC, Parekh D, Lax S, et al. Vitamin D deficiency contributes directly to the acute respiratory distress syndrome (ARDS) 2015;70:617–624. doi: 10.1136/thoraxjnl-2014-206680
  • DeDiego ML, Nieto-Torres JL, Jimenez-Guardeno JM, et al. Coronavirus virulence genes with main focus on SARS-CoV envelope gene. Virus Res. 2014;194:124–137. doi: 10.1016/j.virusres.2014.07.024
  • Evidence that Vitamin D Supplementation Could Reduce Risk of Influenza and COVID-19 Infections and Deaths. William B GrantHenry Lahore et al. Nutrient. 2020 Apr 2;12(4):988
  • Exploring the Links Between Coronavirus and Vitamin D. Anahad O’Connor. New York times, june 10, 2020
  • Grant WB. Variations in vitamin D production could possibly explain the seasonality of childhood respiratory infections in Hawaii. Pediatr Infect Dis J. 2008;27:853
  • Ginde AA, Mansbach JM, Camargo CA. Association between serum 25-hydroxyvitamin D level and upper respiratory tract infection in the Third National Health and Nutrition Examination Survey. Arch Intern Med 2009; 169: 384-390. 32
  • Harant H, Andrew PJ, Reddy GS, Foglar E, Lindley IJ. 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3 and a variety of its natural metabolites transcriptionally repress nuclear-factor-kappaB-mediated interleukin-8 gene expression. Eur J Biochem. 1997;250:63–71. doi: 10.1111/j.1432-1033.1997.00063.x
  • Harant H, Wolff B, Lindley IJ. 1Alpha,25-dihydroxyvitamin D3 decreases DNA binding of nuclear factor-kappaB in human fibroblasts. FEBS Lett. 1998;436:329–334. doi: 10.1016/s0014-5793(98)01153-3
  • Hewison M, Freeman L, Hughes SV, Evans KN, Bland R, Eliopoulos AG, Kilby MD, Moss PA, Chakraverty R. Differential regulation of vitamin D receptor and its ligand in human monocyte-derived dendritic cells. J Immunol 2003; 170: 5382-5390
  • Hewison M. Antibacterial effects of vitamin D. Nat Rev Endocrinol2011;7:337-45. 10.1038/nrendo.2010.226
  • Holick MF, Chen TC. Vitamin D deficiency: a worldwide problem with health consequences. Am J Clin Nutr. 2008;87:1080S–6S
  • Hsueh PR, Chen PJ, Hsiao CH, et al. Medicine SRGoNTUCo, National Taiwan University H Patient data, early SARS epidemic Taiwan. Emerg Infect Dis. 2004;10:489–493. doi: 10.3201/eid1003.030571
  • Khazim K, Azulay EE, Kristal B, Cohen I. Interleukin 1 gene polymorphism and susceptibility to disease. Immunol Rev. 2018;281:40–56. doi: 10.1111/imr.12620
  • Kobasa D, Takada A, Shinya K, et al. Enhanced virulence of influenza A viruses with the haemagglutinin of the 1918 pandemic virus. Nature. 2004;431:703–707
  • Laaksi I, Ruohola JP, Tuohimaa P, Auvinen A, Haataja R, Pihlajamäki H, Ylikomi T. An association of serum vitamin D concentrations < 40 nmol/L with acute respiratory tract infection in young Finnish men. Am J Clin Nutr 2007; 86: 714-717. 31
  • Martineau AR, Honecker FU, Wilkinson RJ, Griffiths CJ. Vitamin D in the treatment of pulmonary tuberculosis. J Steroid Biochem Mol Biol. 2007;103:793–798
  • Martineau AR, Jolliffe DA, Hooper RL, Greenberg L, Aloia JF, Bergman P, Dubnov-Raz G, Esposito S, Ganmaa D, Ginde AA, Goodall EC, Grant CC, Griffiths CJ, Janssens W, Laaksi I, Manaseki-Holland S, Mauger D, Murdoch DR, Neale R, Rees JR, Simpson S Jr, Stelmach I, Kumar GT, Urashima M, Camargo CA Jr. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data. BMJ 2017; 356: i6583
  • More evidence on vitamin D deficiency and death rates from COVID-19. Sally Robertson, B.Sc.Jul 2 2020, News Medical Life Science, July 2, 2020
  • Paul Lips, Natasja M.van Schoor. The effect of vitamin D on bone and osteoporosis. Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism, Volume 25, Issue 4, August 2011, Pages 585-591
  • Pfeifer M, Begerow B, Minne HW. Vitamin D and muscle function. Osteoporos Int. 2002;13:187–94. Et Hopkinson NS, Li KW, Kehoe A, et al. Vitamin D receptor genotypes influence quadriceps strength in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Clin Nutr. 2008;87:385–90
  • Remmelts HH, van de Garde EM, Meijvis SC, et al. Addition of vitamin D status to prognostic scores improves the prediction of outcome in community-acquired pneumonia. Clin Infect Dis. 2012;55:1488–1494. doi: 10.1093/cid/cis751
  • Schwalfenberg, G.K. A review of the critical role of vitamin D in the functioning of the immune system and the clinical implications of vitamin D deficiency. Mol. Nutr. Food Res. 2011, 55, 96–108
  • Shen F, Hu Z, Goswami J, Gaffen SL. Identification of common transcriptional regulatory elements in interleukin-17 target genes. J Biol Chem. 2006;281:24138–24148. doi: 10.1074/jbc.M604597200
  • Sigmundsdottir H, Pan J, Debes GF, Alt C, Habtezion A, Soler D, Butcher EC. DCs metabolize sunlight-induced vitamin D3 to ‘program’ T cell attraction to the epidermal chemokine CCL27. Nat Immunol 2007; 8: 285-293. 25
  • Sirio Fiorino, Claudio GalloMaddalena Zippi et al. Cytokine storm in aged people with CoV-2: possible role of vitamins as therapy or preventive strategy. Aging Clin Exp Res. 2020 Aug 31 : 1–17. doi: 1007/s40520-020-01669-y
  • Venu LagishettyNancy Q. Liu, and Martin Hewison Vitamin D metabolism and innate immunity. Mol Cell Endocrinol. 2011 Dec 5; 347(1-2): 97–105. Published online 2011 Jun 1. doi: 1016/j.mce.2011.04.015
  • Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data. Adrian R MartineauDavid A JolliffeRichard L Hooper et al. BMJ. 2017; 356: i6583. Published online 2017 Feb 15
  • Vitlic A, Lord JM, Phillips AC. Stress, ageing and their influence on functional, cellular and molecular aspects of the immune system. Age (Dordr) 2014;36:9631. doi: 10.1007/s11357-014-9631-6
  • Williams C. On the use and administration of cod-liver oil in pulmonary consumption. London Journal of Medicine. 1849;1:1–18
  • Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. China Novel Coronavirus I, Research T (2020) a novel coronavirus from patients with pneumonia in China. N Engl J Med. 2019;382:727–733. doi: 10.1056/NEJMoa2001017