Une équipe de chercheurs de l’Institut des maladies infectieuses (IFIK) de l’Université de Berne et de l’Institut fédéral de virologie et d’immunologie (IVI) a évalué la croissance du virus et l’activation des mécanismes de défense cellulaire dans les voies respiratoires.
Ils ont montré que les différences de température naturelles qui existent dans les voies respiratoires supérieures et inférieures ont une profonde influence sur la réplication du SRAS-CoV-2 et l’activation immunitaire innée ultérieure dans les cellules humaines. Les résultats peuvent aider à développer des médicaments antiviraux et des mesures préventives.
Le SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV sont génétiquement très similaires, génèrent un répertoire homologue de protéines virales et utilisent le même récepteur pour infecter les cellules humaines. Cependant, malgré ces similitudes, il existe également des différences importantes entre les deux virus. «
Ronald Dijkman, Institut des maladies infectieuses (IFIK), Université de Berne
Par exemple, l’infection par le SRAS-CoV est caractérisée par une maladie grave et une inflammation des voies respiratoires inférieures et les personnes infectées ne sont contagieuses qu’après l’apparition des symptômes, ce qui facilite l’identification et l’interruption des chaînes infectieuses.
En revanche, le SRAS-CoV-2 se réplique préférentiellement dans les voies respiratoires supérieures (cavité nasale, pharynx, trachée) et peut être transmis efficacement d’un individu à un autre avant l’apparition des symptômes de la maladie.
De plus, l’issue de l’infection par le SRAS-CoV-2 varie considérablement d’une personne à l’autre et peut se manifester par une maladie asymptomatique, légère ou grave. Les personnes âgées ainsi que les personnes souffrant de certaines conditions médicales sous-jacentes (problèmes cardiaques, diabète, cancer) courent un plus grand risque de développer une maladie grave, souvent associée à une infection des tissus des voies respiratoires inférieures, à des niveaux élevés d’inflammation et à une insuffisance pulmonaire.
La température est la clé
Pour mieux comprendre pourquoi les infections par le SRAS-CoV et le SRAS-CoV-2 entraînent des résultats cliniques si différents, des chercheurs de l’Université de Berne ont utilisé des cultures de cellules des voies respiratoires humaines spécialisées pour étudier l’impact des températures des voies respiratoires sur le SRAS-CoV et le SRAS-CoV. -2 réplication.
Les cellules proviennent d’échantillons humains et imitent la complexité des cellules trouvées dans les voies respiratoires. Ils poussent dans des conteneurs spéciaux, sont nourris par le bas et sont exposés à l’air sur le dessus, tout comme les cellules de la trachée humaine. Les cultures produisent également du mucus et ont des cils qui battent très rapidement.
« Parce que l’organisation de ces cellules ressemble beaucoup aux cellules présentes dans les tissus humains, elles constituent un système pertinent qui peut être utilisé dans un laboratoire pour étudier les virus respiratoires », explique Dijkman.
Les chercheurs ont maintenant utilisé ce modèle existant pour la première fois pour étudier les effets des températures respiratoires sur la réplication du SRAS-CoV et du SRAS-CoV-2. Ils ont constaté que la température joue un rôle important car le SRAS-CoV-2 préférait se répliquer à des températures généralement trouvées dans les voies respiratoires supérieures (33 ° C).
Des températures d’incubation plus froides ont permis au virus de se répliquer plus rapidement et à un degré plus élevé que lorsque les infections étaient effectuées à 37 ° C pour imiter l’environnement pulmonaire inférieur. Contrairement au SRAS-CoV-2, la réplication du SRAS-CoV n’a pas été affectée par des températures d’incubation différentes.
Les expériences ont été menées à la fois dans le laboratoire de haute sécurité de l’IVI à Mittelhäusern et dans le laboratoire de biosécurité de l’Institut des maladies infectieuses (IFIK) de l’Université de Berne dans le bâtiment de sitem-insel, l’Institut suisse de médecine translationnelle et d’entrepreneuriat. .
La température influence également la réponse de l’épithélium
L’équipe a également analysé quels gènes sont activés et désactivés après une infection par le SRAS-CoV et le SRAS-CoV-2 pour comprendre comment les cellules des voies respiratoires humaines réagissent à l’infection et quels programmes immunitaires innés sont activés.
Le système immunitaire inné est la «première ligne de défense» de notre corps contre les agents pathogènes envahisseurs et est essentiel non seulement pour contenir l’envahisseur, mais aussi pour enseigner aux autres branches du système immunitaire comment réagir de manière appropriée.
En imitant les conditions trouvées dans les voies respiratoires supérieures (33 ° C), l’équipe a constaté que l’infection par le SRAS-CoV-2 ne stimulait pas la réponse immunitaire innée dans ces cellules aussi fortement qu’elle ne le faisait lorsqu’elles imitaient les conditions trouvées dans les voies respiratoires inférieures. tractus (37 ° C).
«Étant donné que la force de la réponse immunitaire innée peut directement influencer le degré de réplication virale, cela peut aider à expliquer pourquoi le SRAS-CoV-2 s’est répliqué plus efficacement à des températures plus basses», déclare Dijkman. Bien que le développement d’une forte réponse immunitaire innée contre le virus soit généralement bénéfique, il est important de noter que dans certains cas, la réponse immunitaire innée peut devenir suractivée.
Cela peut à son tour être préjudiciable à l’individu infecté, car des niveaux élevés d’inflammation peuvent également provoquer des lésions tissulaires et accélérer la progression de la maladie – un phénomène souvent observé chez les patients souffrant de COVID19 sévère.
«L’analyse détaillée de la réplication du SRAS-CoV-2 et des changements induits par la température dans les mécanismes de défense immunitaire innés de l’hôte aide à expliquer pourquoi le SRAS-CoV-2 se réplique si bien dans les voies respiratoires supérieures, et c’est peut-être pourquoi le SRAS-CoV-2 présente une transmissibilité interhumaine supérieure à celle du SRAS-CoV », explique Dijkman.
Des connaissances importantes pour lutter contre les infections à coronavirus
L’utilisation de ce modèle de culture cellulaire authentique dans un laboratoire contrôlé s’est avérée refléter fidèlement le comportement différent de deux virus similaires dans le contexte d’une pandémie.
«Ce système unique donne un aperçu de la bataille moléculaire qui se produit entre le virus et l’hôte lors d’une infection et souligne l’importance de changements subtils dans le microenvironnement virus-hôte qui peuvent avoir un impact sur la réplication et la propagation du virus», déclare Dijkman.
Comprendre quels acteurs clés sont impliqués dans ce processus, et s’ils favorisent l’hôte ou le virus, ouvre de nouvelles opportunités pour la mise en place de stratégies d’intervention très ciblées et le développement de nouveaux composés pharmaceutiques qui aideront à lutter contre les infections à coronavirus.
La source:
Référence du journal:
V’kovski, P., et al. (2021) Dynamique virus-hôte dépendant de la température pour le SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV dans l’épithélium respiratoire humain. PLOS BIOLOGIE. doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.