Les symptômes courants de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) sont la toux, la fièvre, la fatigue et la perte d'odorat. De nombreux patients atteints de COVID-19 présentent également des symptômes gastro-intestinaux. Cela est en corrélation avec l'infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) de l'épithélium intestinal chez les patients COVID-19. Le virus SARS-CoV-2 a jusqu'à présent fait plus de 1,16 million de morts dans le monde depuis la découverte des premiers cas à Wuhan, en Chine, fin décembre 2019.
Cependant, on sait peu de choses sur l'importance de la phase entérique du SRAS-CoV-2 – à la fois pour le cycle de vie viral et pour le développement de pathologies associées au COVID-19. On ne sait pas si les symptômes observés chez les patients sont associés à la réplication directe du SRAS-CoV-2 dans le tractus gastro-intestinal (GI) ou sont une conséquence de la forte réponse pro-inflammatoire.
Megan L. Stanifer et coll. étudier la réponse immunitaire dans l'intestin humain lors d'une infection par le SRAS-CoV-2. L'étude publiée sous forme de bioRxiv * preprint révèle une réponse pro-inflammatoire robuste: une régulation spécifique au type de cellule ou spécifique au tissu de la signalisation médiée par l'interféron lors d'une infection par le SRAS-CoV-2.
Dans cette étude, les chercheurs explorent si la réponse immunitaire innée déclenchée dans l'intestin humain pour lutter contre l'infection virale est similaire ou distincte par rapport à celle déclenchée dans d'autres organes. Ils comparent également les réponses des cellules infectées et témoins. Ils utilisent des organoïdes humains dérivés de l'iléon et du colon comme modèle de culture non transformé. Les organoïdes intestinaux «mini-intestinaux» sont un excellent modèle pour étudier l'infection par le SRAS-CoV-2 du tractus gastro-intestinal.
Il est entendu que le SRAS-CoV-2 se réplique dans les cellules épithéliales intestinales humaines; cependant, les types de cellules spécifiques qui deviennent infectés ne sont pas bien définis. À l'aide d'approches transcriptomiques unicellulaires (scRNAseq) et de scRNAseq ciblé, les auteurs identifient une sous-population d'entérocytes (à savoir, les entérocytes immatures 2) comme la plus sensible à l'infection par le SRAS-CoV-2.
Une observation importante dans cette étude est le manque de corrélation entre le niveau d'expression ACE2 et le nombre de copies du génome du SRAS-CoV-2 dans la cellule. Cela implique que l'expression ACE2 ne peut pas être utilisée pour des conjectures sur l'infectibilité.
Séquençage cellulaire unique d'organoïdes humains dérivés du colon et de l'iléon infectés par le SRAS-CoV-2. A. Représentation schématique du flux de travail expérimental. 625 B.Intégration uniforme de la variété et de la projection (UMAP) des données unicellulaires d'ARN-Seq provenant d'organoïdes simulés et infectés par le SRAS-CoV-2 dérivés du colon (panneaux de gauche) et dérivés de l'iléon (panneaux de droite) colorés en fonction de la cellule type. Les petits encarts représentent l'UMAP pour les organoïdes simulés et infectés à 12 et 24 hpi. C. Diagramme de points des gènes marqueurs supérieurs pour chaque type de cellule pour les organoïdes dérivés du côlon (gauche) et de l'iléon (droit). La taille du point représente le pourcentage de cellules exprimant le gène; la couleur représente l'expression moyenne à travers le type de cellule. D. Diagramme à barres affichant la proportion de chaque type de cellule dans les organoïdes simulés et infectés (12 et 24 hpi).
Par conséquent, les auteurs soulignent que l'enquête sur le tropisme du SRAS-CoV-2 doit être menée sur la base de la validation biologique de l'infection et ne doit pas se faire uniquement sur l'analyse des profils transcriptionnels de cellules ou de tissus individuels.
Puisqu'ils ont découvert que les niveaux d'expression de TMPRSS2 (sérine protéase transmembranaire 2 de type II) étaient associés au nombre de copies du génome du SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales intestinales humaines, ils supposent que TMPRSS2 joue un rôle essentiel dans le tropisme cellulaire du SRAS-CoV-2, plus que le rôle d'ACE2.
Ils constatent également que lors de l'infection, les niveaux d'ACE2 diminuent à la fois dans les CEI infectées et les autres (cellules épithéliales intestinales humaines). Ceux-ci montrent que la régulation observée de l'ACE2 lors de l'infection pourrait être spécifique au tissu et dépendante du temps.
Lorsque les chercheurs ont traité les cellules avec le SRAS-CoV-2 – interféron (IFN) inactivé par les UV, il n'y a pas eu de production de gène stimulé par l'interféron (ISG). Cela implique qu'une réplication active du virus est nécessaire pour induire une réponse médiée par l'IFN.
La réponse pro-inflammatoire se produit par une régulation positive des voies NFκB et TNF – ceci est clairement observé dans les cellules intestinales infectées. Les cellules voisines n'activent pas la réponse pro-inflammatoire, comme observé dans d'autres études similaires. La réponse inflammatoire dans les cellules épithéliales intestinales humaines infectées par le SRAS-CoV-2 est discutée en détail par les chercheurs. Une régulation à la hausse modérée de l'expression de l'IFN dans les cellules infectées dans le modèle actuel est observée, tandis qu'une forte régulation à la hausse d'ISG est observée dans les cellules voisines.
Les chercheurs comparent également la réponse immunitaire générée par les organoïdes dérivés de différentes sections du tractus gastro-intestinal: 1) les organoïdes de l'iléon étaient plus immuno-réactifs que les organoïdes du côlon, 2) une régulation à la hausse uniforme des gènes pro-inflammatoires à travers, et 3) les organoïdes de l'iléon, en particulier les cellules voisines, produit plus d'ISG comparativement.
Schéma de l'infection par le SRAS-CoV-2 des cellules épithéliales intestinales humaines. Le SRAS CoV-2 infecte une sous-population d'entérocytes. Lors de l'infection, les entérocytes développent une réponse pro-inflammatoire caractérisée par la régulation positive du NFκB et du TNF. Les cellules témoins répondent à l'IFN sécrété et régulent à la hausse l'expression des ISG. L'infection par le SRAS-CoV-2 induit une régulation négative de l'expression d'ACE2 et interfère avec la signalisation médiée par l'IFN dans les cellules infectées.
Cela concorde avec le fait précédemment connu que différentes sections du tractus gastro-intestinal répondent différemment aux défis microbiens.
Les résultats de cette étude révèlent que la production d'ISG est principalement limitée au spectateur tandis que la production d'IFN est détectée principalement dans les cellules infectées. Ce dernier échoue également à produire des ISG et devient réfractaire au stimulus IFN. Cela implique que le SRAS-CoV-2 a développé des mécanismes proviraux pour arrêter la signalisation médiée par l'IFN et la production ultérieure d'ISG dans les cellules infectées.
Cela révèle un avantage de réplication pour de novo la production de virus en réduisant la signalisation des voies antivirales.
Il s'agit d'une étude importante où les acteurs cellulaires et moléculaires sont identifiés dans l'infection par le SRAS-CoV-2 du modèle intestinal humain. Cette étude nous fait progresser dans la compréhension de la pathogenèse complète lors de l'interférence du SRAS-CoV-2 dans les intestins des patients COVID-19.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies
Référence du journal:
- Des analyses monocellulaires révèlent une interférence du SRAS-CoV-2 avec la réponse immunitaire intrinsèque dans l'intestin humain, Sergio Triana, Camila Metz, Zumaran, Carlos Ramirez, Carmon Kee, Patricio Doldan, Mohammed Shahraz, Daniel Schraivogel, Andreas R. Gschwind, Lars M . Steinmetz, Carl Herrmann, Theodore Alexandrov, Steeve Boulant, Megan, Lynn Stanifer, bioRxiv 2020.10.21.348854; doi: https://doi.org/10.1101/2020.10.21.348854, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.10.21.348854v1