Les structures organoïdes tridimensionnelles développées en laboratoire permettent une profondeur, presque in situ l’étude d’un système biologique, sans l’utilisation d’animaux vivants. Dans un article récemment téléchargé sur le serveur de préimpression bioRxiv*, les organoïdes générés à partir de spécimens humains sont utilisés pour étudier la manière dont le SRAS-CoV-2 interagit avec les nombreuses cellules de l’épithélium intestinal, trouvant une grande hétérogénéité dans la sensibilité des organoïdes et des cellules à l’intérieur à l’infection.
Le tractus gastro-intestinal est une cible largement reconnue du SRAS-CoV-2, juste derrière le système respiratoire, avec environ 60% des patients symptomatiques signalant diarrhée, vomissements, nausées et autres symptômes connexes. De plus, l’ARN viral peut être détecté dans les intestins et les selles pendant et pendant une période persistante après l’infection, dépassant souvent la détectabilité dans les poumons.
De nombreuses cellules épithéliales intestinales expriment fortement le récepteur ACE2 et TMPRSS2 et TMPRSS4, des protéases transmembranaires qui sont impliquées dans l’entrée virale suite à la liaison avec ACE2. L’ampleur de l’expression de ces biomolécules dépend non seulement du type de cellule, mais également de leur position relative dans les intestins et d’autres caractéristiques cliniques, ainsi que de la démographie de l’individu dont elles sont issues.
L’importance de l’ACE2
En raison de cette variabilité, le groupe a assemblé des organoïdes de l’intestin grêle et du côlon de 8 et 10 donneurs, respectivement, et a signalé les différents niveaux d’expression parmi eux. Le taux moyen d’expression de l’ACE2 différait peu entre la source organoïde : intestin grêle ou côlon, bien que l’expression de TMPRSS2 et TMRPSS4 était plus élevée dans les organoïdes coliques. Le marqueur de différenciation des entérocytes APOA1 a également été suivi et s’est avéré diminué dans les organoïdes du côlon par rapport à ceux dérivés de l’intestin grêle lors de l’infection. Aucune autre différence significative n’a été notée en fonction du sexe ou de l’âge, bien que la variation soit encore importante, l’expression de l’ACE2 étant 6,5 fois plus élevée dans l’organoïde le plus exprimé que le moins.
Lors de l’infection par le SRAS-CoV-2, cette disparité a entraîné la détection d’ARN viral jusqu’à 423 fois chez ceux dont l’expression d’ACE2 est la plus faible par rapport à la plupart, démontrant que la gravité de l’infection par le SRAS-CoV-2 est en corrélation avec le niveau d’expression d’ACE2. Le niveau d’expression de TMPRSS2, TMPRSS4 et APOA1 n’était pas en corrélation significative avec la gravité de l’infection par le SRAS-CoV-2 en comparaison, ce qui suggère que le niveau d’expression de ces récepteurs est un prédicteur moins fiable de la susceptibilité à l’infection.
Le groupe a noté quelques valeurs aberrantes dans la tendance entre l’expression de l’ACE2 et l’infection par le SRAS-CoV-2, certaines cellules portant des niveaux élevés de récepteur tout en ayant de faibles niveaux d’ARN viral. D’autres facteurs qui influencent l’entrée et la réplication du virus comprennent les niveaux intracellulaires de molécules de signalisation telles que l’interféron.
Le groupe n’a noté aucune différence dans la charge virale entre les cellules en fonction de la réponse à l’interféron, ni que l’expression de l’ACE2 est altérée par la réponse à l’interféron. Cependant, une corrélation positive entre la protéine de type oligoadénylate synthase (OASL) et la sensibilité au virus a été notée. Cela pourrait suggérer que l’enzyme est utilisée par le SARS-CoV-2 d’une manière ou d’une autre, bien qu’une enquête plus approfondie soit nécessaire.
Le groupe montre également que l’infection par le SRAS-CoV-2 influence la voie antivirale cellulaire en interférant avec la réponse de l’interféron, comme largement suggéré par d’autres rapports. Les gènes de l’interféron sont fortement régulés à la hausse dans les cellules les plus sensibles à l’infection, vraisemblablement en réponse à des taux d’infection plus élevés. Cependant, d’autres différences incluent l’activation des gènes d’homéostasie du zinc et du cuivre chez les organoïdes à faible infection. Le groupe suggère que cela pourrait indiquer une réponse au stress contre les dommages viraux à l’épithélium, dans lequel une voie antivirale particulière a été activée.
Ces différences de réponse à l’infection virale ont été le plus observées 24 heures après l’infection, avec des différences moins apparentes plus tard, une fois que le virus est déjà préférentiellement établi dans les cellules les plus sensibles. Le groupe conclut que le SRAS-CoV-2 infecte principalement les entérocytes matures avec une expression élevée de l’ACE2 et a démontré que les organoïdes conservent les propriétés transcriptionnelles uniques du donneur. Ceux-ci peuvent donc être utilisés comme une plate-forme à partir de laquelle nous pouvons acquérir une meilleure compréhension de l’infection par le SRAS-CoV-2.
*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, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.