Un groupe de chercheurs de Russie et de France a démontré comment les cellules souches des poumons peuvent être facilement infectées par le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2), entraînant des défauts importants dans leur capacité de régénération et une maladie plus grave des coronavirus (COVID -19). Leur manuscrit est actuellement disponible sur le serveur de préimpression bioRxiv *.
L'émergence d'un nouveau coronavirus humain SARS-CoV-2, qui cause le COVID-19, est devenue un problème de santé mondial car sa propagation est facilitée par des gouttelettes, ainsi que par des mains ou des surfaces contaminées.
Contrairement aux coronavirus humains endémiques / saisonniers, nous sommes maintenant pleinement conscients de la façon dont le SRAS-CoV-2 peut se faufiler dans les voies respiratoires inférieures et provoquer une insuffisance respiratoire grave avec des taux de mortalité élevés.
Par conséquent, COVID-19 se développe en raison de l'infection des cellules épithéliales présentes dans les deux principaux compartiments des poumons: les voies respiratoires conductrices qui réchauffent et nettoient l'air inspiré et les alvéoles échangeuses de gaz qui sont fondamentalement les chevaux de bataille de nos voies respiratoires.
Les voies aériennes conductrices et les cellules épithéliales alvéolaires sont spécifiées par un renouvellement relativement lent; cependant, le pool de cellules peut être rapidement reconstitué par des cellules souches multipotentes à la suite d'une infection, d'une blessure ou d'une inflammation – toutes couramment observées dans les maladies respiratoires.
Sommaire
Comment le SRAS-CoV-2 entre dans la cellule
L'entrée des coronavirus dans les cellules humaines dépend de la liaison des protéines de pointe virales (protéines S) aux récepteurs cellulaires, ainsi que de l'amorçage des protéines S par les protéases des cellules hôtes.
Le SRAS-CoV-2 utilise l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) pour l'entrée des cellules, qui se trouve dans les poumons, mais principalement concentrée dans les cellules alvéolaires de type II. De plus, les protéases TMPRSS2 et FURIN sont utilisées pour l'amorçage de la protéine S.
Virus du SRAS-CoV-2 se liant aux récepteurs ACE-2 sur une cellule humaine, stade initial de l'infection au COVID-19, illustration conceptuelle en 3D crédit: Kateryna Kon / Shutterstock
L'expression des facteurs d'entrée SARS-CoV-2 susmentionnés peut être analysée en détail à l'aide d'ensembles de données RNA-seq accessibles au public. En bref, la technologie RNA-seq représente une technique de séquençage qui utilise le séquençage de nouvelle génération (NGS) pour révéler et quantifier l'ARN dans les échantillons biologiques.
Afin de déterminer si le SRAS-CoV-2 peut également infecter les cellules souches pulmonaires, des chercheurs de l'Université d'État Lomonosov de Moscou, de l'Académie russe des sciences et de l'Université Paris-Saclay en France ont analysé l'expression des facteurs d'entrée viraux dans différentes cellules souches épithéliales en utilisant données RNA-seq accessibles au public.
Expression cellulaire chez la souris et l'homme
Bien que le SRAS-CoV-2 puisse infecter les cellules pulmonaires et provoquer une insuffisance respiratoire sévère, cette caractéristique distinctive de COVID-19 est en contradiction avec les rapports récents basés sur le séquençage d'ARN unicellulaire. Ce dernier indique que seule une petite fraction des cellules épithéliales des voies respiratoires inférieures expriment les facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2.
C'est pourquoi les auteurs de l'étude ont réanalysé les données de ces études afin de détecter les cellules exprimant l'ACE2. En raison des données limitées sur les cellules souches pulmonaires chez l'homme, les chercheurs ont porté leur attention sur les données des souris.
Néanmoins, le modèle d'expression du facteur d'entrée du SRAS-CoV-2 dans différentes cellules épithéliales humaines et de souris est très similaire, ce qui implique que les ensembles de données de souris peuvent être utilisés objectivement pour l'analyse des facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2 chez l'homme.
L'expression des facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2 n'a été analysée que dans les cellules basales, club et ciliées, car le nombre d'autres types de cellules dans l'ensemble de données scRNA-seq pleine longueur était exceptionnellement faible.
Récupération lente de l'épithélium pulmonaire dans COVID-19
« Nous avons démontré que différentes cellules souches épithéliales pulmonaires exprimaient des facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2 et pouvaient donc être infectées par le SRAS-CoV-2 », ont expliqué les chercheurs de l'étude dans un article actuellement disponible sur bioRxiv serveur de préimpression.
« Cette capacité peut expliquer la lente reconstitution de l'épithélium pulmonaire pendant et après l'infection par le SRAS-CoV-2 et peut expliquer en partie la gravité de la maladie », ajoutent-ils.
Les auteurs ont également proposé que l'expression de l'ACE2 et d'autres facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2 soit sous-estimée en raison d'événements de « décrochage '' – c'est-à-dire lorsqu'un gène est détecté dans une cellule mais pas dans une autre. Cela se produit généralement en raison de l'apport d'ARNm extrêmement faible, ainsi que de la nature stochastique de l'expression des gènes.
« L'expression des facteurs d'entrée du SRAS-CoV-2 peut être une caractéristique générale des cellules souches pulmonaires, faisant de ces cellules des cibles probables d'infection par le SRAS-CoV chez l'homme », soulignent les auteurs de l'étude.
Par conséquent, l'infection des cellules souches, suivie de leur perte, peut entraîner une diminution de la capacité de régénération épithéliale du poumon, qui pourrait, à son tour, servir de déterminant de la pathogénicité du SRAS-CoV-2.
Certains chercheurs ont déjà mis en évidence l'efficacité des cellules souches dans le traitement des problèmes respiratoires sévères liés au COVID-19. Les résultats de cet article pourraient nous rapprocher du traitement ciblé de cette maladie virale sévère.
*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.
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