Une nouvelle étude révèle comment la présence persistante de protéines de pointe dans les limites du cerveau pourrait expliquer les symptômes neurologiques à long terme du COVID-19 et mettre en évidence le rôle protecteur des vaccins.
Étude : La persistance de la protéine de pointe au niveau de l’axe crâne-méninges-cerveau peut contribuer aux séquelles neurologiques du COVID-19. Crédit d'image : sciencepics/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Cell Host & Microbe, des chercheurs ont étudié la persistance de la protéine de pointe du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) au niveau de l'axe crâne-méninges-cerveau et son rôle dans les séquelles neurologiques associées au coronavirus. maladie 2019 (COVID-19).
Sommaire
Arrière-plan
L’infection par le SRAS-CoV-2 est liée à diverses complications neurologiques, notamment le brouillard cérébral, une épaisseur réduite de matière grise et un risque accru d’accident vasculaire cérébral, même dans les cas bénins. Bien que l’acide ribonucléique (ARN) du virus soit détecté de manière incohérente dans les tissus cérébraux, une activation immunitaire généralisée est observée, suggérant des mécanismes indirects.
La protéine de pointe du SRAS-CoV-2, l'un des composants structurels clés du virus, déclenche des réponses inflammatoires via les récepteurs de type Toll, affecte la fonction endothéliale et forme des caillots pro-inflammatoires.
Des preuves récentes suggèrent qu’il persiste dans les cellules immunitaires et le plasma pendant de longues périodes, ce qui a incité à approfondir les recherches. Comprendre sa distribution et son impact fonctionnel sur le cerveau et d’autres organes pourrait faire la lumière sur les séquelles neurologiques aiguës et chroniques du COVID-19.
À propos de l'étude
Des souches virales marquées par la protéine fluorescente verte (GFP) du SARS-CoV-2 Omicron et du SARS-CoV-2 ont été préparées et utilisées pour des études d’infection chez la souris. Des souris transgéniques K18-enzyme de conversion de l'angiotensine humaine 2 (K18-hACE2) et des souris C57BL/6J de type sauvage ont été inoculées en aérosol avec des titres viraux spécifiques pour évaluer l'impact du virus. Les protocoles d'immunisation impliquaient l'administration intramusculaire du vaccin à ARN messager (ARNm) BNT162b2 avant l'exposition virale. Les souris infectées ont été observées pour détecter les symptômes cliniques, pesées quotidiennement et euthanasiées à des moments précis.
L’étude comprenait également des injections de protéine Spike S1 recombinante marquée par fluorescence pour évaluer ses effets systémiques et localisés.
Au cours des procédures de micro-injection intraveineuse et médullaire, une anesthésie a été induite et les injections ont été ciblées à la fois sur les tissus périphériques et sur la moelle osseuse spongieuse du crâne. Après les injections, la perfusion tissulaire a été réalisée à l’aide d’une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) et de paraformaldéhyde (PFA) pour obtenir une fixation en vue d’analyses ultérieures. L'élimination des tissus via le protocole d'imagerie tridimensionnelle des organes éliminés par solvant (3DISCO) a rendu les tissus de souris optiquement transparents, facilitant l'imagerie détaillée de la distribution des protéines virales avec une microscopie avancée.
Les méthodes d’imagerie à haute résolution, notamment la microscopie confocale, ont permis une visualisation précise des tissus du cerveau et du crâne humains. L’immunofluorescence, la microdissection par capture laser et la spectrométrie de masse ont fourni des informations sur les changements protéomiques et les voies inflammatoires associées à la persistance des protéines de pointe.
Des évaluations comportementales, des modèles d'ischémie et des expériences sur les traumatismes crâniens (TCC) ont évalué les conséquences fonctionnelles de la persistance de la protéine de pointe dans le cerveau et les tissus périphériques. Des analyses statistiques complètes ont validé les résultats, garantissant des interprétations précises des données.
Résultats de l'étude
L’étude a révélé une présence persistante de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 dans le crâne, les méninges et le cerveau des patients atteints de COVID-19, mettant ainsi en lumière les impacts neurologiques potentiels du virus.
À l’aide de techniques avancées de nettoyage des tissus et d’imagerie, les chercheurs ont détecté la protéine de pointe dans la moelle crânienne, ont récemment découvert des connexions crâne-méninges (SMC) et des méninges de patients décédés d’une forme aiguë de COVID-19. Dans la moelle crânienne, 45 % de la protéine Spike a été trouvée à l’extérieur des vaisseaux sanguins, ce qui suggère une extravasation dans les tissus.
De plus, 27 % de la protéine de pointe s’est colocalisée avec des cellules myéloïdes positives ionisées de liaison au calcium (Iba1). La protéine Spike a également été détectée dans l'espace périnucléaire des cellules méningées et à proximité des neurones NeuN-positifs du cortex frontal du cerveau, indiquant son interaction avec les régions neuronales.
Fait intéressant, alors que l’ARN du SRAS-CoV-2 était souvent indétectable dans les échantillons de cerveau, la protéine de pointe persistait, suggérant une demi-vie plus longue ou un mécanisme d’absorption unique distinct de la réplication virale active. Dans les décès non liés au COVID-19, la protéine Spike a persisté dans les échantillons de moelle crânienne longtemps après l'infection, en corrélation avec des niveaux élevés de protéine tau, de chaîne légère de neurofilament (NfL) et de protéine acide fibrillaire gliale (GFAP) dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) de longue durée. Patients covid. Ces marqueurs indiquent une neurodégénérescence en cours, confortant l’hypothèse selon laquelle la protéine Spike contribue aux symptômes neurologiques chroniques.
Les modèles de souris ont confirmé ces résultats, l’infection par le SRAS-CoV-2 entraînant une distribution de protéines de pointe dans divers organes, y compris la moelle crânienne et le cortex cérébral, même après la diminution de l’ARN viral. Il a également été démontré que la protéine Spike traverse la barrière hémato-encéphalique (BBB) et se localise dans les tissus exprimant ACE2.
L'analyse protéomique a révélé des changements significatifs dans la moelle crânienne, les méninges et les tissus du cortex cérébral, impliquant des voies telles que les pièges extracellulaires des neutrophiles (NET), la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) et la phosphoinositide 3-kinase (PI3K) -protéine kinase B (AKT) signalisation. Ces changements étaient particulièrement importants dans les zones contenant des protéines de pointe, contribuant à l’activation lysosomale, aux dommages axonaux et aux marqueurs liés à la neurodégénérescence.
Des études fonctionnelles ont confirmé les effets pathologiques de la protéine Spike. La microinjection dans la moelle crânienne a déclenché une neuroinflammation, des lésions neuronales et une activation lysosomale. Des expériences comportementales ont révélé un comportement anxieux induit par les protéines Spike chez la souris et une exacerbation des conséquences des traumatismes crâniens et des accidents vasculaires cérébraux, entraînant une augmentation des lésions cérébrales à long terme.
Enfin, les vaccins à ARNm ont réduit l’accumulation de protéines de pointe chez la souris, en particulier dans les régions du cerveau et du crâne, sans toutefois l’éliminer complètement.
Conclusions
Pour résumer, les effets neurologiques à long terme du COVID-19, tels que le brouillard cérébral et la perte de tissus, sont liés à la persistance de la protéine de pointe, à l’inflammation systémique et à la perturbation de la BBB. La protéine Spike a été détectée dans les crânes, les méninges et le cerveau des patients, même dans des échantillons post mortem négatifs pour la réaction en chaîne par polymérase (PCR), ce qui suggère une présence prolongée de protéines. Des études sur des souris ont révélé une accumulation de pointes de protéines dans la moelle crânienne et les CML, induisant une inflammation, un comportement anxieux et une aggravation des résultats dans les modèles de lésions cérébrales.
Des analyses protéomiques avancées ont mis en évidence des marqueurs communs avec des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, soulignant le chevauchement avec les maladies neurologiques chroniques. La vaccination a réduit les niveaux de protéines de pointe et l’inflammation associée, soulignant son rôle dans l’atténuation des effets aigus et chroniques.
