Dans une étude récente publiée sur le medRxiv preprint*, une équipe internationale de chercheurs a évalué les réponses métaboliques à la maladie aiguë à coronavirus 2019 (COVID-19) et a identifié des biomarqueurs pour les infections virales aiguës.
Étude : Les biomarqueurs de l’infection SARS-CoV-2 révèlent une voie métabolique dépendante étendue de RSAD2. Crédit image : NIAID
*Avis important: medRxiv 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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
Arrière-plan
La pandémie de COVID-19 a provoqué une morbidité et une mortalité sans précédent à l’échelle mondiale. Des thérapies et des outils efficaces pour une détection précoce et un traitement rapide doivent être développés pour atténuer la maladie. Des recherches sont nécessaires pour améliorer notre compréhension des caractéristiques biologiques du virus causal, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Le COVID-19 se caractérise par des symptômes pulmonaires et extrapulmonaires avec des effets physiopathologiques et immunologiques complexes sur les principaux organes. La perturbation métabolique combinée et la stimulation immunologique chez les patients atteints de COVID-19 peuvent entraîner des symptômes persistants et le développement du syndrome post-aigu de la maladie à coronavirus 2019 (PACS) ou long-COVID.
Des biomarqueurs sérologiques tels que la ferritine, la protéine C-réactive (CRP) et la lactate déshydrogénase (LDH) ont été identifiés pour suivre le développement et la guérison du COVID-19. De plus, des niveaux altérés de lipides sérologiques et urinaires, d’acides aminés, de lipoprotéines, de cytokines et de métabolites du tryptophane ont été observés chez les patients atteints de COVID-19.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont élucidé les biomarqueurs candidats du COVID-19 en effectuant une analyse spectroscopique.
La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) bidimensionnelle (2D) et la spectrométrie de masse ont été utilisées pour caractériser et quantifier les métabolites ayant une valeur diagnostique potentielle pour les maladies virales dans l’urine. La corrélation entre les analogues nucléosidiques urinaires et les cytokines sérologiques, telles que l’interleukine-10 (IL-10), l’interféron alpha2 (IFN-α2) et l’interféron gamma (IFN-γ), a été étudiée pour déterminer la relation entre l’inhibition du virus. protéine, enzyme associée au réticulum endoplasmique et inductible par l’interféron (vipérine) [or radical S-Adenosyl methionine domain-containing 2 (RSAD2)] et les réponses immunologiques innées protectrices endogènes contre des virus tels que le SRAS-COV-2.
En particulier, l’équipe a vérifié si les désoxy-didéhydronucléosides antiviraux (ddhN) étaient mesurables dans les échantillons urinaires et a évalué leur rôle en tant que biomarqueur. Une famille de métabolites endogènes de cytosine ayant une activité antivirale potentielle a été biosynthétisée in vivo pendant la réplication du SRAS-CoV-2. L’équipe a modélisé les données spectrales urinaires de 273 individus infectés par le SRAS-CoV-2 et de 77 individus non infectés (témoins) à l’aide de l’analyse en composantes principales (ACP) et de l’OPLS-DA. Les patients COVID-19 ont été recrutés entre juillet 2022 et janvier 2023 en milieu ambulatoire dans les zones urbaines de Heidelberg.
Pour évaluer la gravité du COVID-19 et son impact sur l’excrétion des métabolites ddhN, le groupe de patients COVID-19 a été subdivisé en individus non hospitalisés et hospitalisés. L’équipe a vérifié les profils d’excrétion des nucléosides dans la semaine initiale de l’infection SARS-CoV-2 parmi six patients COVID-19 qui ont été diagnostiqués utilisant la réaction en chaîne par polymérase (PCR) ou les tests rapides d’antigène (RAT). Une cytométrie en flux a été réalisée pour quantifier les cytokines sérologiques. Une modélisation de régression linéaire a été réalisée pour déterminer les associations entre les métabolites ddhN.
Résultats
L’étude a analysé l’urine de patients atteints de COVID-19 aigu, révélant une signature spectroscopique associée aux protons anomériques CH-1′ ddhN. La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire a montré un motif distinct de système de rotation, qui a indiqué que plusieurs métabolites étaient présents dans l’urine pendant la prolifération aiguë du SRAS-CoV-2.
La spectrométrie de masse a révélé les métabolites sérologiques les plus abondants ayant un potentiel diagnostique pour les maladies virales. Les résultats ont révélé une voie innée étendue dépendante de la vipérine contribuant à une réponse adaptative aux agents viraux comme le SRAS-CoV-2. Au total, 10 analogues de nucléosides (à base d’uracile et de cytosine) ont été identifiés, dont huit n’ont pas été rapportés auparavant chez l’homme, ce qui indique une plus grande adaptabilité évolutive et métabolique aux infections virales qu’on ne le pensait auparavant.
L’analyse a également révélé une corrélation entre les analogues urinaires et les cytokines sérologiques liées à l’enzyme vipérine. La détection des ddhN dans le sérum était associée à une inflammation, la concentration moyenne des trois nucléosides les plus abondants étant d’au moins un ordre de grandeur supérieure chez les individus infectés par le SRAS-CoV-2 par rapport aux témoins.
Les principaux métabolites urinaires du ddhN distinguaient avec précision les individus infectés par le SRAS-CoV-2 des témoins et montraient de fortes corrélations avec les niveaux sérologiques d’interféron alpha2 et d’interféron gamma, avec des corrélations plus faibles avec les IL-10, 17 et 18. L’interféron alpha est augmenté. dans le COVID-19 et est liée à une augmentation du nombre de sous-ensembles de lymphocytes T impliqués dans les réponses initiales aux virus. L’interféron alpha et l’interleukine-10 sont liés aux lésions pulmonaires, prédisent la gravité du COVID-19 et ont été trouvés en plus grandes quantités chez les personnes symptomatiques.
Les trajectoires temporelles ont indiqué une élimination rapide du ddhN du corps par l’urine. Les similitudes structurelles entre les nucléosides et leurs équivalents antiviraux, qui ont de brèves demi-vies chez l’homme, ont indiqué qu’une diminution des niveaux au fil du temps pour les antiviraux endogènes pourrait indiquer l’introduction récente d’une activité enzymatique à court terme induite par des stimuli immunologiques.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence la présence d’une voie métabolique étendue dépendante de RSAD2 qui peut contribuer à un mécanisme de défense immunologique inné endogène contre les infections virales telles que le COVID-19. La mesure de l’excrétion des métabolites ddhN peut être utilisée de manière fiable comme indication directe de l’infection virale et de sa gravité potentielle. Les biomarqueurs observés peuvent s’avérer utiles dans le développement d’outils de détection précoce et de surveillance des infections virales et peuvent déboucher sur une action clinique concernant les patients gravement malades.
*Avis important: medRxiv 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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
