Dans un article récent accessible au public sur medRxiv, des chercheurs de Stanford ont présenté un atlas unicellulaire de la réponse immunitaire périphérique à la maladie à coronavirus (COVID-19), mettant en évidence les caractéristiques immunologiques pertinentes associées aux formes graves de la maladie.
La pandémie actuelle de COVID-19 (causée par le syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 ou SRAS-CoV-2) est notre réalité sans précédent, avec environ trois millions de cas dans le monde et plus de 200 000 décès.
Nouveau coronavirus SARS-CoV-2 Micrographie électronique à balayage colorisée d'une cellule apoptotique (bleu / vert) fortement infectée par des particules de virus SARS-COV-2 (jaune), isolée d'un échantillon de patient. Image capturée au NIAID Integrated Research Facility (IRF) à Fort Detrick, Maryland. Crédits: NIAID
Les types graves de maladie COVID-19 sont associés à des niveaux accrus de cytokines (comme l'interleukine 6, l'interleukine 10 et le facteur de nécrose tumorale alpha); cependant, il n'est pas clair s'il s'agit d'une réponse appropriée ou d'une réponse immunitaire dérégulée connue sous le nom de «tempête de cytokines».
Pour démêler les voies menant à l'immunité protectrice ou à la pathologie immunitaire, un effort d'équipe considérable de chercheurs de la Stanford University School of Medicine et du Stanford Immunology Program a abouti à une publication disponible sur medRxiv.
Sommaire
Une approche méthodologique complexe
La transcriptomique unicellulaire a été utilisée comme approche principale pour décrire la réponse immunitaire périphérique chez les patients COVID-19 sévères. À des fins d'évaluation, des échantillons de sang ont été prélevés auprès de sept patients inscrits à l'étude Biobank ICU de l'Université de Stanford, ainsi que six témoins sains.
Les chercheurs ont utilisé la plateforme Seq-Well pour le séquençage d'ARN unicellulaire pour séparer les cellules d'intérêt (notamment les cellules mononucléaires du sang périphérique) et effectuer les premières étapes de la préparation des échantillons. Il s'agit d'une plate-forme portable à faible coût pour le séquençage des cellules à haut débit.
Pour répondre à une pléthore de défis de séquençage d'ARN, les lectures ont été alignées en utilisant un aligneur universel ultrarapide STAR, tandis que les matrices de comptage ont été assemblées à l'aide du pipeline dropEst. Ce dernier est utilisé pour une estimation précise du nombre moléculaire dans de telles expériences de séquençage d'ARN unicellulaire.
L'analyse des voies génétiques et des régulateurs en amont a été réalisée avec Ingenuity Pathway Analysis, qui est un outil de QIAGEN pour une visualisation et une compréhension rapides des données complexes (telles que celles fournies par cet effort de recherche).
Fonction réduite du système immunitaire inné
« Dans l'ensemble, nous avons observé des changements marqués dans la composition des cellules immunitaires et le phénotype de l'infection par le SRAS-CoV-2 par rapport aux témoins sains, y compris l'épuisement des cellules immunitaires innées telles que les cellules NK et les pDC, et l'induction d'un gène stimulé par l'interféron (ISG) signature à travers plusieurs types de cellules immunitaires « , expliquent les chercheurs.
Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) et les cellules tueuses naturelles (NK) sont recrutées comme une forme de réponse antivirale innée. Pourtant, ici, le virus entrave ce type de réaction et peut donc conduire à une infection plus grave.
De plus, la signature ISG peut être un biomarqueur de la réponse immunitaire bénéfique, mais aussi, apparemment paradoxalement, l'induction du sous-ensemble spécifique d'une telle signature peut indiquer une réponse défavorable.
Corrélats de la dérégulation immunitaire
Chez l'homme, les molécules de classe II de l'antigène leucocytaire humain (HLA) sont connues pour optimiser la réponse immunitaire contre divers agents viraux en présentant efficacement des antigènes viraux aux lymphocytes T
À l'instar de certaines études antérieures, les chercheurs ont constaté une diminution de la réactivité aux stimuli et à la régulation négative de la classe HLA II chez les patients atteints de COVID-19 sévère, entraînant de moins bons résultats.
« En tant que tel, la régulation à la baisse marquée des molécules HLA de classe II dans COVID-19, en particulier dans les maladies graves avec syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), peut refléter une dérégulation immunitaire qui inhibe la génération d'une immunité protectrice », expliquent les chercheurs.
De plus, les lymphocytes et les monocytes périphériques n'expriment pas des quantités significatives de cytokines pro-inflammatoires, ce qui suggère que les leucocytes circulants ne contribuent pas de manière significative à la «tempête de cytokines» COVID-19 potentielle.
Zoom sur les globules blancs
Bien qu'une augmentation du nombre de neutrophiles ait été rapportée chez des patients atteints de formes sévères de la maladie COVID-19, les chercheurs de Stanford n'ont pas observé d'augmentation significative de la proportion canonique de neutrophiles dans les échantillons testés.
« Cela suggère que l'augmentation des neutrophiles observée cliniquement peut être due à l'augmentation de ce sous-ensemble de granulocytes activés », expliquent les auteurs. Le rôle exact des granulocytes dans la pathogenèse de COVID-19 représente un domaine vital des recherches futures.
En conclusion, cette étude est jusqu'à présent une approche la plus complète pour développer un atlas unicellulaire décrivant la réponse immunitaire périphérique au COVID-19 sévère. Les résultats peuvent aider à éclairer de nouvelles stratégies de traitement, en tenant compte des mécanismes de dérégulation immunitaire.
Référence de la revue:
Wilk, A.J. et al. (2020). Un atlas unicellulaire de la réponse immunitaire périphérique au COVID-19 sévère. medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.04.17.20069930
