Des scientifiques cartographient comment le SRAS-CoV-2 infecte les voies respiratoires

Le nouveau coronavirus, qui est apparu pour la première fois en décembre 2019 dans la ville de Wuhan, en Chine, s'est propagé à travers le monde, avec plus de 6,37 millions de personnes infectées. Le syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) affecte les voies respiratoires et peut provoquer une pneumonie potentiellement mortelle.

Maintenant, dans une étude scientifique importante, une équipe de chercheurs de l'University of North Carolina Health Care (UNC) a cartographié comment le SRAS-CoV-2, le virus qui cause la maladie à coronavirus (COVID-19), infecte la cavité nasale, les voies respiratoires, et jusqu'aux poumons.

Site d'infection dominant

Le coronavirus infecte de manière significative la cavité nasale, où il réplique des types de cellules spécifiques. Il infecte et se réplique ensuite progressivement moins bien dans les cellules des voies respiratoires inférieures, y compris les poumons. L'équipe note que le site initial dominant de réplication et d'infection est la cavité nasale.

L'étude publiée dans la revue Cellule, suggère que le virus s'installe d'abord dans la cavité nasale, avant d'être aspiré dans les poumons où il provoque des symptômes graves de pneumonie, y compris la difficulté à respirer. L'équipe note que le stade ultérieur de l'infection ne se produit que dans certains cas, certaines personnes ne présentant aucun symptôme, tandis que d'autres peuvent avoir besoin de soins hospitaliers.

«Si le nez est le site initial dominant à partir duquel les infections pulmonaires sont semées, alors l'utilisation généralisée de masques pour protéger les voies nasales, ainsi que toutes les stratégies thérapeutiques qui réduisent le virus dans le nez, telles que l'irrigation nasale ou les vaporisateurs nasaux antiviraux , pourrait être bénéfique », a déclaré le Dr Richard Boucher, éminent professeur éminent de médecine James C. Moeser et directeur du Marsico Lung Institute de l'École de médecine de l'UNC.

Cartographie de l'infection

L'équipe de recherche visait à comprendre quelles cellules des voies respiratoires sont infectées par le SRAS-CoV-2 et comment il se déplace vers les poumons, en particulier chez les patients qui développent une pneumonie. Une maladie COVID-19 sévère affecte généralement les personnes à haut risque, y compris les personnes âgées, les personnes immunodéprimées et les personnes souffrant de problèmes de santé sous-jacents, notamment les maladies pulmonaires, les maladies cardiaques, l'hypertension et le diabète.

Cellules épithéliales infectées par le SRAS-CoV-2 prélevées sur des bronches humaines saines. (Teresa Mascenik, Randell Lab, UNC SOM)

Pour arriver à leurs conclusions, les chercheurs ont utilisé divers isolats de SRAS-CoV-2 pour déterminer l'efficacité avec laquelle ils pouvaient infecter les cellules cultivées prélevées dans les différentes parties des voies respiratoires, y compris la cavité nasale, la gorge, les voies respiratoires et les poumons.

L'équipe a trouvé un modèle important de gradient ou de variation continue. Les cellules de la cavité nasale présentent une forte infectiosité du SRAS-CoV-2 dans ses doublures cellulaires, tandis que les cellules tapissant la gorge et les bronches avaient moins d'infectiosité. L'infectiosité la plus faible a été observée dans les cellules pulmonaires.

De plus, ils ont également constaté qu'il y avait plus d'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2), le récepteur de la surface cellulaire où le virus se lie aux cellules infectieuses, sur les cellules tapissant la cavité nasale qu'à la surface des cellules des voies respiratoires inférieures. Cela peut expliquer pourquoi la paroi cellulaire des voies respiratoires supérieures est plus vulnérable aux infections.

Cellules ciliées infectées par le SRAS-CoV-2 (rouge) dans les bronches du patient COVID-19. (Takanori Asakura, PhD, le Boucher Lab, UNC SOM)

Le cours de l'infection

L'équipe a mené d'autres expériences sur deux enzymes de clivage des protéines, appelées furine et TMPRSS2. Ces enzymes, qui se trouvent sur les cellules humaines, sont utilisées par le SRAS-CoV-2 pour remodeler les protéines virales essentielles et pénétrer dans les cellules humaines pour l'infection. L'équipe a également révélé que lorsqu'il existe des niveaux élevés de ces enzymes, le virus a une capacité accrue à infecter les cellules et à se répliquer.

Ils ont découvert que le SRAS-CoV-2 peut infecter les cellules des voies respiratoires, appelées cellules épithéliales, dans une mesure limitée. Cependant, l'équipe a découvert que le virus n'infecte pas d'autres cellules des voies respiratoires. Le virus n'a pas infecté les cellules du club, même si ces cellules expriment à la fois ACE2 et TMPRSS2. En outre, les mêmes types de cellules épithéliales des voies respiratoires de divers donneurs humains varient considérablement dans leur vulnérabilité à l'infection.

L'équipe note que les résultats soulignent qu'il existe encore des facteurs non découverts dans les cellules des voies respiratoires qui peuvent aider à déterminer le cours de l'infection chez les personnes. Cela met en lumière la raison pour laquelle certaines personnes peuvent être asymptomatiques et d'autres peuvent subir des conséquences plus graves, telles qu'une insuffisance respiratoire et la mort.

Les chercheurs ont cartographié les sites d'infection pulmonaire des patients décédés de COVID-19. Ils ont dévoilé que les sites d'infections présentaient des irrégularités et d'autres caractéristiques montrant que l'infection se produit plus haut dans les voies respiratoires.

«Ces résultats mettent en évidence la sensibilité nasale au SRAS-CoV-2 avec probablement un ensemencement ultérieur de virus à médiation par aspiration dans le poumon dans la pathogenèse du SRAS-CoV-2. Ces réactifs fournissent une base pour des recherches sur les interactions virus-hôte dans l'immunité protectrice, la sensibilité de l'hôte et la pathogenèse virale », ont écrit les chercheurs dans l'article.

Les résultats de l'étude peuvent ouvrir la voie à de futures études sur le SRAS-CoV-2 qui pourraient aider à développer des thérapies et des stratégies pour réduire la transmission et la gravité de COVID-19. De plus, l'étude souligne l'importance de porter des masques pour limiter la propagation du virus.