La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), causée par l’apparition rapide du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus-2 (SARS-CoV-2), a considérablement affecté le système de santé et l’économie mondiale.
La stratégie de diagnostic précoce de l’infection par le SRAS-CoV-2 et d’isolement ultérieur des personnes en bonne santé a été suivie par la plupart des gouvernements à travers le monde pour empêcher une nouvelle transmission de l’infection.
Sommaire
Arrière plan
L’un des premiers symptômes de la COVID-19 est l’anosmie, qui est associée à une perte partielle ou totale de l’odorat. Cette condition a été utilisée comme prédicteur de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Néanmoins, le mécanisme sous-jacent lié à l’apparition rapide de l’anosmie est resté discutable. Étonnamment, un grand nombre de patients COVID-19 ont souffert d’anosmie sans apparition de congestion nasale.
Le virus SARS-CoV-2 infecte l’hôte via la liaison de la protéine de pointe virale au récepteur ACE2 de l’hôte, qui est présent à la surface de la cellule. Comme ACE2 n’est pas exprimé dans les neurones sensoriels olfactifs (OSN), il a été proposé que l’odorat soit affecté par une infection virale de types de cellules non neuronales dans l’épithélium olfactif (OE).
De plus, les cellules sustentaculaires (SUS) qui fournissent un soutien structurel à l’OE contiennent un niveau élevé de récepteurs viraux. Par conséquent, l’infection virale des cellules SUS peut entraîner une altération des fonctions métaboliques et structurelles essentielles au bon fonctionnement de l’OSN.
Étant donné que la plupart des patients COVID-19 atteints d’anosmie ont retrouvé leur odorat en quelques semaines, l’infection des cellules SUS est moins susceptible d’être aussi drastique que d’entraîner la mort des cellules OSN. Néanmoins, la réponse inflammatoire dans l’OE, induite par le système immunitaire inné, peut entraîner des troubles de l’olfaction. Cette déclaration a été étayée par plusieurs études qui ont rapporté la détection de niveaux élevés d’IL-6 et de cytokines pro-inflammatoires TNF-α dans l’OE des patients COVID-19.
De plus, les cytokines peuvent également modifier le microenvironnement cellulaire, ce qui interfère avec la fonction ONS ou déclenche une apoptose prématurée.
Les humains contiennent 376 gènes de récepteurs olfactifs fonctionnels (OR) répartis sur dix-huit chromosomes. Lors de la maturation, chaque OSN mature (mOSN) exprime un allèle d’un gène OR sélectionné au hasard. La tendance des OR à coloniser les régions d’hétérochromatine constitutive (cHC) ou d’hétérochromatine facultative (fHC) peut être associée à la sélection de gènes. De plus, la régulation négative des récepteurs de la lamine-B (LBR) dans les OSN peut entraîner une décondensation du bloc cHC, affectant l’expression du gène OR.
À propos de l’étude
Une étude récente publiée sur le bioRxiv* Le serveur de préimpression a évalué comment l’infection par le SRAS-CoV-2 entraîne une anosmie via une perturbation de la structure de la chromatine et une dérégulation OR. À cette fin, des données Hi-C accessibles au public sur les OSN de sujets humains infectés par le SRAS-CoV-2 et témoins ont été utilisées. L’organisation des clusters OR a été prise en compte et les données Hi-C pour détecter les unités de chromatine structurelle fine et leurs fonctions associées ont été évaluées.
Deux méthodes ont été utilisées pour caractériser les différences structurelles de la chromatine entre les patients SRAS-CoV-2 et le groupe témoin sain. La première méthode impliquait l’analyse des changements structurels à grande échelle via des reconstructions spatiales au niveau du génome. En revanche, l’autre méthode consistait à déterminer l’organisation à petite échelle des grappes de gènes clés.
Un modèle d’état de Markov (MSM) a été utilisé pour identifier les unités structurelles à l’échelle Mb, suivi d’une procédure d’intégration stochastique (SEP) pour atteindre une reconstruction au niveau du génome de l’ensemble de la chromatine. De plus, pour mieux comprendre l’organisation et l’emballage de la chromatine au niveau local, une nouvelle méthode a été formulée. Cette méthode a permis d’analyser les fortes associations d’unités structurelles localisées à l’échelle d’environ 30 à 200-500 kbp.
Résultats de l’étude
L’étude actuelle a émis l’hypothèse que la perturbation du fonctionnement de la salle d’opération pourrait être due à la réorganisation de la chromatine qui se produit lors de l’infection par le SRAS-CoV-2. L’ensemble du génome de la chromatine a été reconstruit à l’aide de SEP. Bien que les positions relatives des territoires chromosomiques (CT) chez les patients COVID-19 et les individus sains soient similaires, une forte tendance à l’entremêlement des chromosomes contenant la plupart des gènes OR avec l’agrégation interchromosomique OR a été observée.
Néanmoins, chez les patients atteints du SRAS-CoV-2, l’entremêlement des chromosomes 1 et 9 a été considérablement réduit par son détachement du reste des chromosomes.
Les unités structurelles contenant de l’OR se sont avérées avoir des interactions mutuelles toujours plus fortes que les unités sans OR dans tous les échantillons. La forte interaction entre les unités contenant la RO entraîne la formation d’unités structurelles plus grandes chez les patients COVID-19. Cette découverte a indiqué la perturbation de l’organisation de la chromatine au sein des grappes OR chez les patients infectés par le SRAS-CoV-2.
conclusion
L’étude actuelle a fourni le premier aperçu de la façon dont les perturbations de la structure de la chromatine OSN pourraient être un chaînon manquant important dans la manifestation de l’anosmie chez les patients COVID-19.
Un changement significatif des niveaux inter- et intrachromosomiques de la chromatine des patients infectés par le SRAS-CoV-2 a été noté, par rapport aux individus en bonne santé.
*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.
