Étude sur le SRAS-CoV-2 dans les organoïdes intestinaux humains

La plupart des principaux symptômes potentiellement mortels de la maladie COVID-19 sont associés à la génération par l’hôte d’une réponse immunitaire pro-inflammatoire exacerbée. De nombreuses études ont mis en corrélation l’intensité de la réponse immunitaire avec la gravité de la maladie.

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) pénètre dans les cellules passant par le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), que l’on trouve couramment à la surface des cellules des poumons, mais aussi avec une présence significative dans le tractus gastro-intestinal, où il existe des preuves de réplication du virus en raison de la forte présence d’ARN viral dans les matières fécales. Fait intéressant, certains rapports ont suggéré que la réponse cellulaire des cellules des poumons ou de l’intestin est distincte lors de l’infection par le SRAS-CoV-2. Le premier démontre une réponse interféron réduite, tandis que les cellules épithéliales intestinales augmentent apparemment la production.

Dans un article récemment publié dans la revue Biologie des systèmes moléculaires par Alexandro et al. (27 avril^e, 2021) le séquençage de l’ARN unicellulaire est appliqué à l’iléon humain (la dernière section de l’intestin grêle) et aux organoïdes dérivés du côlon infectés par le SRAS-CoV-2 dans le but de mieux comprendre le tropisme du virus envers des types de cellules spécifiques, avec résultats surprenants concernant les types de cellules les plus fréquemment infectés.

Le séquençage monocellulaire et les analyses FISH d’ARN à molécule unique multiplex sur les organoïdes intestinaux humains infectés par le SRAS-CoV-2 caractérisent le tropisme du SRAS-CoV-2 et identifient les stratégies développées par le virus pour interférer avec la réponse immunitaire innée intrinsèque de l’hôte.

Spécificité des cellules intestinales du SRAS-CoV-2

Suite à la génération et à l’infection des organoïdes humains de l’iléon et du côlon, le groupe a noté que seulement 10% environ des cellules seraient infectées, même lorsque des charges virales plus élevées étaient appliquées. On a observé que ces populations discrètes étaient infectées à partir de quatre heures après l’application, augmentant régulièrement au cours de l’expérience de 24 heures, et présentaient des interférons régulés à la hausse λ-2 et -3, tandis que les interférons λ-1 et β-1 étaient inchangés. à partir des niveaux de référence. Au départ, on pensait qu’environ 75% des cellules étaient infectées à 24 heures par séquençage d’ARN. Cependant, une coloration par immunofluorescence parallèle a révélé que la plupart de ces cellules n’étaient pas infectées, les particules virales ou l’ARN viral libre étant plutôt liés à la surface cellulaire ou flottant à proximité. La correction de ces niveaux de fond d’ARN lié a permis au groupe de s’assurer que seulement 4,5% et 5,3% des cellules du côlon et de l’iléon étaient réellement infectées, respectivement.

Les organoïdes de l’iléon et du côlon étaient composés de huit et neuf populations principales de cellules, respectivement. Les deux étaient composés de cellules souches, de cellules d’amplification transitoire, d’entérocytes et de cellules entéroendocrines, l’iléon portant une proportion plus importante de cellules caliciformes. Surtout, ces ratios et le regroupement des cellules se sont avérés cohérents avec les biopsies de ces organes prélevés sur des patients COVID-19, permettant d’étudier le tropisme cellulaire du SRAS-CoV-2 dans des conditions représentatives.

Les entérocytes immatures 2 étaient les cellules les plus systématiquement infectées dans les deux organoïdes, les cellules amplificatrices transitoires étant des cibles secondaires, infectées seulement à 24 heures dans l’organoïde iléon. Fait intéressant, parmi toutes les cellules incluses dans les organoïdes, les entérocytes immatures 2 ne présentent pas les niveaux les plus élevés du récepteur ACE2. Les entérocytes immatures 1 présentent le récepteur de manière significativement plus fréquente et ne semblent pas être particulièrement sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2. TMPRSS2 est une protéase cellulaire essentielle à la fusion de l’enveloppe du SRAS-CoV-2 avec la membrane hôte. Il a été noté que cette protéine était en abondance dans les cellules d’entérocyte 2 immatures, la concentration étant en corrélation avec le nombre de copies du génome du SRAS-CoV-2 dans les cellules infectées. Le groupe émet l’hypothèse que cette protéine pourrait jouer un rôle plus important qu’on ne le soupçonnait auparavant, dépassant peut-être le récepteur ACE2 en importance.

En outre, il a été observé que ces cellules infectées par le SRAS-CoV-2 ont subi une expression réduite du récepteur ACE2, plutôt qu’une augmentation comme on le voit dans les cellules dérivées du poumon, et une production de facteur de nécrose tumorale et de cytokine NFκB régulée à la hausse, induisant la libération d’interféron par les cellules voisines. Les organoïdes du côlon présentaient une augmentation initiale de l’expression d’ACE2 à 12 heures, et une expression globalement moindre à 24 heures, tandis que les organoïdes dérivés de l’iléon présentaient une expression graduellement moindre au cours des 24 heures. Le groupe suggère que les organoïdes de l’iléon sont plus immuno-réactifs que ceux dérivés du côlon, produisant beaucoup plus de produits géniques stimulés par l’interféron. Ceci est soutenu par d’autres études sur les défis bactériens et viraux du tractus gastro-intestinal. Comme observé, seules les cellules voisines génèrent de l’interféron lors d’une infection par le SRAS-CoV-2. Ainsi, le virus semble avoir développé la capacité de supprimer la signalisation médiée par l’interféron dans les cellules intestinales, comme cela a également été observé dans les poumons.

En conclusion, les auteurs suggèrent que le SRAS-CoV-2 est capable de réduire la réponse immunitaire des cellules infectées dans l’intestin, permettant une plus grande pathogénicité, tandis que les cellules témoins réactives agissent comme un réservoir pro-inflammatoire qui peut contribuer aux symptômes les plus graves de COVID-19[FEMININE