Examen des différences dans les manifestations neurologiques induites par les variants du SRAS-CoV-2 chez les hamsters

Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont évalué les complications neurologiques dues à la souche D614G du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2) et aux variantes préoccupantes (COV), Delta (B.1.617.2) et Omicron BA.1 (B.1.1.529) dans un modèle de hamster.

Contexte

Bien que les mécanismes sous-jacents des symptômes neurologiques soient à peine compris, des preuves scientifiques suggèrent que le SRAS-CoV-2 pénètre dans le système nerveux central (SNC) via le nerf olfactif. Ce nerf relie la muqueuse olfactive directement au bulbe olfactif dans le cerveau et représente ainsi le chemin le plus court entre la cavité nasale et le cerveau.

Comme l’ont démontré plusieurs in vivo et in vitro études, à l’intérieur du SNC, le neurotropisme du SRAS-CoV-2 reste limité à seulement quelques cellules permissives du SNC, et sa réplication est souvent inefficace et avortée dans la plupart des cellules, à l’exception des cellules épithéliales du plexus choroïde. Malgré cela, le SRAS-CoV-2 est neurovirulent et déclenche des réponses neuro-inflammatoires dans différentes parties anatomiques du cerveau.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé le modèle du hamster doré syrien pour étudier les différences dans le potentiel neuroinvasif et neurovirulent des variantes du SRAS-CoV-2, D614G, Delta et Omicron BA.1.

L’équipe a inoculé les hamsters dorés syriens par voie intranasale avec les variantes D614G, Delta ou Omicron BA.1 du SRAS-CoV-2. Après cinq jours, l’équipe a sacrifié les animaux de test et récolté leurs cornets nasaux (contenant la muqueuse olfactive), le bulbe olfactif, le cortex cérébral et le cervelet.

Ils ont quantifié les titres infectieux du SRAS-CoV-2 et les niveaux d’acide ribonucléique (ARN) à l’aide de la réaction quantitative en chaîne de transcription inverse-polymérase (RT-qPCR). De plus, ils ont calculé des variations statistiquement significatives (p<0,05) dans différents échantillons en utilisant une analyse de variance à deux voies (ANOVA) avec un test post hoc de Dunnett. Ils ont comparé les valeurs moyennes de quatre animaux (par groupe d'infection) avec quatre animaux simulés.

Ils ont exécuté sur place hybridation (ISH) pour détecter l’ARN du SRAS-CoV-2 et immunohistochimie (IHC) pour détecter la nucléoprotéine du SRAS-CoV-2 (N). En outre, ils ont examiné l’expression de la réponse de l’interféron de type I et de type III (IFN) dans le bulbe olfactif, le cortex cérébral et le cervelet par RT-qPCR pour analyser la réponse antivirale globale. À cette fin, ils ont utilisé la technique de coloration à l’hématoxyline et à l’éosine (H&E).

En outre, ils ont analysé l’expression accrue de la molécule adaptatrice de liaison au calcium ionisée 1 (IBA-1) dans les différentes couches des bulbes olfactifs des hamsters inoculés D614G, Delta ou Omicron BA.1.

Résultats de l’étude

Les auteurs n’ont observé aucune différence substantielle entre les titres de SRAS-CoV-2 dans les cornets nasaux d’aucun animal de test. Cependant, les hamsters infectés par Delta avaient tendance à avoir des titres plus élevés et plus d’ARN dans les cornets nasaux que ceux infectés par D614G et Omicron BA.1.

L’épithélium olfactif des cornets nasaux des hamsters infectés par D614G a montré une atténuation multifocale légère à modérée avec une coloration IHC cytoplasmique positive pour l’antigène SARS-CoV-2.

Les chercheurs ont détecté le SRAS-CoV-2 infectieux dans l’épithélium olfactif, le cervelet et le cortex cérébral d’un seul des quatre animaux de test infectés par D614G et chez aucun des animaux infectés par Delta ou Omicron ; cependant, il n’y avait aucune différence dans les niveaux d’ARN entre les différents groupes.

L’antigène SARS-CoV-2 était présent dans un à plusieurs petits groupes de cellules périglomérulaires de la couche glomérulaire. Notamment, l’ARN viral était présent aux mêmes sites du bulbe olfactif où l’ISH a détecté les antigènes du SRAS-CoV-2. Les auteurs n’ont observé aucune lésion histologique dans les bulbes olfactifs, le cortex cérébral et le cervelet des hamsters.

La RT-qPCR a détecté une augmentation de l’ARN messager (ARNm) pour l’IFN-β et l’IFN-λ dans le bulbe olfactif des hamsters infectés par D614G. Cependant, les résultats des tests n’ont pas montré d’induction d’IFN et de gènes stimulés par l’interféron (ISG) dans le cortex cérébral ou le cervelet des hamsters.

Fait intéressant, les auteurs ont également observé une augmentation significative de l’ARNm du facteur inflammatoire de l’allogreffe 1 (Aif1), codant pour l’IBA-1 dans les bulbes olfactifs de hamsters inoculés avec D614G ou Delta. Ils n’ont pas observé de tels niveaux accrus d’Aif1 chez les hamsters inoculés avec la variante Omicron BA.1.

Dans le bulbe olfactif des hamsters infectés par D614G, une augmentation significative des chimiokines CXC motif chimiokine 10 (Cxcl10) et CC motif chimiokine ligand 5 (Ccl5) ​​a été détectée. Cependant, le groupe de gènes de différenciation 3 (Cd3) n’était régulé positivement que dans le cortex cérébral des hamsters infectés par D614G.

conclusion

Les données de l’étude ont montré que les réponses antivirales et inflammatoires les plus importantes étaient induites dans le bulbe olfactif des hamsters inoculés avec le D614G. Ainsi, suggérant la nature neuroinvasive du D614G qui pénètre très probablement dans le SNC via le nerf olfactif. Ces résultats confirment également la fréquence plus élevée observée d’anosmie chez les personnes infectées par la souche D614G au début de la pandémie de COVID-19.

Au contraire, les hamsters infectés par Omicron n’ont montré aucune réponse antivirale ou inflammatoire dans le bulbe olfactif, et les hamsters infectés par Delta avaient des niveaux régulés à la hausse d’ISG Mx2 et du marqueur inflammatoire IBA-1 dans leur bulbe olfactif. Delta et Omicron BA.1 ont tous deux montré un potentiel neuroinvasif réduit par rapport à la variante ancestrale D614G dans la phase aiguë de l’infection par le SRAS-CoV-2 (cinq jours après l’inoculation).

L’abondance d’antigène viral et de lésions induites par le virus dans la muqueuse olfactive imitait un schéma précédemment observé pour les virus de la grippe A. Cette observation renforce encore la notion que le SRAS-CoV-2 se réplique efficacement dans la muqueuse olfactive et se propage au SNC via le nerf olfactif.

Pour plus d’informations, de futures études devraient évaluer ces résultats pour les stades post-aigus du COVID-19 afin de mieux les appliquer aux situations humaines.

*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.