Avec l'impact mondial de la maladie COVID-19, il est devenu une priorité scientifique absolue de comprendre le mécanisme moléculaire à l'origine de cette infection. En conséquence, une montagne de génomes et transcriptomes séquencés est désormais accessible au public.
Maintenant, une nouvelle étude publiée sur le serveur de préimpression bioRxiv * en juin 2020 tente de donner un sens à ces données pour identifier les gènes viraux qui sont explicitement exprimés dans les cellules infectées par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Cela pourrait aider à révéler de nouvelles cibles thérapeutiques.
Sommaire
L'impact de COVID-19
COVID-19 est principalement connu pour ses manifestations respiratoires. La pandémie a mis fin à l'activité économique de manière significative dans la majorité des pays au premier trimestre de l'année, causant plus de 9,58 millions d'infections et 488 000 décès. Les systèmes de santé étaient débordés dans les pays en développement comme dans les pays développés. Le fardeau des maladies graves et des décès a été supporté de manière disproportionnée par les minorités noires et hispaniques, les personnes âgées et les personnes souffrant d'une maladie coexistante comme l'hypertension, les maladies pulmonaires et le diabète de type 2.
Données publiques sur les infections virales respiratoires
Le monde a connu plusieurs foyers d'infection dont on pense ou qui se sont avérés être passés des espèces animales aux humains. Il s'agit notamment des épidémies de H1N1, de grippe aviaire, de SRAS et de MERS. Afin de mieux comprendre comment ces virus affectent les cellules hôtes, le séquençage d'ARN à haut débit et les technologies de puces à ADN aident à détecter et à découvrir les changements moléculaires suite aux infections virales respiratoires.
Cependant, des analyses bioinformatiques de la grande quantité de données disponibles sont nécessaires pour extraire des informations utiles.
L'étude: trouver des gènes exclusivement modifiés dans COVID-19
La présente étude visait à effectuer une méta-analyse de ces données pour comprendre comment le SRAS-CoV-2 affecte la cellule au niveau moléculaire, comment elle est similaire et différente des autres virus respiratoires, et quelles parties du virus-hôte les interactions cellulaires sont sensibles à l'inhibition des médicaments.
Les résultats montrent que les cellules épithéliales bronchiques humaines infectées par le SRAS-CoV-2 présentent une expression génétique altérée, dont certaines sont liées aux voies de signalisation de l'interféron de type I, et d'autres à la réponse inflammatoire, aux voies immunitaires, aux réponses antivirales et à d'autres réactions à la présence de la virus.
Deuxièmement, les chercheurs ont analysé cinq études sur des cellules épithéliales pulmonaires humaines infectées par d'autres virus et ont constaté que cela montrait également une expression différentielle de divers gènes après l'infection. Ces gènes différentiellement exprimés (DEG) ont ensuite été comparés à ceux trouvés dans l'infection par le SRAS-CoV-2, pour arriver à 15 gènes qui ont été différentiellement exprimés spécifiquement dans ce dernier. Certains d'entre eux ont été régulés à la hausse, tandis que d'autres ont été supprimés.
Quelques gènes décrits
Parmi ceux-ci figurent des gènes comme le facteur 2 de stimulation des colonies (CSF2) qui code pour une cytokine clé élevée dans de nombreuses maladies respiratoires telles que la protéinose alvéolaire pulmonaire. D'autres comprennent la protéine de liaison au calcium S100 A9 (S100A9) et S100A8, qui se lient au calcium et au zinc et se trouvent à des niveaux élevés dans l'inflammation pulmonaire.
Le régulateur de transcription et de réponse immunitaire (TCIM) est un régulateur positif des voies de prolifération cellulaire dans le cancer de la thyroïde. En même temps, le gène C-terminal 1 (CRCT1) riche en cystéine agit comme un suppresseur de tumeur. Pendant ce temps, le gène de type famille tripartite 2 (TRIML2) améliore la croissance des cancers de la bouche humains.
Un autre gène similaire est le ligand de chimiokine C-X-C Motif 14 (CXCL14), qui supprime la croissance des cellules cancéreuses dans la bouche, les poumons et la tête et le cou, en plus des cancers de la prostate et du sein.
Certains autres gènes incluent Hephaestin-like 1 (HEPHL1), qui est une glycoprotéine qui a une activité ferroxidase, et le membre de la famille GPR lié au MAS X3 (MRGPRX3) qui fait partie de la famille des récepteurs couplés aux protéines G. On constate que ce dernier a une expression réduite dans l'épithélium bronchique humain après exposition à la fumée des cigarettes électroniques.
De plus, l'expression de la voie de l'apoptose et des gènes de la voie de signalisation de l'interféron de type I s'est révélée être communément affectée par le SRAS-CoV-2 et d'autres infections virales.
Association des gènes pivots COVID 19 à d'autres infections virales respiratoires. Un réseau généré par l'utilisation de Cytoscape décrit l'expression des gènes pivots COVID-19 lors d'une infection par divers virus respiratoires. Les flèches vertes indiquent une régulation négative et les flèches rouges indiquent une régulation positive de ces gènes.
CSF2: au cœur de l'infection par le SRAS-CoV-2?
Une analyse de plus de 1 000 interactions entre près de 170 cellules hôtes et protéines virales montre que 24 gènes peuvent être considérés comme des gènes pivots.
Parmi ceux-ci, le seul qui est exclusivement exprimé dans les cellules infectées par le SRAS-CoV-2 est le CSF2. En revanche, les autres sont presque toujours altérés dans les cellules infectées par d'autres virus respiratoires également. Le gène CSF2 est donc suspecté d'avoir un rôle central dans la facilitation de l'infection par le SRAS-CoV-2 des cellules épithéliales pulmonaires humaines.
L'étude conclut: «L'analyse PPI et l'analyse comparative du transcriptome indiquent un rôle du CSF2 dans le mécanisme moléculaire des infections par le SRAS-CoV-2 de l'épithélium pulmonaire humain. L'étude actuelle met également en évidence l'exclusivité des gènes connus des troubles de l'inflammation pulmonaire tels que S100A8 et S100A9 en ce qui concerne l'infection par le SRAS-CoV-2. »
Ces résultats devront maintenant être validés expérimentalement pour trouver des cibles moléculaires optimales qui peuvent être utilisées pour développer des thérapies contre le virus.
*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
