Dans la pandémie actuelle de COVID-19, de nombreux patients ont signalé des symptômes de perte d'odorat et de goût. La base cellulaire de ce phénomène n'a pas été expliquée de manière satisfaisante jusqu'à présent. Cependant, une nouvelle étude publiée dans le Briefings en bioinformatique en août 2020 montre comment ce symptôme est lié à la pathogenèse virale. Découvrir quelles lignées cellulaires sont responsables de la perte d'odeur serait essentiel pour comprendre comment gérer cette infection.
Sommaire
L'expression des protéines d'entrée virale favorise l'infection
Des études récentes montrent que l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) et la protéase transmembranaire sérine 2 (TMPRSS2) sont des composants de l'hôte qui sont essentiels pour l'entrée virale et l'infection de la cellule hôte. Les tissus, où ceux-ci sont exprimés à des niveaux élevés, sont sensibles à l'infection.
L'apparition de l'anosmie rend indispensable la compréhension des effets du virus sur l'épithélium olfactif. Cela comprend plusieurs types de cellules. Les cellules basales horizontales (HBC) et les cellules basales globulaires (GBC) constituent la population de cellules basales, près de la lame basale. Les cellules microvillaires (MVC) et les cellules sustentaculaires (SUS) fournissent la nutrition et le soutien mécanique de l'épithélium. Le tissu contient également des cellules de la glande de Bowman (BGC), de la glie enveloppante olfactive (OEG), des neurones sensoriels olfactifs immatures et des neurones sensoriels olfactifs matures (iOSN et mOSN, respectivement. Ces derniers types portent en fait des récepteurs olfactifs et appartiennent à 400 types ou plus.
Le présent article s'est concentré sur la découverte du lien entre les modèles d'expression de ces molécules sur les types de cellules dans le tissu olfactif de l'hôte humain, en utilisant l'expression unicellulaire.
Grossissement élevé de l'épithélium olfactif. Les structures rondes de la lamina propria sont des faisceaux d'axones du nerf olfactif. Section de résine semi-mince de 0,5 µm d'épaisseur teintée au nitrate d'argent. Crédit d'image: Jose Luis Calvo / Shutterstock
L'expression génique d'entrée virale varie selon les types de cellules olfactives
Les chercheurs ont découvert que ACE2 était exprimé dans quatre types de cellules. À savoir, les SUS, les BGC, les GBC et les HBC, mais l'analyse de l'expression TMPRSS2 en plus de ce qui précède a montré que les deux étaient présents dans un sous-ensemble de SUS, qui surexprimaient également les gènes impliqués dans la régulation du cytosquelette. Certaines des machines utilisées pour la réplication virale du SRAS-CoV se sont avérées utiliser des processus de transport intracellulaire liés aux microtubules.
Lorsque les interactions virus-hôte ont également été analysées en conjonction avec ce qui précède, ils ont confirmé que les SUS sont les plus vulnérables à l'infection par le SRAS-CoV-2. Cela montre que même si les OSN ne prennent pas en charge l'entrée virale, les sous-ensembles de cellules de soutien et souches sont facilement infectés.
Les SUS sont impliqués dans la sécrétion, l'endocytose et la détoxification, en plus d'avoir des fonctions de type glie comme la phagocytose des cellules mortes et la régulation des échanges ioniques entre l'intérieur et l'extérieur des cellules. Ils sont également profondément impliqués dans la communication entre les cellules nerveuses, les cellules basales et les SUS.
Diverses voies de signalisation, y compris les purines, les voies de phospholipase et les endocannabinoïdes, peuvent déclencher divers changements dans les SUS eux-mêmes ainsi que dans les OSN. Cela pourrait entraîner une baisse des seuils de détection olfactive, la prolifération des OSN, avec pour résultat une sensibilité modifiée. De plus, toute perturbation de leur rôle dans le support et l'intégrité structurale de l'organe olfactif pourrait entraîner une perte d'odorat dans cette infection. Des expériences sur les rongeurs ont montré que cela se produit dans la réalité.
Les BGC maintiennent également le système olfactif en parfait état, fonctionnant à travers de multiples mécanismes. D'une part, leur sécrétion de protéines de liaison olfactive favorise le transfert de particules odorantes vers les cellules réceptrices olfactives. Ils produisent également du mucus, mécanisme de protection contre le dessèchement de l'épithélium olfactif. Ils aident également l'épithélium à se réparer rapidement après une blessure. Lorsque les SUS sont perdus, par exemple, l'activation des HBC se produit, ce qui les fait proliférer et se différencier en nouveaux SUS.
Expression ACE2 et liaison ACE2-Spike comparables pour cinq espèces de mammifères
Les chercheurs ont confirmé des hypothèses antérieures selon lesquelles d'autres mammifères, en particulier les singes, peuvent transmettre le virus aux humains et développer une anosmie lorsqu'ils sont infectés. Ils ont découvert que l'épithélium olfactif de quatre autres espèces de mammifères portaient ACE2 et TMPRSS2 à des niveaux similaires, ce qui les rendait vulnérables à cette infection et avaient une affinité de liaison similaire pour le virus.
Implications
Les scientifiques ont consacré beaucoup de temps à rendre le diagnostic du COVID-19 plus rapide, précis et sensible, ainsi que rentable. De nombreuses études rapportent l'apparition soudaine de l'anosmie et de l'agueusie, ou du moins des altérations de l'odorat et du goût, avant toute autre caractéristique de la maladie. Cela a suggéré que ce symptôme pourrait être exploité comme un outil potentiel pour un diagnostic précoce de l'infection.
Une enquête sur les symptômes des patients atteints de COVID-19 montre que l'anosmie est un meilleur prédicteur d'infection que la fièvre. L'étude actuelle montre que cette perte d'odeur n'est probablement pas due à des dommages aux OSN. Au lieu de cela, les cellules de soutien, à savoir les SUS, les BGC et les OSC, montrent l'expression de marqueurs moléculaires qui les rendent sensibles à l'infection.
Les chercheurs suggèrent que le modèle de lésion olfactive est le suivant: les SUS sont d'abord infectés car ils sont situés au sommet de l'épithélium olfactif, provoquant la dégradation partielle ou totale de l'épithélium olfactif, entraînant ainsi un sens altéré ou perdu. d'odeur. Ceci est aggravé par la réponse régénérative altérée causée par l'infection OSN ultérieure.
Les chercheurs concluent: «À la lumière de ces rôles fonctionnels critiques, nous supposons que la perte apparente de l'odorat pourrait être le résultat de la charge virale dans les SUS, les BGC et les OSC.» Les résultats ont été obtenus à partir d'une approche in silico, qui a ses limites. Ceci souligne la nécessité de creuser plus profondément pour détecter des protéases ou des récepteurs de cellules hôtes encore inconnus, qui peuvent être responsables de la promotion de l'entrée virale dans la cellule hôte.
