Une nouvelle étude publiée dans la revue Immunologie scientifique analysé les cellules épithéliales pulmonaires de patients infectés par le COVID-19 et trouvé que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) induit le système du complément comme une arme dangereuse pour une infection virale.
Le système du complément est une extension du système immunitaire inné pour reconnaître les agents pathogènes et les éliminer. Des recherches antérieures ont montré une corrélation entre une infection sévère au COVID-19 et des niveaux élevés de complément.
Le mécanisme d’action est à l’origine de l’hyperactivation du complément local dépendant de JAK1 / 2. L’utilisation de l’inhibiteur de JAK1 / 2, le ruxolitinib seul ou avec des gènes de signature d’interféron normalisés par le remdesivir, a inhibé la protéine C3a du système du complément créée à partir de cellules pulmonaires infectées.
Prise de contrôle « inattendue » du système du complément par le SRAS-CoV-2 par transcription
L’équipe a recueilli des données de séquençage d’ARN à partir d’échantillons de tissus pulmonaires de deux patients atteints d’une infection confirmée par COVID-19 et de témoins non infectés. Sur 36 voies régulées à la hausse, 14% étaient des voies du complément. «Traditionnellement, le complément est considéré comme un système principalement dérivé d’hépatocytes et efficace pour le sérum. Ainsi, la domination de la signature du complément intrinsèque aux cellules pulmonaires induite par le SRAS-CoV-2 était inattendue », ont écrit les auteurs.
Les chercheurs ont ensuite étudié comment le SRAS-CoV-2 affecte le système du complément. Pour ce faire, ils ont examiné les transcriptomes des cellules épithéliales bronchiques humaines primaires in vitro avec le SRAS-CoV-2. Leurs découvertes ont confirmé les résultats antérieurs car les voies du complément régulées à la hausse étaient liées aux cellules pulmonaires infectées. Les voies complémentaires étaient également les plus enrichies de toutes les voies empruntées par l’infection.
Étant donné que le SRAS-CoV-2 a tendance à infecter les pneumocytes de type II car ils ont une expression élevée d’ACE2, ils ont spécifiquement examiné les transcriptomes des cellules A549, qui présentent les propriétés de type cellulaire susmentionnées. Les résultats ont montré que les voies du complément étaient les plus enrichies en cellules A549 transduites par ACE2 infectées par le SRAS-CoV-2 par rapport au moment où les cellules étaient infectées par d’autres virus tels que la grippe.
En comparant les voies induites par le SRAS-CoV-2 à travers les échantillons prélevés, ils ont trouvé que 4 des 14 voies étaient liées au système du complément. L’analyse génétique a montré que la transcription du complément la plus induite par le SARS-CoV-2 codait pour des parties des protéases C1, C1R et C1S, le facteur B du complément et le complément C3.
Les cellules infectées avaient également une C3a intracellulaire significativement élevée, qui agit comme l’étape limitant la vitesse pour l’activation du complément, par rapport aux cellules non infectées et infectées simulées. Une corrélation a été observée entre l’expression de la protéine N des niveaux de SARS-CoV-2 et C3a, suggérant que les cellules épithéliales pulmonaires infectées étaient une source de complément C3 et de ses produits actifs.
La gravité de l’infection par le SRAS-CoV-2 induit différentes signatures de complément entre les cellules
L’équipe a recueilli des échantillons de lavage bronchoalvéolaire de trois patients atteints d’une infection légère et de trois patients atteints d’une maladie grave. Huit échantillons provenant de donneurs non infectés ont été utilisés comme témoins.
Les résultats ont montré une expression accrue de C3 dans les cellules AT2, qui sont des cibles majeures pour l’entrée virale. L’expression élevée a été observée davantage chez les patients atteints de COVID-19 que chez les donneurs non infectés, suggérant que l’infection cellulaire induit la transcription du gène C3. D’autres preuves provenant d’autopsies ont montré que les patients décédés qui avaient une infection au COVID-19 avaient une corrélation positive entre l’augmentation de l’expression de l’ARNm de C3 et la charge virale du SRAS-CoV-2.
Il y avait une expression élevée de C3AR1, qui est le gène qui code la protéine C3aR et CD46 sur les cellules lymphoïdes. Les gènes régulés par CD46 étaient significativement plus élevés dans les cellules lymphoïdes pulmonaires des patients présentant une expression plus sévère du COVID-19. Les gènes régulés par C3aR s’expriment significativement plus dans les cellules monocytes / macrophages chez les patients infectés par COVID-19.
Lors de l’analyse des cellules mononucléées du sang périphérique, une faible expression de C3 a été observée dans les cellules immunitaires circulantes ainsi qu’une absence d’activation de CD46 et de C3aR. «Collectivement, ces données ont indiqué que le C3 était produit localement dans les poumons des patients atteints de COVID et transformé en fragments actifs qui agissaient sur leurs récepteurs apparentés pour provoquer l’inflammation.»
Le SRAS-CoV-2 affecte la voie JAK1 / 2 et les inhibiteurs de JAK1 / 2 normalisent les cellules infectées
Les IFN de type I régulaient l’expression des gènes dans les cellules à expression élevée – y compris AT1 et AT2 – chez les patients infectés par COVID-19. Des observations ont été observées entre les gènes de signalisation CD46, C3aR et IFN-α / β dans les cellules pneumocytaires lymphoïdes, myéloïdes et AT1 et AT2, respectivement, et la gravité de la maladie.
L’équipe a évalué les gènes régulés par le SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales et la lignée cellulaire de type pneumocytaire A549 de type II pour déterminer une relation causale. Leurs résultats ont montré que le SRAS-CoV-2 a provoqué d’autres augmentations et diminutions de l’expression génique dans les cellules.
Une analyse plus approfondie a montré que la moitié des facteurs de transcription provenaient de protéines de signalisation de voie IFN, y compris STAT1. En effet, les ensembles de données publiques d’acétylation de STAT1 et de l’histone 3 lysine 27 ont montré une expression significative de la liaison de STAT1 dans les gènes régulés par le SRAS-CoV-2.
L’administration de l’inhibiteur de JAK1 / 2, le ruxolitinib, a bloqué la signalisation de STAT1. Le ruxolitinib a également normalisé une expression élevée du système du complément comprenant C1R, C1S, CFB et C3.
Le ruxolitinib a également inhibé de manière significative la production de C3a et normalisé les cellules infectées. Cet effet était encore renforcé lorsqu’il était associé au remdesivir.
