Dans une étude récente publiée dans le Psychiatrie moléculaire journal, les chercheurs ont évalué le rôle du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans l’activation de l’inflammasome du domaine pyrine de la famille NLR contenant 3 (NLRP3).
Les maladies périphériques comprennent le syndrome de Guillain-Barré, une lésion musculaire ressemblant à une myosite et, plus important encore, près de 65 % des patients infectés par le SRAS-CoV-2 ont signalé une hyposmie, qui est un symptôme pré-moteur courant dans la maladie de Parkinson (MP). De plus, des études déterminent désormais l’association entre les infections par le SRAS-CoV-2 et la MP à la lumière de cas documentés de MP associés à la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Cependant, le mécanisme passant par lequel le SRAS-CoV-2 pourrait augmenter le risque de manifestation de la MP et d’autres problèmes neurologiques, ainsi que la façon dont le COVID-19 pourrait affecter la synucléinopathie, n’est pas encore identifié.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé un modèle cellulaire de microglie humaine dérivée de monocytes (MDMi) pour examiner l’activation de l’inflammasome observée contre le SRAS-CoV-2 et sa protéine de pointe et l’expression de l’inflammasome microglial NLRP3 dans le cerveau après une infection par le SRAS-CoV-2 .
L’équipe a infecté des souris femelles K18 à enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (hACE2) avec un isolat clinique précoce de la souche SARS-CoV-2 Wuhan pour évaluer l’impact du virus sur le cerveau. Jusqu’à 12 jours après l’infection (dpi), les poids corporels, les scores cliniques et les taux de survie ont été documentés. Par la suite, un nanocorps qui a détecté des variantes divergentes du SRAS-CoV-2, telles que la souche Wu, a été utilisé pour examiner le cerveau de souris infectées avec six dpi.
L’expression de NLRP3 a ensuite été estimée par immunofluorescence pour déterminer si l’activation de l’inflammasome s’est produite après l’infection par le SRAS-CoV-2. La contribution potentielle du SRAS-CoV-2 à la promotion de l’activation de l’inflammasome dans la microglie humaine a également été examinée. Pour obtenir des microglies adultes, MDMi a été produit. L’équipe a confirmé que, par rapport aux macrophages dérivés de monocytes, le MDMi développé exprimait fortement les marqueurs communs de la microglie, notamment P2RY12 et TMEM119. La libération de particules virales infectieuses après l’infection a été estimée à l’aide de valeurs de multiplicité d’infection (MOI) de 1 et 0,1 pour évaluer si ces MDMi soutenaient la réplication du SRAS-CoV-2.
Les cellules MDMi ont été exposées au SRAS-CoV-2, et d’importants signaux d’activation de l’inflammasome ont été estimés pour étudier l’activation des inflammasomes microgliaux après l’infection par le SRAS-CoV-2. Le MOI de 1 isolat de Wuhan a été incubé avec des cellules MDMi ou lipopolysaccharide (LPS). L’immunocytochimie et le Western blot ont été utilisés pour identifier les signes d’activation de l’inflammasome 24 heures après l’infection. Ensuite, l’équipe a testé si la protéine de pointe pouvait activer directement les inflammasomes dans la microglie humaine.
L’équipe a créé une pince en S à faible taux d’endotoxine et une protéine de fusion trimérique de contrôle (pince F) dérivée du virus Nipah. Ces protéines ont été vérifiées à l’aide d’une électrophorèse sur gel de polyacrylamide dodécylsulfate de sodium (SDS-PAGE), d’une chromatographie d’exclusion de taille et d’un dosage immuno-enzymatique (ELISA) pour mieux comprendre le mécanisme d’activation de l’inflammasome par le SRAS-CoV-2.
Résultats
L’équipe a détecté une propagation virale généralisée dans les cellules cérébrales parenchymateuses des souris infectées. La coloration de la molécule 1 (Iba-1) adaptatrice de liaison au calcium ionisée pour la protéine pan-microglie/macrophage a également montré des changements morphologiques indiquant une activation microgliale dans les cerveaux infectés par le SRAS-CoV-2. Lorsqu’ils sont colorés pour le marqueur microglial particulier TMEM119, les cerveaux infectés par le SRAS-CoV-2 ont révélé des processus cellulaires positifs pour TMEM119 rétractés et épaissis ainsi que de grands corps cellulaires, indiquant une activation microgliale. De plus, la co-coloration avec la protéine de la nucléocapside (N) anti-SARS-CoV-2 a montré que le virus était présent à proximité de ces microglies activées.
La qPCR a en outre vérifié la participation des inflammasomes dans les cerveaux infectés par le SRAS-CoV-2, avec une surexpression significative de la caspase-1, Aif1 (Iba1) et pycard (ASC). Dans l’ensemble, ces enquêtes ont démontré que l’infection par le SRAS-CoV-2 chez la souris activait la microglie et régulait positivement les composants inflammasomes de NLRP3.
L’activation de l’inflammasome a été induite par l’infection par le SRAS-CoV-2 dans MDMi, comme en témoigne la libération d’interleukine clivée (IL) -1 dans le surnageant des cellules après exposition à la souche Wuhan. Cela a soutenu l’activation de l’inflammasome en corrélant avec des niveaux croissants de caspase-1 clivée. La formation de points ASC, un indicateur biologique de l’activation de l’inflammasome, a soutenu ces résultats. Les cellules MDMi traitées à Wuhan et activées par le LPS à la nigéricine (Nig) utilisées comme contrôle positif ont montré une coloration accrue des points ASC. Notamment, l’exposition au SRAS-CoV-2 pourrait activer instantanément l’inflammasome dans MDMi sans amorçage, indiquant que le virus peut amorcer et activer l’inflammasome.
En utilisant la chromatographie d’exclusion de taille, l’équipe a confirmé que la plupart des protéines S-clamp et F-clamp étaient présentes sous leur forme trimérique et maintenaient leur réactivité telle que mesurée par la liaison d’anticorps induits par le LPS cruciaux. Ces protéines s’étaient désintégrées après le lavage du LPS mais avaient été réinduites par la protéine de pointe virale. Cela a montré que la protéine de pointe amorçait et activait l’inflammasome.
L’équipe a également noté que par rapport à une protéine témoin telle que NCAM-FcM, qui a été générée de manière similaire à hACE2-FcM, la protéine ACE2 humaine a empêché l’entrée du SRAS-CoV-2 avec une concentration inhibitrice de 50 % (IC50) de 39 g/mL dans les cellules Vero E6. Contrairement au CO5 et à la nigéricine, le prétraitement du MDMi amorcé au LPS avec 3E8 a réduit la production d’IL-1-bêta après activation avec la pince en S. Cela a indiqué que l’interaction pic-ACE2 a particulièrement contribué à l’activation de l’inflammasome dans la microglie.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires, mais il s’agit potentiellement d’une nouvelle approche pour traiter un virus qui pourrait autrement avoir des ramifications à long terme incalculables sur la santé.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont établi que le SRAS-CoV-2 et sa protéine de pointe pouvaient amorcer et activer l’inflammasome NLRP3 présent dans la microglie humaine. Cela a mis en évidence le facteur de risque potentiel de COVID-19 dans la manifestation de la neurodégénérescence et de la maladie de Parkinson.
