Le système immunitaire déraille pendant l'évolution sévère du COVID-19

Revue par Emily Henderson, B.Sc.6 août 2020

Contrairement à ce qui a été généralement supposé jusqu'à présent, une évolution sévère du COVID-19 ne se traduit pas uniquement par une forte réaction immunitaire – la réponse immunitaire est plutôt prise dans une boucle continue d'activation et d'inhibition. Experts de la Charité – Universitätsmedizin Berlin, de l'Université de Bonn, du Centre allemand pour les maladies neurodégénératives (DZNE), du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI) et du Centre allemand pour la recherche sur les infections (DZIF), ainsi que des collègues d'un réseau de recherche national , présentez ces résultats dans la revue scientifique Cellule.

La plupart des patients infectés par le coronavirus SARS-CoV-2 présentent des symptômes légers, voire aucun. Cependant, 10 à 20% des personnes touchées développent une pneumonie au cours de la maladie COVID-19, certaines d'entre elles ayant des effets potentiellement mortels.

«Les causes de ces évolutions sévères de la maladie sont encore mal connues. Les niveaux élevés d’inflammation mesurés chez les personnes touchées indiquent en fait une forte réponse immunitaire. Cependant, les résultats cliniques tendent plutôt à indiquer une réponse immunitaire inefficace. une contradiction », déclare Joachim Schultze, professeur à l'université de Bonn et chef de groupe de recherche à la DZNE.

On suppose donc que si les cellules immunitaires sont produites en grande quantité, leur fonction est défectueuse. C'est pourquoi nous avons examiné le sang de patients présentant divers degrés de gravité du COVID-19. « 

Leif Erik Sander, professeur d'immunologie des infections et médecin-chef Département médical de la Charité, Division des maladies infectieuses et de la médecine respiratoire

Méthodes de haute précision

L'étude a été réalisée dans le cadre d'un consortium national – la «German COVID-19 OMICS Initiative» (DeCOI) – qui a abouti à l'analyse et à l'interprétation des données réparties entre différentes équipes et sites. Joachim Schultze a été fortement impliqué dans la coordination du projet. Les échantillons de sang provenaient d'un total de 53 hommes et femmes atteints de COVID-19 de Berlin et de Bonn, dont l'évolution de la maladie a été classée comme légère ou grave selon la classification de l'Organisation mondiale de la santé. Des échantillons de sang provenant de patients atteints d'autres infections virales des voies respiratoires ainsi que d'individus en bonne santé ont servi de contrôles importants.

Les recherches ont impliqué l'utilisation de technologies OMIC unicellulaires, un terme collectif pour les méthodes de laboratoire modernes qui peuvent être utilisées pour déterminer, par exemple, l'activité génique et la quantité de protéines au niveau de cellules individuelles individuelles – donc avec des résolution. À l'aide de ces données, les scientifiques ont caractérisé les propriétés des cellules immunitaires circulant dans le sang – les soi-disant globules blancs. «En appliquant des méthodes bioinformatiques à cette collecte de données extrêmement complète sur l'activité génique de chaque cellule individuelle, nous pourrions avoir un aperçu complet des processus en cours dans les globules blancs», explique Yang Li, professeur au Center for Individualized Infection Medicine ( CiiM) et Helmholtz Center for Infection Research (HZI) à Hanovre. « En combinaison avec l'observation de protéines importantes à la surface des cellules immunitaires, nous avons pu déchiffrer les changements dans le système immunitaire des patients atteints de COVID-19 », ajoute Birgit Sawitzki, professeur à l'Institut d'immunologie médicale sur le campus Virchow- Klinikum.

Cellules « immatures »

Le système immunitaire humain comprend un large arsenal de cellules et d'autres mécanismes de défense qui interagissent les uns avec les autres. Dans l'étude actuelle, l'accent était mis sur les cellules dites myéloïdes, qui comprennent les neutrophiles et les monocytes. Ce sont des cellules immunitaires qui sont tout en avant de la chaîne de réponse immunitaire, c'est-à-dire qu'elles sont mobilisées à un stade très précoce pour se défendre contre les infections. Ils influencent également la formation ultérieure d'anticorps et d'autres cellules qui contribuent à l'immunité. Cela donne aux cellules myéloïdes une position clé.

« Avec les soi-disant neutrophiles et les monocytes, nous avons constaté que ces cellules immunitaires sont activées, c'est-à-dire prêtes à défendre le patient contre le COVID-19 en cas d'évolution de la maladie bénigne. Elles sont également programmées pour activer le reste du système immunitaire. Cela conduit à terme à une réponse immunitaire efficace contre le virus », explique Antoine-Emmanuel Saliba, chef d'un groupe de recherche à l'Institut Helmholtz de recherche sur les infections à base d'ARN (HIRI) à Würzburg.

Mais la situation est différente dans les cas sévères de COVID-19, explique Sawitzki: «Ici, les neutrophiles et les monocytes ne sont que partiellement activés et ils ne fonctionnent pas correctement. On trouve beaucoup plus de cellules immatures qui ont un effet plutôt inhibiteur sur la réponse immunitaire.  » Sander ajoute: « Le phénomène peut également être observé dans d'autres infections graves, bien que la raison en soit incertaine. De nombreuses indications suggèrent que le système immunitaire se met en travers de sa propre voie pendant les épisodes sévères de COVID-19. Cela pourrait éventuellement conduire à une insuffisance réponse immunitaire contre le virus corona, avec simultanément une inflammation sévère du tissu pulmonaire. « 

Approches de la thérapie?

Les résultats actuels pourraient indiquer de nouvelles options thérapeutiques, déclare Anna Aschenbrenner de l'Institut LIMES de l'Université de Bonn: «Nos données suggèrent que dans les cas graves de COVID-19, des stratégies devraient être envisagées allant au-delà du traitement d'autres maladies virales.  » Le chercheur de Bonn dit que dans le cas d'infections virales, on ne veut pas réellement supprimer le système immunitaire. « Si, cependant, il y a trop de cellules immunitaires dysfonctionnelles, comme le montre notre étude, alors on aimerait beaucoup supprimer ou reprogrammer ces cellules. » Jacob Nattermann, professeur à la clinique médicale I de l'hôpital universitaire de Bonn et chef d'un groupe de recherche à la DZIF, explique en outre: «Les médicaments agissant sur le système immunitaire pourraient peut-être aider. Mais c'est un exercice d'équilibrage délicat. Après tous, il ne s’agit pas d’arrêter complètement le système immunitaire, mais seulement les cellules qui se ralentissent, pour ainsi dire. Dans ce cas, ce sont les cellules immatures. Nous pouvons peut-être apprendre de la recherche sur le cancer. Il existe des expériences avec des thérapies qui ciblez ces cellules. « 

Effort d'équipe à l'échelle nationale

Au vu des nombreuses personnes impliquées, Schultze met l'accent sur la coopération au sein du consortium de recherche: «À notre connaissance, cette étude est l'une des études les plus complètes à ce jour sur la réponse immunitaire du COVID-19 sur la base de données cellulaires uniques. l'analyse parallèle de deux cohortes de patients indépendantes est l'un des points forts de notre étude. Nous avons analysé des cohortes de patients de deux sites différents en utilisant des méthodes différentes et avons ainsi pu valider directement nos résultats. Ceci n'est possible que si les données de recherche sont partagées ouvertement et que la coopération est basé sur la confiance. Ceci est extrêmement important, en particulier dans la situation de crise actuelle. «