Dans une récente étude publiée sur medRxiv* serveur, les chercheurs ont effectué une analyse de la méthylation de l’acide désoxyribonucléique (ADN) sur les monocytes dans les échantillons de sang périphérique obtenus à partir de patients atteints de la maladie grave à coronavirus 2019 (COVID-19).
Sommaire
Arrière plan
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent étiologique du COVID-19, attaque la muqueuse nasopharyngée. En réponse, l’hôte (humain) monte une réponse immunitaire au niveau de la muqueuse locale et systémique, dont l’équilibre délicat détermine l’évolution de la maladie. Bien que les réponses immunitaires au COVID-19 soient diverses, elles peuvent aller d’une pneumonie asymptomatique à légère et sévère, d’un syndrome de détresse respiratoire aiguë et de la mort.
De nombreuses études ont élucidé l’impact des réponses immunitaires exacerbées associées au COVID-19 sévère. Pourtant, de nombreux aspects des réponses hyperinflammatoires dans le COVID-19 sévère qui se produisent au niveau systémique restent flous. Par exemple, les altérations épigénétiques dans le compartiment myéloïde, en particulier les monocytes des patients COVID-19 critiques.
Les monocytes inflammatoires peuvent induire une tempête de cytokines chez les patients atteints de COVID-19 sévère. Par exemple, leurs profils de méthylation de l’ADN, entre autres marques épigénétiques, varient en réponse aux cytokines inflammatoires [e.g., interleukin (IL)-6 and interferon-gamma (IFNγ)]. Des études d’omiques unicellulaires ont également montré que les monocytes de patients atteints de COVID-19 sévère présentent une expression réduite des antigènes du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (MHC-II).
Globalement, la différenciation et l’activation des monocytes et autres cellules myéloïdes sont directement associées aux mécanismes épigénétiques. Ainsi, le profilage de la reprogrammation épigénétique et transcriptomique dans les monocytes pourrait aider à comprendre pourquoi certaines voies immunitaires sont dérégulées lors d’un COVID-19 sévère.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont obtenu des cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) de 58 patients avec une réaction en chaîne de transcription inverse-polymérase (RT-PCR) confirmée COVID-19 pour examiner les changements transcriptomiques dans cette population cellulaire spécialisée. Tous ces patients ont contracté le COVID-19 entre octobre et novembre 2020 et ont été admis à l’unité de soins intensifs (USI) de l’hôpital universitaire Vall d’Hebron à Barcelone.
Les chercheurs ont utilisé 48 des 58 échantillons pour l’analyse de la méthylation de l’ADN et les PBMC de 10 des 58 patients pour les données de séquençage de l’acide ribonucléique unicellulaire à base de gouttelettes (scRNA-seq). Ils ont utilisé 14 échantillons supplémentaires d’autres patients pour la méthylation de l’ADN et la validation de l’expression, dont neuf, cinq et six provenaient respectivement de patients COVID-19 graves et légers, et six étaient des donneurs sains (HD). La population témoin pour l’analyse de la méthylation de l’ADN comprenait 11 HD.
L’équipe a utilisé la cytométrie en flux (FC) pour isoler la population de monocytes, suivie de l’isolement de l’ADN. Ensuite, ils ont hybridé 500 nanogrammes de cet ADN sur des puces Infinium Methylation EPIC BeadChip permettant l’évaluation de plus de 850 000 sites de méthylation à une résolution d’un seul nucléotide par échantillon. De plus, les chercheurs ont obtenu les intensités fluorescentes Cy3 et Cy5 des allèles méthylés et non méthylés. Enfin, ils ont évalué les valeurs bêta (b) et M. Le premier est le rapport de l’intensité de la sonde méthylée à la somme des intensités de la sonde méthylée et non méthylée. Ce dernier est le journal2 rapport des intensités des sondes méthylées et non méthylées.
Résultats de l’étude
Chez un individu en bonne santé, les proportions de monocytes peuvent varier entre les monocytes classiques (CM), intermédiaires (IM) et non classiques (NCM). Les sous-populations de monocytes dans la cohorte de l’étude avaient une pureté moyenne de 98 % et ont montré une augmentation et une diminution significatives des populations CM et NCM, respectivement. Pour éviter la contamination par les neutrophiles, les chercheurs ont isolé des singulets et des cellules CD14+CD15-.
Par rapport aux HD, les patients COVID-19 sévères avaient 2211 positions différentiellement méthylées (DMP) dans les sites CpG. Les sites CpG de l’ADN sont riches en nucléotides cytosine et guanine séparés par un phosphate. De plus, les auteurs ont noté que 1773 et 438 de ces 2211 DMP étaient respectivement hyperméthylés et hypométhylés. De plus, l’analyse en composantes principales (ACP) de ces DMP a montré que les deux groupes de monocytes (COVID-19 et HD) se séparaient le long du premier axe de l’ACP. Ces résultats n’ont pas varié avec les conditions préexistantes de ces patients COVID-19 ou leur traitement avec la dexaméthasone. L’ACP a également montré le chevauchement des patients avec différents paramètres cliniques.
Les auteurs ont noté un enrichissement en promoteurs et activateurs dans les DMP des clusters hyper- et hypo-méthylés. De plus, ils ont noté une progression des altérations de la méthylation de l’ADN concernant le score SOFA (Sequential Organ Failure Assessment), qui, à son tour, était lié aux gènes liés à l’IFN et à la production de cytokines des cellules T helper 1 (Th1).
CellPhoneDB est un référentiel public de ligands, de récepteurs et de leurs interactions permettant de comprendre les communications cellule-cellule. Cette analyse des transcriptomes unicellulaires d’autres cellules immunitaires a suggéré les changements de diaphonie entre les monocytes, les cellules tueuses naturelles (NK) et les cellules T régulatrices (Treg). Enfin, cette analyse a montré que les altérations de la diaphonie des cellules immunitaires contribuaient à la reprogrammation transcriptionnelle dans les monocytes chez les patients atteints de COVID-19 sévère, qui, à son tour, était régie par des gènes liés à l’IFN et des gènes associés à la présentation de l’antigène et à la chimiotaxie.
conclusion
Pour résumer, les résultats de l’étude ont démontré une relation complexe entre les changements de méthylation de l’ADN chez les patients COVID-19 et les changements qui se produisent au cours de la différenciation myéloïde et sont inductibles par les cytokines pro-inflammatoires. Certains de ces changements de méthylation de l’ADN ont perpétué des réponses immunitaires dérégulées qui se sont produites parallèlement à des changements dans les niveaux d’expression des gènes les plus proches. En outre, ces changements se chevauchaient de manière significative avec les changements épigénétiques observés chez les patients atteints de septicémie, et d’autres ont montré une association avec un dysfonctionnement des organes.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
