Les programmes de vaccination de masse contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) ont reçu une attention massive des médias et ont été largement reconnus pour avoir réduit la menace de la maladie. Cependant, de nombreux pays peinent à obtenir suffisamment de doses pour immuniser leur population, et certaines personnes immunodéprimées sont moins protégées par les vaccins. Il existe toujours un besoin important d’options thérapeutiques supplémentaires pour lutter contre l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Dans une étude publiée sur mBio* serveur de prétirage, les chercheurs ont étudié les différences de susceptibilité entre les individus et ont peut-être découvert une nouvelle possibilité de traitement.
L’étude
Un épithélium polarisé pseudostratifié contenant une couche de cellules sécrétoires et ciliées et une couche sous-jacente de cellules basales a été créé en différenciant les cellules épithéliales bronchiques humaines primaires (HBEC) à une interface air-liquide (ALI) pour créer un modèle ressemblant étroitement à l’épithélium respiratoire .
L’immunomarquage des cultures ALI a confirmé que l’épithélium différencié contenait des cellules caliciformes ciliées et sécrétoires. Le SRAS-CoV-2 infectait principalement les cellules ciliées mais pouvait également attaquer les cellules caliciformes. Les cultures HBEC ALI de trois donneurs différents ont été infectées par le SRAS-CoV-2, l’infection étant surveillée par la collecte de médias et de sécrétions apicales.
La charge virale a été déterminée par PCR quantitative (qPCR), qui a révélé des différences significatives dans les niveaux d’infection. Le donneur 1 a montré un nombre élevé de virions libérés du côté apical, qui a augmenté avec le temps. Plus tard, l’excrétion virale dans les médias a considérablement diminué. Le donneur 2 a présenté une infection modérée sans excrétion virale détectable dans le milieu, ce qui suggère que le virus est préférentiellement excrété du côté apical des cultures. Les cultures du donneur 3 n’ont probablement jamais été correctement infectées, car il n’y a pas eu de libération virale au fil du temps. Les cultures du donneur 3 ont ensuite été réinfectées avec 10 fois la multiplicité initiale d’infection, et bien qu’une infection productive ait été établie, les niveaux d’infection étaient toujours inférieurs à ceux du donneur 1.
L’étude a ensuite été élargie pour inclure les cultures de huit nouveaux individus, quatre hommes et quatre femmes. Une fois de plus, ceux-ci ont été infectés par une multiplicité initiale d’infection relativement faible au jour 21. Les études cinétiques temporelles des titres viraux libérés ont montré des différences claires entre les donneurs dans les niveaux d’infection. Les chercheurs ont divisé les nouveaux donneurs en deux groupes – les cinq individus les plus infectés dans le « groupe élevé » et les trois moins infectés dans le « groupe bas ».
Les cultures ont été récoltées trois jours après l’infection et le séquençage de l’ARN a été effectué. Cela a confirmé les regroupements, le groupe haut montrant une infection significative et le groupe bas montrant peu ou pas du tout. Une dérive génétique limitée a été trouvée lors de la comparaison des lectures virales de différents donneurs et stocks.
Les analyses statistiques des échantillons non infectés par rapport aux échantillons hautement infectés ont identifié 89 gènes différentiellement exprimés. L’analyse de l’enrichissement de l’ontologie génique effectuée sur les 55 gènes les plus fortement exprimés dans le groupe low a montré un fort enrichissement en protéines extracellulaires, principalement en protéines de la matrice extracellulaire. Cela pourrait indiquer que les protéines impliquées dans la sensibilité réduite exercent leur fonction à l’extérieur des cellules et sont plus susceptibles d’affecter les premières étapes du cycle de vie viral.
Pour tester davantage cela, les échantillons apicaux prélevés à partir de cultures non infectées d’individus élevés et faibles ont été ajoutés aux cellules Vero E6, qui ont ensuite été infectées par le SRAS-CoV-2. La sécrétion du groupe élevé a provoqué une légère augmentation de l’infection, tandis que la sécrétion du groupe bas a montré une réduction de 40 % de l’infection. Lors de la comparaison des gènes hautement exprimés dans le groupe low avec le sécrétome humain annoté, 20 gènes se chevauchant ont été découverts, y compris ceux ayant une activité inhibitrice de l’endopeptidase de type sérine. Ceux-ci comprenaient SERPINE1, SERPINE2 et SERPINF1, qui peuvent inhiber la sérine protéase TMPRSS2.
Théorisant que la présence de serpines spécifiques inhibait le clivage de la protéine S pour prévenir l’infection, les chercheurs ont tenté de découvrir si la réduction du groupe bas pouvait s’expliquer par la présence de ces serpines. Les cellules ACE2/TMPRSS2-HEK293 ont été transfectées avec des plasmides exprimant des serpines individuelles avant l’infection par le SARS-CoV-2. SERPINA1, SERPINE1 et SERPINC1 ont tous montré une réduction significative de l’infection des cellules à six heures. L’inhibition de l’entrée du SRAS-CoV-2 a ensuite été analysée en ajoutant le SRAS-CoV-2 aux cellules HEK avec ou sans serpines individuelles, suivie d’une trypsination pour éliminer les particules virales liées mais non intériorisées. Une fois de plus, une forte réduction de l’entrée du SRAS-CoV-2 a été détectée.
conclusion
L’étude a démontré avec succès que la susceptibilité des individus affecte l’infection par le SRAS-CoV-2 principalement à des multiplicités d’infection plus faibles. Pourtant, l’effet peut être observé à des multiplicités plus élevées, montrant un lien étroit entre la réplication virale cellulaire et les virus de progéniture libérés, déterminant l’une des causes probables des différences de sensibilité et examinant ses mécanismes. Cela pourrait conduire à une exploration plus approfondie des serpines en tant qu’outils thérapeutiques contre le SRAS-CoV-2, d’autant plus que SERPINC1 a déjà été approuvé pour une utilisation alternative par la FDA.
*Avis important
mBio 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.
