Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont évalué les mécanismes cellulaires sous-jacents des dommages induits par le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de l’épithélium olfactif (OE) du syndrome respiratoire aigu sévère chez les hamsters syriens dorés.
L’anosmie est l’un des symptômes les plus répandus de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Bien qu’il soit bien connu que l’anosmie se produise en raison de la desquamation induite par le SRAS-CoV-2 des cellules sustentaculaires (SC) de l’OE, les mécanismes moléculaires de ces dommages à l’OE ne sont pas clairs.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont enquêté sur les événements initiaux des dommages OE induits par les infections par le SRAS-CoV-2.
L’étude a été réalisée sur 56 hamsters mâles âgés de huit semaines dans un laboratoire de niveau 3 de biosécurité. Les hamsters ont été infectés par le SARS-CoV-2 par instillation nasale sous isoflurane. Ces animaux ont reçu une injection de cyclophosphamide et d’IcatCXPZ-01 par voie intrapéritonéale avant l’infection par le SRAS-CoV-2 pour épuiser les neutrophiles et inhiber l’activité des protéinases de type élastase des neutrophiles, respectivement.
De plus, la cavité nasale des hamsters a été cryo-sectionnée pour une analyse immunohistochimique (IHC) afin d’examiner l’OE, l’organe voméronasal (VNO), la glande de Steno et le bulbe olfactif. L’analyse IHC a également permis la caractérisation de la molécule adaptatrice de liaison au calcium ionisée 1 (Iba1+), du cluster de différenciation 68 (CD68+) et des cellules de myéloperoxydase (MPO+) présentes dans la lamina propria et l’OE. Les sections ont été incubées avec des anticorps dirigés contre la protéine virale de la nucléocapside (N) pour déterminer le pourcentage de cellules desquamées infectées dans la lumière de la cavité nasale.
L’étendue de l’apoptose a été déterminée sur la base de l’activité des caspases 3 clivées (C3C). L’infiltration des cellules immunitaires telles que la microglie, les neutrophiles et les macrophages a été évaluée par l’expression Iba1, MPO et CD68, respectivement.
De plus, l’acide ribonucléique (ARN) a été extrait des cornets nasaux et soumis à des tests quantitatifs de réaction en chaîne par polymérase (qPCR) pour déterminer l’expression de Iba1, CD68, facteur 2 du cytosol des neutrophiles (ncf2), facteur de nécrose tumorale-alpha (TNF- α), et l’interleukine-6 (IL-6) et la présence virale. Le test a également évalué l’impact du traitement au cyclophosphamide sur l’expression des gènes associés à l’immunité innée. Des tests de viabilité cellulaire basés sur la luminescence ont été effectués pour évaluer la perte de viabilité cellulaire au troisième jour après l’infection (dpi), ce qui reflétait l’efficacité de l’infection virale.
Les tissus ont été divisés en quatre zones pour l’interprétation : infectés, non infectés, intacts et endommagés. Les résultats ont été analysés dans les deux jours par pouce pour déterminer la réponse initiale de l’OE aux infections par le SRAS-CoV-2.
Résultats
Dans l’OE infecté, les cellules Iba1+ étaient majoritairement présentes alors que les cellules CD68+ et MPO+ étaient absentes. En revanche, les cellules MPO+ et CD68+ étaient abondantes dans les cellules exfoliées. Ceci indique que tandis que les cellules microgliales étaient présentes en quantités abondantes dans l’OE infecté, les macrophages et les neutrophiles étaient prédominants dans les cellules exfoliées.
De plus, un signal C3C accru indiquant une activité apoptotique robuste a été observé dans les cellules desquamées de la lumière de la cavité nasale qui a encore augmenté de 14 fois au deuxième dpi, indiquant leur exfoliation. En revanche, dans les OE infectées et endommagées, l’activité apoptotique était limitée.
Dans les OE infectés, une infiltration généralisée par des cellules immunitaires innées a été observée. L’expression ncf2 a été considérablement améliorée sur le premier dpi et encore augmentée sur le deuxième dpi. Cela indiquait que les neutrophiles étaient présents au premier dpi et que leur nombre continuait d’augmenter au deuxième dpi avec l’avènement d’une microglie Iba1 + abondante et de quelques macrophages CD68 +. Étonnamment, lors de l’épuisement des neutrophiles (par traitement au cyclophosphamide) et de l’inhibition de leur activité protéinase, une diminution de l’expression de Ncf2, MPO, TNF-α et IL-6 a été observée.
Alors qu’une expression réduite de ncf2 et de MPO indiquait une diminution du nombre de neutrophiles, une réduction du TNF-α et de l’IL-6 indiquait une diminution de l’inflammation virale. L’expression de tous les gènes liés à l’immunité innée a également diminué au deuxième dpi. Étonnamment, l’altération des neutrophiles correspondait à une faible expression de la protéine N. Cette découverte a été confirmée par une zone luminale nasale significativement diminuée occupée par des cellules desquamées lors de l’inhibition de l’action des neutrophiles. Cela indique qu’une activité réduite des neutrophiles était en corrélation avec une réduction des dommages olfactifs induits par le SRAS-CoV-2.
Pour résumer, les infections par le SRAS-CoV-2 n’induisent pas directement de dommages à l’OE, mais entraînent indirectement une anosmie en raison de leur impact sur les neutrophiles. Ces neutrophiles ont un rôle causal majeur dans la destruction de l’OE suite à une infection par le SRAS-CoV-2 car ils libèrent des protéases de type élastase, et leur inhibition limiterait la réplication virale. Alors que l’OE infecté par le virus avait une microglie abondante et présentait une apoptose limitée, les macrophages et les neutrophiles étaient prédominants parmi les cellules exfoliées hautement apoptotiques principalement présentes dans la lumière de la cavité nasale.
*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.
