Les modèles précliniques qui récapitulent les aspects des maladies des voies respiratoires humaines sont essentiels pour l’avancement de nouveaux traitements et vaccins. Dans la présente étude publiée dans la revue mBIOdes chercheurs du Baylor College of Medicine rapportent le développement d’un organoïde nasal humain polyvalent – une représentation en laboratoire des cellules qui recouvrent l’intérieur du nez où se produisent les premiers événements d’une infection virale naturelle.
À l’aide d’organoïdes nasaux, qui modélisent les interactions complexes entre les cellules humaines et le virus, l’équipe a montré des différences clés entre l’infection par le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, et celle du virus respiratoire syncytial (VRS), un virus majeur. virus respiratoire pédiatrique, permettant de mieux comprendre les premiers pas vers la maladie et menant à de nouvelles thérapies potentielles.
Le modèle s’est également avéré être un outil utile pour tester l’efficacité d’agents thérapeutiques tels que le palivizumab, un anticorps monoclonal approuvé par la FDA pour prévenir les maladies graves à VRS chez les nourrissons à haut risque. Le système organoïde du nez humain fait partie de l’évaluation préclinique des thérapies qui aideraient à accélérer le transfert des thérapies développées en laboratoire au chevet du patient.
Dans le cas des virus respiratoires, tels que le SARS-CoV-2 et le RSV, l’infection commence dans le nez lorsque l’on respire le virus. »
Dr Pedro Piedra, auteur correspondant, professeur de virologie moléculaire et de microbiologie, de pédiatrie et de pharmacologie et de biologie chimique à Baylor
Il est également le directeur du Laboratoire de diagnostic des virus respiratoires certifié Baylor (CLIA). « Les organoïdes du nez humain que nous avons développés permettent d’accéder à l’intérieur du nez humain, ce qui nous permet d’étudier les premiers événements de l’infection en laboratoire, ce que nous n’avions pas eu auparavant. Nous avons développé avec succès des organoïdes du nez humain à partir d’adultes et d’adultes. nourrissons. »
Les cellules tapissant l’intérieur du nez, l’épithélium, sont exposées à l’air d’un côté et au système circulatoire sanguin de l’autre côté.
« Notre système organoïde tridimensionnel reproduit cette situation naturelle en laboratoire à l’aide d’épithélium nasal récolté avec un écouvillon nasal », a expliqué le premier auteur, le Dr Anubama Rajan, associé postdoctoral au laboratoire Piedra. « Nous cultivons l’épithélium récolté dans des plaques de culture tissulaire qui fournissent une interphase air-liquide, où la face supérieure de l’épithélium est exposée à l’air et la face inférieure baigne dans un liquide contenant des nutriments et d’autres facteurs. »
Pour étudier l’interaction entre le SARS-CoV-2 ou RSV et l’épithélium du nez, les chercheurs ont simulé une infection naturelle en plaçant chaque virus séparément du côté air des plaques de culture et en étudiant les changements qui se sont produits sur l’organoïde du nez.
« Nous avons observé des réponses divergentes à l’infection par le SRAS-CoV-2 et le VRS », a déclaré le co-auteur, le Dr Vasanthi Avadhanula, professeur adjoint de virologie moléculaire et de microbiologie à Baylor. « Le SRAS-CoV-2 induit de graves dommages à l’épithélium, aucune réponse à l’interféron (une première réponse de défense antivirale) et une sécrétion minimale de mucus. À l’opposé, le VRS induit une sécrétion abondante de mucus et une réponse profonde à l’interféron. »
L’équipe a également utilisé son modèle organoïde de nez humain d’infection par le VRS pour tester l’efficacité du palivizumab. Dans ce cas, ils ont placé l’anticorps monoclonal thérapeutique dans la chambre remplie de liquide pour ressembler davantage à l’expérience humaine où les anticorps thérapeutiques pénètrent dans la circulation sanguine et assurent la protection des voies respiratoires contre l’infection par le VRS.
« Dans notre modèle, le palivizumab a efficacement empêché l’infection par le VRS d’une manière dépendante de la concentration », a déclaré Avadhanula, codirectrice du laboratoire de diagnostic des virus respiratoires certifié (CLIA) et du programme de recherche du laboratoire.
Dans cette étude, pour la première fois, l’équipe a décrit une approche non invasive, reproductible et fiable pour établir des organoïdes du nez humain qui permettent des études à long terme. Les modèles précédents ont été produits à l’aide d’une biopsie pulmonaire ou nasale invasive ou d’un lavage broncho-alvéolaire. « La facilité d’obtention des échantillons d’écouvillonnage nasal facilite notre approche non invasive dans la population adulte générale ainsi que dans la population pédiatrique vulnérable », a déclaré Piedra.
Un autre avantage de l’utilisation de ce nouveau système organoïde de nez humain est qu’il peut révéler comment se produit le contrôle initial de l’infection d’une personne et fournir des informations sur ce qui rendrait une personne plus sensible à un virus qu’une autre. Ce système peut également être utilisé pour étudier d’autres virus respiratoires et potentiellement d’autres microbes pathogènes.
