Dans une étude récente publiée dans Transduction du signal et thérapie ciblée, les chercheurs ont examiné les mécanismes potentiellement pertinents sur le plan clinique par lesquels le microbiote et les métabolites dérivés du microbiote influencent les réponses immunitaires de l’hôte à l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
De plus, ils ont exploré plusieurs interventions thérapeutiques et prophylactiques basées sur le microbiote pour la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et le syndrome post-aigu COVID-19 (PACS).
Chez l’homme, le microbiote habite les voies respiratoires et gastro-intestinales et remplit de multiples fonctions. Ils décomposent les glucides et les protéines, absorbent les nutriments, biosynthétisent les vitamines et induisent l’immunité de l’hôte. Cependant, ils sont également associés à plusieurs maladies et influencent directement et indirectement la santé humaine.
Par conséquent, plusieurs rapports ont démontré que de nombreux patients atteints de COVID-19 présentent des manifestations respiratoires et gastro-intestinales, telles que des difficultés respiratoires, de la diarrhée, des nausées et des douleurs abdominales. Les preuves cliniques indiquent que le SRAS-CoV-2 prédispose les patients à des infections secondaires des voies respiratoires et gastro-intestinales entraînant une morbidité et même une mortalité dans certains cas.
Sommaire
Le microbiote et son rôle potentiel dans le COVID-19
Le SRAS-CoV-2 saisit la sérine 2 de la protéase transmembranaire de surface de la cellule hôte (TMPRSS2) pour activer sa protéine de pointe (S), qui, à son tour, clive les récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) pour faciliter la liaison virale et la réplication à l’intérieur des hôtes. Les voies gastro-intestinales et respiratoires humaines sont des cibles de l’invasion du SRAS-CoV-2 car elles expriment fortement ACE2 et TMPRSS2. De plus, ils sont habités par de grandes populations microbiennes, qui aident à réguler l’homéostasie immunitaire et les infections pathogènes.
La recherche a démontré que dans un phénomène appelé résistance à la colonisation, les bactéries symbiotiques des voies respiratoires inhibent la colonisation par le SRAS-CoV-2 des surfaces muqueuses pour prévenir l’infection.
Bien que les gouttelettes d’aérosol et les fomites soient les principales voies de transmission du SRAS-CoV-2, plusieurs études récentes ont suggéré qu’il se propage également par la voie oro-fécale et infecte le tractus gastro-intestinal. En conséquence, une étude chinoise basée sur la population a montré que des échantillons de selles de ≤ 53% des patients COVID-19 étaient positifs pour l’acide ribonucléique (ARN) viral du SRAS-CoV-2, et leur examen endoscopique a révélé des lésions du côlon dans certains cas.
Symptômes COVID-19 respiratoires et gastro-intestinaux liés au microbiote
Les manifestations cliniques de la COVID-19 varient considérablement d’une personne à l’autre. Des études ont rapporté un essoufflement chez 53 à 80 % des patients ; de même, les gens souffrent de production d’expectorations, de toux sèche et de maux de gorge. Bien que peu fréquents, 11 à 39 % de tous les patients atteints de COVID-19 souffrent également de symptômes gastro-intestinaux, notamment des douleurs abdominales, des vomissements et de la diarrhée, associés à un risque accru d’hospitalisation et à une plus grande gravité de la maladie.
Une première étude chinoise a révélé que les patients COVID-19 habitaient des bactéries pathogènes opportunistes qui perturbaient leur eubiose de microbiote. En conséquence, plus de 30% des patients gravement malades atteints de COVID-19 étaient infectés par le rhinovirus B et l’herpès alphavirus 1. De plus, leurs cultures cliniques d’expectorations et de sécrétions nasales ont montré la présence de Complexe Burkholderia cepacia (BCC), Staphylococcus epidermidiset Espèces de mycoplasmes.
Les chercheurs enquêtant sur la dysbiose intestinale chez les patients COVID-19 ont trouvé des bactéries anti-inflammatoires relativement réduites, à savoir, Roseburia, Eubacterium, Lachnospiraceae et Faecalibacterium prausnitzii par rapport aux microbiomes intestinaux d’individus en bonne santé. Les matières fécales des patients contenaient plusieurs espèces de bactéries opportunistes, telles que Clostridium hathewayi, Enterococcus, Enterobacteriaceae, Actinomyces viscosus, et Bacteroides nordii.
Une autre étude a observé des pathogènes fongiques opportunistes dans les matières fécales de patients atteints de COVID-19, notamment Candida albicans, C. auris, et Aspergillus flavus.
La dysbiose intestinale a persisté même après l’élimination de l’infection par le SRAS-CoV-2 ou la guérison de la maladie. Des études ont révélé différents symptômes de PACS liés à différents modèles de microbiote intestinal et à la liaison de 81 bactéries avec différentes classes de PACS.
Les métabolites dérivés du microbiote modulent les réponses immunitaires antivirales pulmonaires
Les métabolites du microbiote intestinal, tels que les vitamines, les glucides, les dérivés d’acides aminés et les glycolipides, sont de petites molécules produites à partir du métabolisme bactérien des substrats alimentaires ou directement à partir des bactéries. Ce sont les principaux médiateurs des interactions microbiote intestinal-hôte qui influencent l’immunité de l’hôte.
Aux premiers stades de l’infection par le SRAS-CoV-2, les cellules T associées aux muqueuses (MAIT) répondent au SRAS-CoV-2 via la reconnaissance médiée par le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) restrictive des dérivés de la riboflavine produits par le microbiote intestinal. Ces bactéries comprennent Bifidobacterium animalis, Bacteroides thetaiotaomicron, Lactobacillus casei, et Enterobacter cloacae. Ils sont recrutés par des signaux pro-inflammatoires du sang dans les voies respiratoires et participent aux réponses immunitaires locales et systémiques dans les voies respiratoires au cours des premiers stades de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Dans une autre étude, les chercheurs ont passé au crible 84 métabolites associés aux microbes et ont découvert que la désaminotyrosine (DAT), un métabolite bactérien dérivé des flavonoïdes, affectait de manière significative la signalisation IFN. De même, les lipopolysaccharides (LPS) dérivés du microbiote intestinal ont également protégé les poumons des infections virales.
De nombreuses études ont montré que divers métabolites microbiens sont anti-inflammatoires. Par exemple, dans une étude de Kim et al., ils ont découvert que les acides gras à chaîne courte (AGCC) synthétisés par plusieurs groupes de microbiote intestinal favorisaient la production d’anticorps anti-SARS-CoV-2 dans les cellules B pour inhiber le SARS-CoV-2 infection.
Thérapies basées sur le microbiote pour la prévention, la prophylaxie et le traitement du COVID-19
Les traitements basés sur le microbiote, y compris la transplantation de microbiote fécal (FMT), les probiotiques et les prébiotiques ont montré un succès clinique dans le traitement des patients atteints de diabète, de colite ulcéreuse et de certaines infections virales. De même, les commensaux intestinaux pourraient moduler plusieurs sous-ensembles d’immunocytes hôtes et atténuer l’inflammation induite par le SRAS-CoV-2.
Des études récentes ont indiqué la possibilité de manipuler le microbiote intestinal de l’hôte pour réduire l’inflammation induite par le SRAS-CoV-2 et traiter les complications liées au COVID-19. La FMT pourrait supprimer les tempêtes de cytokines et l’inflammation induites par le COVID-19. De même, des études ont démontré qu’une supplémentation avec des substrats ciblés sur le microbiote (prébiotiques) ou un ou plusieurs microbiotes bénéfiques spécifiques (probiotiques) pouvait moduler favorablement le microbiote intestinal. Cette approche est relativement plus sûre que la FMT.
De même, l’ingénierie de bactéries symbiotiques capables de produire les métabolites souhaités et la capacité de cibler les bons emplacements dans l’hôte pourrait aider à combattre le COVID-19. UN Lactococcus lactis souche a exprimé et sécrété la cytokine anti-inflammatoire interleukine 10 (IL-10) pour le traitement de la colite. De même, des souches bactériennes modifiées produisant des métabolites anti-inflammatoires dans les poumons et supprimant les tempêtes de cytokines pourraient apparaître comme un traitement COVID-19 prometteur.
conclusion
Il existe des preuves de données suffisantes pour montrer le rôle du microbiote dans les réponses immunitaires de l’hôte au COVID-19. L’âge, le sexe, les comorbidités et les facteurs environnementaux externes, tels que la situation géographique et la saison, influencent la composition du microbiote humain. De plus, il varie considérablement selon les individus et les populations.
De nombreux essais cliniques évaluent actuellement l’efficacité de plusieurs traitements basés sur le microbiote ; cependant, aucun n’a encore publié ses résultats. Des données cliniques supplémentaires sont nécessaires pour valider l’innocuité et l’efficacité des thérapies basées sur le microbiote pour les patients COVID-19 ou PACS.
La disponibilité de plus de données sur les associations entre la composition du microbiote et la sensibilité aux coronavirus pourrait faciliter la conception de meilleures prophylactiques et thérapies contre les nouvelles souches de SRAS-CoV-2. Plus important encore, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer comment les thérapies basées sur le microbiote pourraient influencer les résultats du COVID-19.
