Dans une étude récente publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences Journal, les chercheurs ont exploré l’aptitude réplicative croissante des variantes émergentes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans les organoïdes nasaux et respiratoires humains.
Étude: Les organoïdes des voies respiratoires et nasales humaines révèlent une aptitude réplicative croissante des variantes émergentes du SRAS-CoV-2. Crédit d’image : Studio MIA/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Les variantes du SRAS-CoV-2 ont évolué efficacement depuis fin 2021. Le nombre croissant de cas de sous-lignée SARS-CoV-2 Omicron BA.5 dans le monde a directement manifesté sa transmissibilité améliorée par rapport aux sous-variantes apparentées et aux variantes passées.
Des études ont rapporté l’efficacité réplicative de variantes émergentes dans des organoïdes respiratoires dérivés de cellules souches pluripotentes inductibles (iPSC) avec un nombre accru de copies de gènes viraux pour les cas BA.5 par rapport aux cas BA.2.
Contrairement à la documentation répandue liée à l’évasion immunitaire, on sait peu de choses sur la forme physique intrinsèque du SRAS-CoV-2 dans les cellules respiratoires humaines, qui sont la principale cible du SRAS-CoV-2.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné l’aptitude réplicative de la sous-variante SARS-CoV-2 Omicron BA.5 et des variantes antérieures dans les organoïdes respiratoires.
L’équipe a d’abord évalué la cinétique de réplication liée à un isolat clinique BA.5 détecté dans des organoïdes des voies respiratoires par rapport à un isolat B.1.1.529 et à une souche HKU-001a de type sauvage (WT).
Seules les monocouches des organoïdes nasaux et des voies respiratoires qui ont été placées sur des inserts transwell ont été utilisées car ces monocouches pouvaient supporter une croissance plus forte du SRAS-CoV-2 par rapport à leurs homologues 3D.
L’équipe a récolté des milieux de culture sans cellules obtenus à partir d’organoïdes des voies respiratoires infectés après inoculation avec une multiplicité d’infection (MOI) de 0,1 et a estimé la croissance virale en examinant le nombre de copies de gènes viraux ainsi que le titrage viral.
Les virus SARS-CoV-2 ont été systématiquement propagés dans des cellules VeroE6-transmembrane sérine protéase 2 (TMPRSS2) avant de les titrer dans les cellules. L’équipe a étudié la cinétique de réplication virale après 0,1 MOI. La cinétique de réplication de B.1.1.529, BA.5 et WT dans les organoïdes alvéolaires qui récapitulent le contenu cellulaire, la fonctionnalité et les caractéristiques morphologiques de l’épithélium alvéolaire natif ont également été explorées.
Résultats
L’étude a montré que la réplication de B.1.1.529 atteignait un titre considérablement plus élevé que WT. Le test TCID59 a révélé que BA.5 avait la capacité de réplication la plus élevée, près de deux à trois unités log de plus que B.1.1.529 et plus de quatre unités log de plus que WT.
De plus, BA.5 a affiché un titre viral maximal de plus de sept unités logarithmiques/mL après 24 heures après l’infection (hpi). L’équipe a trouvé des virions générés par des organoïdes des voies respiratoires inoculés avec BA.5 et B.1.1.529, créant des plaques typiques dans les monocouches VeroE6-TMPRSS2.
Pourtant, aucune des formations de plaque n’était perceptible après l’inoculation du milieu de culture à partir d’organoïdes des voies respiratoires infectés par le WT. En outre, le test de plaque a montré une réplication robuste de BA.5, avec le titre viral le plus élevé de 2,2 unités log de plus que celui de B.1.1.529.
Le titre viral de BA.5 était le plus élevé à 24 hpi, qui a diminué à 72 hpi, indiquant que BA.5 pouvait provoquer une infection productive même avec un MOI inférieur. Par conséquent, l’équipe a infecté des organoïdes des voies respiratoires avec trois souches virales à 0,01 et 0,001 MOI, ce qui a montré que B.1.1.529 et WT se sont répliqués de manière négligeable dans les organoïdes des voies respiratoires après des inoculations de faible MOI. D’autre part, BA.5 répliqué de manière robuste.
Au cours de l’imagerie confocale, l’équipe a noté la formation apparente de syncytium dans les voies respiratoires et les organoïdes nasaux infectés par BA.5. Des corps syncytiaux positifs pour les marqueurs pneumocytes ont été détectés lors de l’autopsie du tissu pulmonaire de patients décédés infectés par le SRAS-CoV-2, ce qui était une caractérisation in vivo de la capacité fusogénique de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2.
Les cellules nucléoprotéiques virales (NP+) peuvent se regrouper dans les monocouches organoïdes infectées par WT- et B.1.1.529, en particulier dans une infection plus active dans les organoïdes nasaux.
Pourtant, les cellules infectées individuelles au sein du cluster affichaient une limite claire marquée par des filaments cellulaires d’actine F. De plus, les syncytia multinucléés NP + caractérisés par une morphologie typique étaient facilement détectables dans les voies respiratoires infectées par BA.5 et les monocouches organoïdes nasales.
Conclusion
Les résultats de l’étude ont montré que BA.5 a révélé une forme physique considérablement améliorée par rapport à une souche WT et à la sous-variante SARS-CoV-2 Omicron B.1.1.529 dans les organoïdes nasaux et respiratoires humains.
Les chercheurs pensent que la principale raison de l’amélioration de la condition physique est la capacité de la protéine de pointe BA.5 à provoquer la formation de syncytium dans les organoïdes nasaux et des voies respiratoires.
Compte tenu de cela, une vaccination intranasale hautement efficace pour déclencher une puissante réponse immunitaire muqueuse, la production d’antiviraux contre le SRAS-CoV-2 et des méthodes thérapeutiques pourraient fournir des techniques efficaces pour freiner la transmission du SRAS-CoV-2.
