Dans un article récent publié dans bioRxiv* serveur, les chercheurs ont utilisé un modèle animal préclinique pour étudier les mécanismes physiopathologiques précoces potentiellement sous-jacents aux séquelles post-aiguës de l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) (PASC), en particulier ses symptômes neurologiques.
*Avis important: bioRxiv 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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
Ces informations pourraient éclairer les interventions thérapeutiques nécessaires pour réduire le fardeau du PASC.
Sommaire
Arrière-plan
Le PASC, une maladie multisystémique survenant plusieurs semaines après une infection aiguë par le SRAS-CoV-2, affecte le cerveau, entraînant une altération de la neurocognition, des troubles psychiatriques et des dysfonctionnements olfactifs. Ces symptômes neurologiques touchent de nombreuses personnes et nuisent à leurs capacités de travail.
Les primates non humains, tels que les singes verts d’Afrique (AGM) et les macaques rhésus indiens (RM), sont sensibles au SRAS-CoV-2, bien qu’avec des variations spécifiques à l’espèce en termes de prédisposition aux infections et d’évolution de la maladie.
Ainsi, ils semblent appropriés pour étudier la pathogenèse du PASC après la guérison clinique de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
L’acide ribonucléique (ARN) du SRAS-CoV-2 a été découvert dans les tissus cérébraux de patients décédés à cause du COVID-19. Il a été postulé que les cellules cérébrales exprimant l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et la sérine protéase transmembranaire 2 (TMPRSS2) constituent une voie d’entrée pour le SRAS-CoV-2 envahissant le système nerveux central (SNC).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué la persistance de l’ARN du SRAS-CoV-2 dans le SNC à l’aide d’un ARN sur place approche d’hybridation en conjonction avec une sonde hautement spécifique pour l’ARN messager (ARNm) du SRAS-CoV-2.
À cette fin, ils ont d’abord inoculé à quatre singes verts d’Afrique (âgés de 16 ans) et à quatre macaques rhésus (âgés de 13 à 15 ans) l’isolat SARS-CoV-2 USA-WA1/2020, soit par aérosol à petites particules, soit par d’autres voies.
Le dosage pour le premier était de 1 x 104 unités formant plaque (PFU) et pour les inoculations orales, nasales, intratrachéales et conjonctivales était de 4 x 106 PFU.
L’équipe a autopsié les animaux d’essai infectés par le SRAS-CoV-2 pour collecter des tissus du cortex piriforme/amygdale et de l’épithélium olfactif pour une analyse plus approfondie. L’épithélium olfactif peut être particulièrement sujet à l’invasion du SRAS-CoV-2 en raison de sa localisation neuroanatomique.
L’épithélium olfactif transmet les informations liées aux odeurs au cortex piriforme pour traitement, une zone du cerveau reliée réciproquement à des régions du cerveau telles que l’amygdale jouant un rôle clé dans le traitement émotionnel et la fonction cognitive. Par conséquent, les caractéristiques de l’épithélium olfactif et du cortex piriforme/amygdale peuvent être importantes dans le PASC et ses premiers symptômes physiopathologiques.
En outre, l’équipe a étudié les péricytes, des cellules cérébrales qui co-expriment ACE2 et TMPRSS28, en émettant l’hypothèse que le SRAS-CoV-2 pénètre dans le SNC par ces cellules et persiste même dans le cerveau des singes cliniquement récupérés.
Plus précisément, ils ont utilisé RNAscope pour étudier l’expression d’ACE2 et de TMPRSS2 dans le cortex/amygdale piriforme de macaques rhésus cliniquement récupérés et de type sauvage.
Ensuite, ils ont double-marqué (avec une sonde fluorescente) les tissus dérivés du cortex piriforme/amygdale pour l’ARNm du SRAS-CoV-2 et le récepteur bêta du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGFRβ). Ce dernier est un biomarqueur exclusivement exprimé par les péricytes du cerveau adulte. Cela les a aidés à visualiser directement chaque transcription d’ARNm du SRAS-CoV-2 dans le cerveau, représentée par un motif de coloration à un seul point.
Enfin, l’équipe a utilisé des approches statistiques avancées, notamment des analyses de régression, pour évaluer si les charges virales et le phénotype clinique aigu de la maladie étaient associés au nombre total de transcrits d’ARNm du SRAS-CoV-2 et indiquaient une infection cérébrale chronique.
Résultats
Les auteurs ont détecté des niveaux élevés d’ARN du SRAS-CoV-2 dans des échantillons provenant d’écouvillons muqueux et de brosses bronchiques chez les singes verts d’Afrique et les macaques rhésus. Les effets de dose ou les différences spécifiques aux espèces étaient statistiquement non significatifs.
GM1 et GM2 ont développé un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) et les chercheurs ont dû les euthanasier. Les deux singes verts d’Afrique restants et quatre macaques rhésus se sont toutefois rétablis cliniquement de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Ils avaient une charge virale indétectable et aucune pathologie clinique à la fin de la fenêtre d’expérimentation, c’est-à-dire 21 à 28 jours après l’infection. Ces résultats ont confirmé qu’un modèle de primate non humain est apte à étudier les premiers changements physiopathologiques se produisant au cours d’une infection post-aiguë par le PASC par le SRAS-CoV-2.
Les primates non humains de type sauvage et inoculés par le SRAS-CoV-2 ont fortement exprimé ACE2 et TMPRSS2 dans leur cortex/amygdale piriforme, comme indiqué dans de nombreuses études précédentes. L’inoculation du SRAS-CoV-2 a cependant nettement réduit leur expression.
La régulation négative de l’ACE2 a entraîné une exacerbation des réponses inflammatoires. Cependant, les implications physiologiques de la régulation négative de TMPRSS2 dans le SNC nécessitent des études plus approfondies.
Les auteurs ont détecté un ARNm abondant du SRAS-CoV-2 dans le cortex piriforme/amygdale de primates non humains cliniquement récupérés, mais pas chez les non-primates de type sauvage.
Notamment, ils ont également trouvé l’ARNm du SRAS-CoV-2 dans l’épithélium olfactif, mais à des niveaux beaucoup plus faibles que dans le cortex piriforme/amygdale. Ces observations favorisent en outre la notion selon laquelle le SRAS-CoV-2 persiste dans le SNC.
Curieusement, les péricytes hébergent le SRAS-CoV-2 dans le SNC même après une guérison clinique complète, une observation qui favorise les découvertes antérieures réalisées à l’aide d’organoïdes corticaux.
Ainsi, l’invasion des péricytes par le SRAS-CoV-2 pourrait être l’une des causes des manifestations neurologiques du COVID-19, notamment des réductions du flux sanguin et une inflammation. L’ARNm du SRAS-CoV-2 et le PDGFRβ ont tous deux présenté une colocalisation élevée chez tous les singes verts africains et les macaques rhésus.
De plus, les auteurs n’ont noté aucune association significative entre les charges virales, les scores d’évaluation clinique, les scores histopathologiques pulmonaires et les ARNm du SRAS-CoV-2 dans le cortex piriforme, ce qui implique que le COVID-19 aigu n’est pas un prédicteur de l’étendue du SRAS. -Invasion de l’ARNm du CoV-2 dans le SNC.
Conclusions
Pour résumer, dans cette étude, les chercheurs ont identifié deux mécanismes physiopathologiques sous-jacents au PASC. Premièrement, ils ont noté que les infections par le SRAS-CoV-2 régulaient négativement l’ARNm d’ACE2 et de TMPRSS2 dans le cortex piriforme.
Deuxièmement, l’ARNm du SRAS-CoV-2 a persisté dans les péricytes cérébraux des primates cliniquement récupérés d’une infection aiguë par le SRAS-CoV-2.
Ainsi, les interventions visant à réguler négativement l’expression d’ACE2/TMPRSS2 et l’invasion des péricytes dans le SNC pourraient aider à réduire efficacement la pathologie PASC.
Cependant, plus important encore, d’autres études devraient étudier les effets à long terme de l’infection par le SRAS-CoV-2 sur le SNC au-delà de 28 jours après l’infection.
*Avis important: bioRxiv 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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
