Une équipe de scientifiques australiens et brésiliens a récemment étudié l’implication des cellules endothéliales dans la pathogenèse de l’infection par le coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère. L’étude révèle que les cellules endothéliales sont moins sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2 à moins qu’il n’y ait une charge virale élevée dans le sang ou une infection basolatérale épithéliale. Cependant, ces cellules peuvent contribuer de manière significative à la pathogenèse du SRAS-CoV-2 en induisant des réponses pro-inflammatoires. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de pré-impression.
Sommaire
Fond
Le SRAS-CoV-2, l’agent pathogène causal de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), s’est avéré causer de graves complications pulmonaires et cardiovasculaires, en particulier chez les personnes sensibles. Étant un virus respiratoire, le SRAS-CoV-2 attaque principalement les cellules épithéliales pulmonaires avant de rencontrer les cellules endothéliales pulmonaires. Dans le cadre des pathologies cardiovasculaires liées au COVID-19, certaines études d’autopsie ont indiqué la présence d’ARN viral dans le réseau vasculaire de nombreux organes, alors que certaines études n’ont pas montré d’infection endothéliale directe par le SRAS-CoV-2.
Parce que les cellules endothéliales sont connues pour exprimer l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), qui est le récepteur de la cellule hôte pour l’entrée du SARS-CoV-2, il est théoriquement possible d’induire une infection endothéliale par le SRAS-CoV-2. Un nombre croissant de preuves suggère que la perturbation induite par l’infection par le SRAS-CoV-2 de la barrière épithéliale pulmonaire peut entraîner une infection endothéliale directe via le côté basolatéral de la couche épithéliale, qui est située à côté de la couche endothéliale pulmonaire.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques visent à déterminer si les pathologies vasculaires liées au COVID-19 sont causées par une infection endothéliale directe ou une activation induite par l’inflammation de l’endothélium.
Étudier le design
Étudier les altérations induites par le SRAS-CoV-2 dans les cellules endothéliales in vivo, les scientifiques ont prélevé des échantillons de tissu pulmonaire de 10 patients décédés de COVID-19 et colorés pour l’ARNm de pointe du SRAS-CoV-2. De plus, ils ont mené une série de in vitro études utilisant des cellules endothéliales humaines primaires et un modèle expérimental de la barrière cellulaire épithéliale-endothéliale pulmonaire pour évaluer la pathogenèse du SRAS-CoV-2.
Observations importantes
Selon le in vivo résultats, aucun ARNm de pointe n’a été détecté dans les tissus pulmonaires. Cela indique que le SRAS-CoV-2 n’infecte pas directement les cellules endothéliales pulmonaires. De plus, les conclusions du in vitro Les expérimentations ont révélé que les cellules endothéliales humaines primaires exprimaient les ARNm de l’ACE2 et du TMPRSS2 (protéase de la cellule hôte requise pour l’amorçage des pics) et que les niveaux d’expressions étaient comparables à ceux observés dans la lignée cellulaire épithéliale humaine (Calu-3). Cependant, au niveau des protéines, des expressions significativement réduites de ACE2 et TMPRSS2 ont été observées dans les cellules endothéliales par rapport à celles des cellules épithéliales. Ces observations indiquent que par rapport aux cellules épithéliales, les cellules endothéliales sont moins sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2 en raison des niveaux d’expression inférieurs d’ACE2 et de TMPRSS2.
Pour étudier davantage la possibilité d’une infection endothéliale, les scientifiques ont infecté expérimentalement des cellules endothéliales primaires avec le SRAS-CoV-2 soit apicalement, soit basolatéralement. Une infection apicale se produit lorsque le virus est présent dans la circulation sanguine, et une infection basolatérale se produit lorsque le virus est présent dans la surface basolatérale de la couche épithéliale adjacente. Cependant, dans les deux conditions d’infection, ils n’ont détecté aucun signe de réplication virale dans ces cellules. De plus, ils n’ont pas réussi à détecter la protéine nucléaire du SRAS-CoV-2 dans ces cellules. Surtout, aucune altération morphologique considérable n’a été observée dans les cellules endothéliales après une infection par le SRAS-CoV-2.
En augmentant la quantité de SRAS-CoV-2 pour l’infection expérimentale, ils ont remarqué une expression significativement accrue de la protéine nucléaire virale dans les cellules endothéliales. Cependant, la réplication virale n’a pas été détectée. Ces observations indiquent que bien que le SRAS-CoV-2 puisse pénétrer dans les cellules endothéliales lorsqu’il est présent à des concentrations élevées, il ne peut pas se répliquer pour induire une infection productive.
Pour étudier les réponses inflammatoires des cellules endothéliales infectées par le SRAS-CoV-2, ils ont mesuré l’expression de la molécule d’adhésion intercellulaire 1, qui est connu pour être induit dans les cellules endothéliales en réponse à une inflammation. En outre, ils ont évalué si les cellules endothéliales infectées sécrètent des cytokines pro-inflammatoires. En effectuant une coloration par immunofluorescence et des dosages biochimiques, ils ont observé une expression accrue de la molécule d’adhésion intercellulaire 1 et une sécrétion robuste d’interleukine 6 (IL-6) dans les cellules endothéliales infectées par le SRAS-CoV-2 à l’apex ou au basolatéral. Ces observations indiquent que, bien que provoquant une infection avortée, le SRAS-CoV-2 peut induire des réponses inflammatoires dans les cellules endothéliales.
En infectant un modèle de co-culture plus réaliste de la barrière épithéliale-endothéliale pulmonaire avec le SRAS-CoV-2, ils ont observé que contrairement aux cellules épithéliales, qui présentaient clairement les signes d’infection, les cellules endothéliales ne parvenaient pas à exprimer la protéine nucléaire virale ou l’ARN lors de l’infection. . Avec une analyse plus approfondie, ils ont observé que les cellules endothéliales répondaient à l’infection dans les cellules épithéliales voisines en induisant la sécrétion de médiateurs pro-inflammatoires.
Importance de l’étude
L’étude révèle que les cellules endothéliales ne sont sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2 que lorsque le virus est présent dans la surface épithéliale basolatérale voisine ou lorsqu’il est présent dans la circulation en quantité significativement élevée. Même si le SRAS-CoV-2 pénètre dans les cellules endothéliales, l’infection n’est associée qu’à des réponses inflammatoires et non à une amplification virale.
*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 / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
