Dans une récente étude publiée sur medRxiv* serveur de préimpression, une équipe de chercheurs a caractérisé l’expression des interférons de type 1 et de type 2 (IFN-1 et IFN-2), des gènes stimulés par l’interféron (ISG) et du facteur nucléaire kappa B (NF-κB) dans la partie supérieure voies respiratoires des patients atteints de la maladie à coronavirus légère et sévère 2019 (COVID-19), pour comprendre les réponses immunitaires innées aux infections par le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2).
Sommaire
Arrière plan
Les résultats cliniques graves du COVID-19 sont un effet cumulatif des infections par le SRAS-CoV-2 et de la réponse immunitaire de l’organisme contre le virus, entraînant des dommages cellulaires et un dysfonctionnement systémique.
Les réponses immunitaires précoces à l’infection par le SRAS-CoV-2 et la réplication dans les pneumocytes de type 2 présents sur les alvéoles des voies respiratoires supérieures et inférieures consistent en une sécrétion d’IFN-1 tel que l’interféron alpha-2 (IFNα2) et l’interféron bêta-1 ( IFNβ1), et IFN-2 tel que l’interféron-gamma (IFNγ). Les interférons induisent également l’expression génique des ISG, ce qui produit un état antiviral local.
De plus, lors d’infections par le SRAS-CoV-2, NF-κB assure la médiation de l’expression de chimiokines et de cytokines pro-inflammatoires et active les cellules immunitaires adaptatives et innées. Cependant, les réponses pro-inflammatoires activées par NF-κB peuvent également provoquer des lésions et des dysfonctionnements des tissus et des organes.
Des études suggèrent que les réponses à l’interféron pendant le COVID-19 varient selon la gravité et selon les compartiments anatomiques. Comprendre les différences dans les réponses immunitaires innées lors des infections par le SRAS-CoV-2 pourrait aider à développer des thérapies qui atténuent les dommages et le dysfonctionnement des organes causés par l’infection virale et la réponse pro-inflammatoire qui en résulte.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, du sang et des écouvillons oro- et nasopharyngés ont été prélevés sur des cas hospitalisés (graves) et ambulatoires (légers) à l’Institut national de la santé des États-Unis. Des échantillons sanguins et respiratoires anonymisés provenant d’individus en bonne santé ont été utilisés comme contrôle.
L’acide ribonucléique total (ARN) a été extrait de l’écouvillon et des échantillons de sang. La réaction en chaîne par polymérase numérique des gouttelettes (ddPCR) a été utilisée pour amplifier l’ARN du SRAS-CoV-2 à partir des extraits d’ARN de l’échantillon d’écouvillon. L’ARN extrait des échantillons de sang a été utilisé pour un test NanoString afin de déterminer l’expression de gènes spécifiques. Les expressions moyennes géométriques de 28 ISG et de 11 cibles NF-κB ont été déterminées pour calculer les scores ISG de type 1 à 28 gènes et NF-κB à 11 gènes, respectivement.
Un vecteur d’expression contenant un trimère de protéine de pointe SARS-CoV-2 stabilisé en pré-fusion a été utilisé pour transfecter des cellules FreeStyle293F. La protéine de pointe a ensuite été acquise à partir du surnageant cellulaire à l’aide d’une chromatographie d’exclusion de taille et utilisée pour caractériser les réponses des anticorps par résonance plasmonique de surface.
Des essais de neutralisation par réduction de fluorescence ont été effectués pour détecter les anticorps neutralisants dans les échantillons de sérum. La concentration inhibitrice semi-maximale (IC50) a été déterminée pour chaque échantillon de sérum par régression logistique de chaque série de dilutions.
Résultats
Les résultats ont rapporté des réponses ISG et NF-κB significativement plus élevées dans les voies respiratoires supérieures des patients COVID-19 légers par rapport aux patients atteints de COVID-19 sévère. L’analyse de l’expression génique des ISG a indiqué que les patients COVID-19 légers présentaient une expression accrue de 13 gènes dans les voies respiratoires supérieures par rapport aux cas graves de COVID-19.
Une grande partie des ISG régulés à la hausse avaient des fonctions antivirales ou régulatrices, telles que le ligand de chimiokine à motif CXC 10 (CXCL10), qui recrute des cellules T et des cellules tueuses naturelles présentant le récepteur de chimiokine CXC de type 3 (CXCR3) et coordonne les réponses immunitaires adaptatives dans les premiers stades de l’infection. La diminution de l’expression de CXCL10 dans les voies respiratoires supérieures des patients atteints de COVID-19 sévère diminue les réponses immunitaires précoces, inhibant la clairance des cellules infectées par le virus des voies respiratoires supérieures.
De plus, les cas bénins de COVID-19 présentaient des IFNα2 et IFNγ significativement plus élevés dans les voies respiratoires supérieures que les patients atteints de COVID-19 sévère, ce qui suggère une réponse antivirale précoce qui a empêché la propagation du SRAS-CoV-2 aux voies respiratoires inférieures. En revanche, dans les cas graves de COVID-19, la diminution des réponses IFNα2 et IFNγ a entraîné une augmentation de la charge virale dans les voies respiratoires inférieures en 10 jours.
De plus, une expression accrue du gène IFNβ1 a été observée chez les patients atteints de COVID-19 sévère, suivie d’une expression accrue de la guanosine monophosphate cyclique (GMP)-adénosine monophosphate (AMP) synthase (cGAS) et du stimulateur des gènes de l’interféron (STING), qui a été lié à un dysfonctionnement endothélial. Les échantillons des voies respiratoires inférieures des patients atteints de COVID-19 sévère ont également présenté des réponses NF-κB accrues par rapport aux voies respiratoires supérieures et aux échantillons de sang pendant le pic d’infection.
conclusion
Dans l’ensemble, les résultats ont indiqué des réponses altérées à l’interféron dans les voies respiratoires supérieures pendant les premiers stades des infections par le SRAS-CoV-2, suivies de fortes réponses pro-inflammatoires telles que des réponses accrues de NF-κB dans les voies respiratoires inférieures pendant les stades de pointe de la maladie. l’infection, contribuent à la pathogenèse du COVID-19 sévère.
*Avis important
medRxiv 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.
