La glomérulopathie effondrée (CG) est un type de lésion rénale qui survient dans la glomérulosclérose focale et segmentaire (FSGS). FSGS est une maladie dans laquelle le tissu cicatriciel se développe sur les glomérules dans les reins, qui est une structure déterminante pour filtrer l’urée du sang. La CG peut entraîner une insuffisance rénale terminale.
L’apparition de CG s’est avérée être liée à l’abus de drogues, aux états élevés d’interféron dus au lupus et au traitement de l’hépatite C, et aux infections dues à des virus comme le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-Cov-2), le parvovirus et le VIH. Les personnes ayant un génotype APOL1 à haut risque sont également sujettes à la CG.
Actuellement, la microdissection laser couplée à une étude transcriptomique ou protéomique basée sur des puces à ADN a été utilisée pour étudier la CG. Cependant, l’étude des mécanismes moléculaires ou des changements d’expression génique sous-jacents à la CG est restée difficile à l’aide de ces techniques.
Les avancées réalisées dans le domaine de la transcriptomique spatiale pourraient le permettre. La transcriptomique spatiale aide à comprendre les profils d’expression génique dans les tissus ainsi que leurs schémas de localisation.
Maintenant, une nouvelle étude publiée sur le bioRxiv* Le serveur de scientifiques de l’Université de Washington explore l’utilisation du profilage spatial numérique (DSP) GeoMx de NanoString pour enquêter sur la CG causée par les infections par le VIH et le SRAS-Cov-2.
Sommaire
DSP sur des échantillons de patients a identifié des profils d’expression génique spécifiques à la maladie
La DSP a été réalisée sur des échantillons d’archives fixés au formol et inclus en paraffine (FFPE), et une hybridation in situ d’ARN (ARN-ISH) et une immunohistochimie ont été utilisées pour corroborer les résultats.
Un ensemble de sondes Cancer Transcriptome Atlas a été utilisé dans l’étude pour hybrider les lames contenant des échantillons de tissus. L’étude a inclus trois patients souffrant de CG causée par COVID-19 et trois patients atteints de CG causée par le VIH.
Parmi les patients atteints de la maladie à coronavirus (COVID-19) souffrant de CG, l’un d’eux présentait une microangiopathie thrombotique (MAT), une affection caractérisée par la formation de caillots sanguins dans les petits vaisseaux sanguins du corps.
De plus, trois patients ont été inclus comme témoins. Ils avaient une hématurie qui est une condition où du sang ou des cellules sanguines sont présents dans l’urine. La fonction rénale et l’histologie étaient cependant normales chez ces patients. La DSP a été réalisée sur les patients et des échantillons de contrôle et des profils d’expression génique spécifiques à la maladie distincts et corrélés à l’histologie ont été obtenus, confirmant la faisabilité de cette technique pour des études similaires.
Profilage spatial numérique des glomérules individuels de patients VIH et COVID-19. A) Sections représentatives de glomérules colorées par Jones avec histologie analysée par profilage spatial numérique. HIVAN – néphropathie associée au VIH ; CG – glomérulopathie en déclin ; COVID – maladie associée au SRAS-CoV-2 ; TMA – microangiopathie thrombotique. B) Les sections de biopsie ont été immunocolorées avec des anticorps fluorescents contre les marqueurs indiqués et exemptes de régions d’intérêt (ROI) ont été dessinées autour des glomérules d’intérêt. Les sondes liées ont été libérées et quantifiées par séquençage de nouvelle génération. C) 1852 gènes (lignes) ont été quantifiés à partir de chaque glomérule (colonnes) de n = 3 patients chacun provenant de conditions normales, HIVAN et COVID. D) L’analyse en composantes principales révèle un regroupement serré des profils de transcriptome glomérulaire normaux de 3 patients, mais de grandes différences entre les glomérules des patients HIVAN et COVID. Pour chaque glomérule, le premier numéro indique le patient et le second, l’ID glomérulaire de ce patient. Les glomérules présentant des caractéristiques de glomérulopathie en déclin sont indiqués en italique gras.
Le DSP a présenté un niveau de sensibilité élevé par rapport à la microdissection par capture laser
De plus, les données DSP ont été comparées aux données de microdissection par capture laser. Il a été constaté que CG avait un profil d’expression génique distinct caractérisé par un niveau élevé d’expression de gènes qui sont régulés par le développement et impliqués dans le remodelage de la matrice extracellulaire tissulaire (ECM). De nouveaux profils d’expression génique ont été identifiés dans des glomérules effondrés qui ont également été confirmés par immunohistochimie. La technique DSP présentait des niveaux élevés de sensibilité et de résolution au niveau du glomérule par rapport à la microdissection par capture laser. La DSP a pu identifier des différences dans les profils d’expression génique dans les glomérules appartenant à différents états pathologiques et histologiques.
Le DSP a détecté des profils d’expression génique distincts pour les patients VIH et COVID-19 atteints de CG
Les profils d’expression génique des glomérules de patients infectés par le VIH et infectés par COVID-19 ont également été comparés pour trouver des différences. Bien que la morphologie des glomérules soit similaire dans le cas des patients infectés par le VIH et le COVID-19 souffrant de CG, ils présentaient des profils d’expression génique distincts suggérant que les voies moléculaires sont régulées différemment chez ces patients.
Les glomérules des patients infectés par le VIH ont montré un profil d’expression génique pour une forte réponse à l’interféron, que leurs résultats histologiques aient montré des glomérules normaux ou effondrés. De plus, aucun ARN viral du SRAS-CoV-2 n’a été détecté dans aucun des échantillons de patients COVID-19, ce qui suggère que le SRAS-CoV-2 pourrait ne pas infecter directement les reins, contrairement au cas du VIH, qui infecte directement les cellules rénales. Ainsi, le CG observé chez les patients COVID-19 peut être dû à une blessure indirecte ou à une infection antérieure qui s’est résolue.
Un profil d’expression génique de lésion vasculaire a été décrit pour la première fois pour la MAT
La DSP a également été réalisée sur les glomérules du patient COVID-19 avec TMA. On a également découvert que la CG survenait dans la MAT chez des patients cancéreux recevant des médicaments pour bloquer le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGFA). La TMA due à une lésion rénale causée par COVID-19 n’a pas encore été comprise.
L’hybridation in situ d’ARN (ARN-ISH) des glomérules de patients COVID-19 atteints de TMA et de CG a montré une forte expression de VEGFA dans la région de leurs podocytes (cellules qui entourent la surface du glomérule) et a également montré des expressions plus élevées de transcrits associés à cellules endotheliales. Ceci était absent chez les patients VIH avec CG.
Dans le cas des patients VIH et COVID-19 avec des glomérules non effondrés, les niveaux d’expression de VEGFA se sont avérés faibles. Les résultats de l’ARN-ISH ont été soutenus par les modèles d’expression génique de la DSP. Chez les patients COVID-19 atteints de CG associée à la TMA, un profil d’expression génique distinct a été identifié, ce qui peut être une réponse adaptative aux lésions des vaisseaux sanguins.
Implications de la présente étude
- La technologie DSP peut évoluer en tant que technologie sensible car elle peut être réalisée facilement même sur des sections uniques de tissu FFPE avec un petit nombre de glomérules, ce qui la rend particulièrement utile pour étudier des conditions telles que la CG.
- La DSP peut être réalisée sur un nombre minimum d’échantillons archivés, contrairement aux techniques telles que la microdissection par capture laser causant moins de désagréments aux patients.
- Le profilage de l’expression génique spécifique à une région à l’aide de la DSP est une technologie importante qui améliorera notre compréhension des conditions de la maladie.
L’étude avait des limites comme un petit nombre d’échantillons, un petit nombre de gènes dans l’ensemble de sondes Cancer Transcriptome Atlas, la validation n’a pas pu être effectuée à l’aide de l’ARN-ISH et de l’immunohistochimie dans certains cas, des difficultés à déterminer la causalité.
Malgré ces limitations, l’étude fournit de bonnes preuves pour soutenir la DSP en tant que nouvelle technologie qui fournira une meilleure compréhension des maladies.
*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, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
