L’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) qui a conduit à la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) peut provoquer diverses présentations cliniques allant d’une maladie asymptomatique et bénigne à des résultats critiques, voire mortels. La pathogenèse du COVID-19 est directement associée à la destruction des cellules épithéliales pulmonaires, qui peut être due à la fois à des effets cytopathiques viraux et à une immunopathologie.
Étude: La fusion cellulaire induite par la protéine de pointe SARS-CoV-2 active la voie cGAS-STING et la réponse à l’interféron. Crédit d’image : visuels Cinefootage / Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Une étude précédente sur des personnes décédées du COVID-19 a signalé trois caractéristiques d’une infection critique par le SRAS-CoV-2, notamment la présence d’une thrombose pulmonaire massive, de lésions alvéolaires étendues et de pneumocytes dysmorphiques syncytaux. La syncytie, qui survient en raison de la fusion cellulaire, a également été signalée chez des macaques infectés par le SRAS-CoV-2 et in vitro infections. Ainsi, la fusion cellulaire joue un rôle important dans la pathogénicité du SARS-CoV-2.
La protéine SARS-CoV-2 spike (S) est responsable du déclenchement de la fusion cellulaire. Après clivage de la protéine S, elle s’engage avec le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de surface cellulaire pour la fusion de la membrane virale avec la membrane plasmique de la cellule hôte. Par la suite, l’acide ribonucléique viral (ARN) est libéré dans le cytoplasme de la cellule hôte pour la réplication.
Le SRAS-CoV-2 utilise plusieurs mécanismes pour supprimer la production d’interférons (IFN) au cours des premiers stades de l’infection. Plusieurs études ont montré que l’infection par le SRAS-CoV-2 entraîne la production de faibles quantités d’IFN de type I et de grandes quantités de cytokines inflammatoires, tandis que d’autres ont montré que cette infection peut également entraîner la production de grandes quantités d’IFN. Cela suggère que les cellules peuvent détecter une infection par le SRAS-CoV-2 et monter une réponse IFN, bien que le virus évite certaines voies immunitaires innées.
Les personnes infectées par le SRAS-CoV-2 peuvent bénéficier d’une protection par les IFN, en particulier les IFN de type I et de type III. Cependant, une production prolongée d’IFN peut entraîner une altération de la régénération épithéliale pulmonaire.
La production d’IFN de type I et de type III est induite par la reconnaissance de modèles moléculaires associés aux agents pathogènes par les récepteurs de reconnaissance de modèles (PRR). En tant que virus à ARN, le SRAS-CoV-2 est détecté par des capteurs d’ARN viral, la protéine 5 associée à la différenciation du mélanome (MDA5) et le gène I inductible par l’acide rétinoïque (RIG-I) dans les cellules infectées.
Un nouveau Signalisation scientifique L’étude analyse comment l’activation de la GMP-AMP synthase cyclique cytosolique de la protéine capteur d’ADN (cGAS) et de son stimulateur effecteur en aval des gènes de l’interféron (STING) peut induire une réponse IFN de type I due à une infection par le SRAS-CoV-2.
À propos de l’étude
L’étude actuelle impliquait des tests de fusion cellulaire à médiation par la protéine S, où les cellules cibles étaient chargées sur les cellules du donneur dans un rapport de 1: 1. Par la suite, la fusion cellulaire médiée par la protéine S et la production d’IFN ont été inhibées à l’aide d’agents inhibiteurs tels que l’inhibiteur de furine décanoyl-RVKR-chlorométhyl cétone (RVKR) ou l’inhibiteur lysosomotrope bafilomycine A1 (BaflA1).
Le séquençage a été effectué à l’aide d’ARN viral purifié, suivi d’une analyse des données ARN-seq et d’une analyse de la réaction en chaîne par polymérase quantitative par transcription inverse (RT-qPCR). Cela a été suivi par des dosages de rapporteurs, une analyse d’immunofluorescence, une analyse et une imagerie par transfert Western, ainsi qu’un dosage immuno-enzymatique 2’3′-cGAMP (ELISA). Le virus de la stomatite vésiculeuse compétent pour la réplication (VSV)–SARS-CoV-2 a été utilisé pour confirmer l’effet de l’expression de la protéine S dans les cellules fusionnées.
Résultats de l’étude
La protéine S s’est avérée altérer les transcriptomes cellulaires et induire la transcription de l’IFNβ et du facteur de nécrose tumorale α (TNF-α), ainsi que des gènes stimulés par l’IFN (ISG), y compris la protéine induite par l’ACE2 et l’IFN avec des répétitions tétratricopeptidiques 2 (IFIT2) dans les cellules fusionnées. La protéine S s’est également avérée augmenter la phosphorylation de la sous-unité p65 du facteur nucléaire κB (NF-κB).
En outre, une augmentation de la translocation nucléaire du facteur de régulation IFN 3 (IRF3) du facteur de transcription a été signalée, ainsi qu’un ACE2 plus petit après la fusion cellulaire. La protéine S s’est avérée induire la réponse IFN de type I d’une manière dépendante du temps.
Les mutants de la protéine S avec un site S1/S2 altéré ou un site S2′ altéré étaient résistants au clivage par les protéases. Cependant, la protéine S du SRAS-CoV et les mutants S avec un site S1/S2 altéré pourraient générer des syncytia modestes, tandis que les mutants avec un site S2′ altéré étaient incapables d’induire la fusion. Notamment, l’activation des réponses immunitaires innées n’a pas pu se produire avec les deux mutants S.
La stimulation de l’expression d’IFNβ et de la phosphorylation d’IRF3 et de STING a nécessité l’expression à la fois de cGAS et de STING. La protéine S s’est avérée augmenter la production de 2′3′-cGAMP dans les cellules exprimant cGAS et STING.
Il a été constaté que le renversement du cGAS ou du STING endogène diminue l’expression de l’IFN, ainsi que la phosphorylation de l’IRF3 et du STING. De plus, l’activation de cGAS-STING dépendait du clivage de la protéine S et ne s’est pas produite chez les mutants S où le clivage ne peut pas avoir lieu.
La fusion cellule-cellule a entraîné une augmentation de l’expression de 429 gènes et une diminution de l’expression de 382 gènes. La plupart des gènes accrus étaient associés à la sénescence cellulaire et aux réponses aux dommages à l’ADN (DDR). De plus, la présence de micronoyaux a été observée dans les cellules de fusion induites par S mais pas dans les cellules de fusion exprimant des protéines S mutantes.
Notamment, le cGAS était localisé dans les micronoyaux des cellules fusionnées et était associé à l’activation de l’IRF3. L’expression de la protéine S et la formation de syncytia des cellules infectées ont été confirmées à l’aide du VSV-SARS-CoV-2, qui portait la protéine S du SARS-CoV-2. De plus, une activation du cGAS et des dommages à l’ADN ont été observés lors de l’infection par le VSV-SARS-CoV-2.
conclusion
Pris ensemble, l’étude actuelle suggère que l’infection par le SRAS-CoV-2 entraîne l’activation de cGAS et de STING en raison de la formation de micronoyaux dans la cellule infectée fusionnée. Le cGAS et le STING peuvent ensuite activer les IFN et les cytokines, ce qui aggrave la gravité de la maladie en causant éventuellement des dommages aux cellules épithéliales pulmonaires.[if–>
