Parmi les diverses maladies virales, deux des virus les plus répandus qui ont affecté des millions de vies sont le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et le virus de l’immunodéficience humaine-1 (VIH-1). La maladie à coronavirus actuelle 2019 (COVID-19), causée par le SRAS-CoV-2, a infecté plus de 319 millions de personnes et fait plus de 5,52 millions de morts dans le monde. Selon un rapport actuel du Programme commun des Nations Unies sur le VIH/sida (ONUSIDA), plus de 38 millions ples gens vivent wavec HIV-1 (PVVIH), et plus de 36 millions de décès liés au sida sont survenus depuis le début de l’épidémie de sida.
Étude : Un atlas unicellulaire révèle des réponses immunitaires et un métabolisme partagés et distincts lors des infections par le SRAS-CoV-2 et le VIH-1. Crédit d’image : Design_Cells / Shutterstock
Sommaire
SRAS-CoV-2 et VIH-1
Des études ont montré que le SRAS-CoV-2 et le VIH-1 sont des virus à ARN et ont des taux de mutation plus élevés que les virus à ADN. Bien que les deux virus aient été caractérisés comme hautement virulents, le mode de progression de la maladie diffère considérablement. Par exemple, dans le cas du SRAS-CoV-2, la mortalité et la morbidité peuvent être observées quelques jours après l’infection, alors que pour l’infection par le VIH-1, cela prend des mois ou des années. De plus, dans l’infection par le SRAS-CoV-2, des anticorps neutralisants sont générés rapidement après l’infection, mais avec les PVVIH, les anticorps mettent de nombreuses années à se développer.
Les scientifiques ont rapporté que les PVVIH dont le système immunitaire est affaibli les rendent sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2. De plus, ce groupe a présenté des réponses sous-optimales à la vaccination contre le SRAS-CoV-2. Par conséquent, un profilage immunitaire complet des infections par le SRAS-CoV-2 et le VIH-1 permettrait d’élucider le mécanisme de progression de la maladie, ce qui pourrait guider les chercheurs dans la découverte de nouvelles thérapies.
De nombreux patients COVID-19 atteints d’une infection grave produisent des niveaux élevés de cytokines et de chimiokines inflammatoires, telles que l’IL-6, l’IL-10, le TNF-α, l’IFN-γ et l’IP-10. De même, ces cytokines sont également libérées lors d’une infection aiguë par le VIH-1 et peuvent persister si elles ne sont pas traitées. Différents types de cellules immunitaires entraînent des réponses inflammatoires lors d’une infection virale.
La distribution et les fonctions spécifiques au type de cellules de différentes cellules immunitaires, telles que les cellules T, les cellules B, les macrophages, les cellules tueuses naturelles, les cellules dendritiques, les monocytes, diffèrent selon les infections, les stades de progression de la maladie et les conditions.
Méthode de séquençage d’ARN unicellulaire
Le séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq) a été largement utilisé pour comprendre l’hétérogénéité au sein des sous-ensembles de cellules immunitaires. Cette méthode de séquençage fournit une annotation très précise des cellules individuelles. Il est devenu un outil puissant pour élucider les interactions cellule-cellule complexes et comprendre la dynamique des sous-populations avec une résolution unicellulaire.
Les scientifiques ont indiqué qu’il n’y a pas beaucoup de preuves disponibles concernant les populations de cellules immunitaires pendant les infections au VIH-1 et au COVID-19 au niveau unicellulaire. Bien que plusieurs atlas scRNA-seq aient été développés sur COVID-19, ils diffèrent considérablement en termes de granularité et de marqueurs utilisés pour l’annotation. Peu d’études de profilage du VIH-1 scRNA-seq sont disponibles qui soient comparables à l’infection au COVID-19.
Une nouvelle étude
Une nouvelle étude, publiée sur le bioRxiv*preprint server, a développé un atlas unicellulaire qui présente les réponses immunitaires et le métabolisme partagés et distincts suite aux infections par le SRAS-CoV-2 et le VIH-1.
Les chercheurs de l’Université de Chicago et de l’Université Northwestern ont utilisé la transcriptomique unicellulaire pour comparer systématiquement les données de scRNA-seq de 115 272 cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) obtenues à partir de sept COVID-19, neuf VIH-1 et trois patients en bonne santé. Ainsi, ils ont produit un atlas cellulaire unifié de haute qualité du paysage immunitaire en combinant les avantages des trois méthodes pour annoter les données scRNA-seq qui incluent le transfert d’étiquettes basé sur la corrélation de profil moléculaire, l’annotation manuelle et l’apprentissage en profondeur. classification.
L’atlas nouvellement développé a permis aux scientifiques de comparer les caractéristiques phénotypiques et les voies de régulation des principales cellules immunitaires. Ils ont signalé des signatures communes d’inflammation, c’est-à-dire la signalisation médiée par l’IFN-I et les cytokines, ainsi qu’une fonction mitochondriale erronée dans le COVID-19 et le VIH-1. Cependant, la différence entre le COVID-19 et le VIH-1 a été trouvée en termes de diversité des anticorps, de signalisation cellulaire, de signalisation IFN-I et de fonction métabolique. Par exemple, la réponse des cytokines par la signalisation IL-2, IL-4 et IL-20 s’est avérée plus importante chez les patients COVID-19 par rapport aux patients VIH-1 qui affichaient des niveaux élevés de signalisation NF-kB.
Les chercheurs ont identifié 27 types de cellules différents, dont cinq sous-ensembles de cellules B, deux sous-ensembles de cellules dendritiques, quatre sous-ensembles de monocytes, sept sous-ensembles de cellules T CD4+, huit sous-ensembles de cellules T CD8+ et un sous-ensemble de cellules tueuses naturelles, après les infections au COVID-19 et au VIH-1 . Cependant, les types et les fréquences des communications cellulaires entre les cellules immunitaires différaient considérablement entre les patients COVID-19 et VIH-1. Les auteurs ont signalé le développement d’interactions inhibitrices médiées par CTLA4 et HAVCR2 qui étaient propres aux patients COVID-19. Conformément aux rapports précédents, une réponse immunitaire humorale robuste a été trouvée chez les patients COVID-19 et VIH-1. De plus, il a été rapporté que la signalisation IFN-I était étroitement liée à l’infection par le VIH-1 et le COVID-19, ce qui favorise les fonctions cellulaires essentielles telles que la signalisation cellulaire, la motilité et la sécrétion de cytokines. Les auteurs ont signalé une diminution de la phosphorylation oxydative mitochondriale (OXPHOS) et de la biogenèse des ribosomes en réponse à la fois au SRAS-CoV-2 et à l’infection par le VIH-1.
Conclusion
L’étude actuelle a offert une ressource indispensable pour comprendre les différences pathophysiologiques entre COVID-19 et HIV-1. Il a révélé que le répertoire d’anticorps anti-VIH-1 était beaucoup moins diversifié que le répertoire d’anticorps COVID-19. L’un des avantages de la cartographie du répertoire est qu’elle aide les chercheurs à localiser des combinaisons à haute fréquence et qui se chevauchent dans des séquences, ce qui pourrait inspirer des thérapies à base d’anticorps pour traiter les patients comorbides. Les auteurs sont optimistes que cette étude aidera à développer de nouvelles cibles moléculaires pour le traitement de ces maladies.
*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.
