Dans une récente étude publiée dans la revue Science Médecine translationnelleles chercheurs ont caractérisé les conséquences pulmonaires à long terme de l’infection par la souche adaptée à la souris (MA10) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS‐CoV‐2) chez des souris de laboratoire BALB/c.
Étude : L’infection par le SRAS-CoV-2 produit un dysfonctionnement épithélial pulmonaire chronique et des cellules immunitaires avec fibrose chez la souris. Crédit d’image : eamesBot / Shutterstock
Sommaire
Arrière plan
En raison d’un manque d’échantillons de tissus longitudinaux, la base mécaniste des séquelles post-aiguës des anomalies pulmonaires liées au SRAS-CoV-2 (PASC) est à peine comprise. De plus, on sait peu de choses sur les mécanismes sous-jacents régissant la pneumonie active chronique non virale (PAC) ou la fibrose pulmonaire (PF) chez l’homme, fournissant des feuilles de route incomplètes pour les études de la pathogenèse pulmonaire du SRAS-CoV-2. Ici, il convient également de noter que les échantillons d’autopsie humaine sont hétérogènes et ne décrivent la maladie qu’à un moment précis. Par conséquent, ils n’élucident pas la pathogenèse de la maladie pulmonaire post-SRAS-CoV-2.
Les souris infectées par MA10 souffrent d’un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) similaire à l’homme. Par conséquent, les souris BALB/c présentent une opportunité d’étudier la pathogenèse du PASC des phases aiguës aux phases de récupération clinique. De plus, ce modèle murin facilite les tests de contre-mesures pour améliorer le PASC. Des études antérieures n’ont pas non plus décrit de phénotypes de maladie de type PASC dans les poumons après l’élimination du virus.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont inoculé 103 unités de formation de plaques (PFU) de SARS-CoV-2 MA10 chez des souris BALB/c femelles âgées d’un an pour induire une maladie aiguë sévère. De même, ils ont inoculé à des souris âgées de 10 semaines un inoculum plus élevé de MA10 (104 PFU) pour induire une sévérité similaire de la maladie.
Conformément aux recommandations pour diagnostiquer différentes phases de COVID-19 chez l’homme, l’équipe a autopsié ces souris à deux, sept, 15, 30, 60 et 120 jours après l’infection (dpi). Ils ont utilisé les échantillons récupérés pour les analyses de l’étude.
L’équipe a utilisé des méthodes virologiques et histologiques complémentaires pour évaluer les lésions pulmonaires chez les souris survivantes. En outre, ils ont utilisé le profilage spatial numérique (DSP) pour identifier les profils de transcription pendant les phases aiguës et chroniques de la maladie afin de caractériser les dommages et la réparation des tissus chez les souris et les humains. L’équipe a complété ces techniques par l’immunohistochimie (IHC) et la tomodensitométrie (TDM). Ils ont également utilisé l’hybridation in situ de l’acide ribonucléique (ARN-ISH) pour valider les données obtenues à partir des analyses DSP. Enfin, ils ont étudié des mesures pour identifier les biomarqueurs précoces pour identifier le PASC et évalué les contre-mesures pour prévenir les maladies pulmonaires pendant le PASC.
Résultats de l’étude
Les souris plus âgées qui ont survécu à l’infection MA10 ont éliminé l’infection de 15 dpi. Comme les humains, ils avaient des épithéliums pulmonaires endommagés qui se sont transformés en lésions pulmonaires persistantes, et le micro-CT a également révélé des opacités sous-pleurales et une fibrose.
Les lésions étaient hétérogènes et variaient en sévérité entre 30 et 120 dpi. De plus, ces souris présentaient des cellules épithéliales alvéolaires de type II (AT2) anormalement réparatrices et des macrophages interstitiels, ainsi que des lésions pulmonaires persistantes. Dans les régions sous-pleurales, ils ont présenté une prolifération de myofibroblastes, des cellules lymphoïdes accumulées et du collagène interstitiel déposé.
L’infection par le SRAS-CoV-2 MA10 provoque des lésions pulmonaires chez les souris âgées survivantes. Des souris BALB/c femelles âgées d’un an ont été infectées par 103 PFU SARS-CoV-2 MA10 (n = 74) ou PBS (n = 24) et surveillées pour (A) le pourcentage de poids de départ et (B) la survie. (C) Les titres pulmonaires de virus infectieux log transformés ont été dosés aux points de temps indiqués. La ligne pointillée représente LOD. Les échantillons non détectés sont tracés à la moitié de la LOD. (D à F) La fonction pulmonaire a été évaluée par pléthysmographie du corps entier pour (D) PenH, (E) Rpef et (F) EF50. (G) L’analyse histopathologique des poumons aux moments indiqués est indiquée. H&E indique une coloration à l’hématoxyline et à l’éosine. SMA indique l’immunohistochimie de marquage DAB (marron) pour l’actine musculaire lisse α. La coloration Picrosirius Red (rose-rouge vif) met en évidence les fibres de collagène. Les barres d’échelle d’image représentent 1000 μm pour un faible grossissement et 100 μm pour les images 400X. (H) Le score d’incidence de la maladie est indiqué pour les points temporels indiqués : 0 = 0 % de la surface totale de la section examinée, 1 = moins de 5 % ; 2 = 6 à 10 % ; 3 = 11 à 50 % ; 4 = 51 à 95 % ; 5 = supérieur à 95 %. Les graphiques représentent les individus autopsiés à chaque point de temps (C et H), avec la valeur moyenne pour chaque traitement et les barres d’erreur représentant l’erreur standard de la moyenne. Les animaux infectés simulés sont représentés par des cercles noirs ouverts et les animaux infectés par le SARS-CoV-2 MA10 sont représentés par des cercles rouges fermés.
Ces souris présentaient également des niveaux élevés de plusieurs cytokines pro-inflammatoires et pro-fibrotiques. Ceux-ci comprenaient l’interleukine-1Beta (IL-1β), l’IL-33, l’IL-17A, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α), le facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages (GM-CSF) et le facteur de croissance tumorale bêta ( TGF-β).
Bien que la plupart des cytokines soient revenues à leurs niveaux normaux à 30 dpi, les régions fibrotiques sous-pleurales ont présenté une régulation à la hausse prolongée de la signalisation TGF-β, comme observé pendant le DSP et l’ARN-ISH. Des études antérieures ont observé des caractéristiques cellulaires et fibrotiques hétérogènes similaires dans les régions sous-pleurales de patients COVID-19 à un stade avancé.
L’infection dans les bronchioles, en particulier dans les régions sous-pleurales, a fourni des indices sur l’étiologie de la réponse CAP/PF alvéolaire à un stade avancé. Malgré des infections similaires, les bronchioles ont été réparées sans aucun signe de séquelles fibrotiques. Selon toute probabilité, les réponses ISG spécifiques aux tissus ont protégé les bronchioles de ce destin indésirable.
De plus, CD4+ et CD8+ Les populations de lymphocytes T ont augmenté dans les zones des poumons de souris atteintes du SRAS-CoV-2, et les agrégations lymphoïdes périphériques ont caractérisé la maladie chronique. Conformément aux études humaines, les données DSP et de cytométrie en flux ont confirmé l’expansion de la population de macrophages interstitiels. Plus important encore, les données de l’étude ont confirmé que les cellules transitionnelles défectueuses pour la réplication et pro-inflammatoires, y compris l’intermédiaire de différenciation alvéolaire (ADI)/les progéniteurs transitoires associés aux dommages (DATP)/l’état cellulaire transitionnel pré-AT1 (PATS) émergent tôt après le SRAS-CoV -2 infection et persiste avec une inflammation continue et un échec de la réparation.
Les auteurs ont d’abord observé ces cellules à deux dpi chez les animaux de test, et elles ont persisté jusqu’à 30 dpi dans des régions alvéolaires malades mais pas morphologiquement intactes. Des études histologiques ont mis en évidence l’activation des voies de la matrice extracellulaire liées aux cellules ADI/DATP/PATS dans les zones sous-pleurales.
Le traitement précoce au molnupiravir a affaibli le PASC chronique dans le modèle de souris SARS-CoV-2 MA10. De même, l’administration précoce d’un antiviral à action directe, le nintedanib, a également émoussé les réponses fibrotiques maximales au SRAS-CoV-2 entre sept et 15 dpi. Cependant, des études supplémentaires pourraient confirmer ces résultats et évaluer d’autres médicaments anti-fibrotiques pour les traitements PASC.
conclusion
Dans l’ensemble, l’étude actuelle a modélisé le SRAS-CoV-2 chronique pour aider à étudier longitudinalement les voies moléculaires médiant les séquelles pulmonaires à long terme du COVID-19 afin d’évaluer les traitements du PASC humain. Les résultats de l’étude ont également fourni des indices sur le rôle de la génétique de l’hôte dans la définition des résultats du PASC. En ce qui concerne les contre-mesures, le modèle SARS-CoV-2 MA10 pourrait aider à tester rapidement des agents susceptibles de contrer les effets pulmonaires CAP/PF du COVID-19 lors d’essais cliniques plus longs.
