Dans une étude récente publiée dans PNASles chercheurs ont élucidé les perturbations immunologiques et génétiques chez les patients atteints de la maladie à long coronavirus (COVID) atteints de fibrose pulmonaire.
Sommaire
Arrière-plan
Long COVID présente un éventail de manifestations cliniques, parmi lesquelles la fibrose pulmonaire est parmi les plus graves. Des études ont rapporté une expression élevée de la grappe de différenciation 47 (CD47), interleukine-6 (IL-6), et le Jun proto-oncogène, Sous-unité du facteur de transcription AP-1 (JUIN) expression chez les patients atteints de fibrose pulmonaire induite par COVID 2019 (COVID-19). Cependant, les mécanismes physiopathologiques exacts du développement de la fibrose pulmonaire chez les patients COVID de longue durée ne sont pas clairs.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont modélisé la fibrose pulmonaire dans le long COVID et ont profilé les réponses immunologiques à l’aide de souris JUN par cytométrie de masse unicellulaire.
L’équipe a analysé les profils transcriptomiques unicellulaires des tissus pulmonaires infectés par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) pour détecter les médiateurs immunologiques innés de la fibrose pulmonaire induite par le COVID. À l’aide de la spectrométrie de masse et d’analyses histopathologiques, les altérations immunologiques innées concernant la progression de la fibrose pulmonaire ont été évaluées.
Les tissus pulmonaires des groupes de patients publiés dans GEO GSE122960, GSE149878, GSE158127 et GSE163919 ont été analysés. Un total de 251 612 transcriptomes unicellulaires de cinq patients COVID longs et de 20 témoins ont été analysés à l’aide d’une approximation et d’une projection multiples uniformes (UMAP), et l’expression différentielle des gènes entre les deux groupes a été évaluée.
Des biomarqueurs différentiellement exprimés dans l’analyse de séquençage d’acide ribonucléique unicellulaire (scRNA-seq) ont été validés par des analyses d’immunofluorescence de longs tissus pulmonaires COVID avec des marqueurs COVID-19. Les marqueurs d’immunofluorescence comprenaient la protéine de la nucléocapside (N) du SRAS-CoV-2, l’élastase des neutrophiles (NE), le CD3, le CD11b, le CD20, le CD31, le CD68, le facteur de terminaison de transcription 1 (TTF-1), le collagène I, la mésothéline, la protéine spécifique aux fibroblastes -1 (FSP-1) et l’actine des muscles lisses (SMA).
Pour récapituler la physiopathologie de la fibrose pulmonaire dans le long COVID, l’équipe a généré un modèle murin qui a développé une fibrose pulmonaire en réponse à la transduction du pseudotype SARS-CoV-2. En outre, l’efficacité thérapeutique de l’inhibition de l’IL-6/CD47 dans la gestion de la fibrose pulmonaire post-COVID-19 a été évaluée dans le modèle murin humanisé SARS-CoV-2-positif.
Résultats
L’activation immunologique chronique rappelait les conditions post-COVID-19 ou la longue COVID chez l’homme, caractérisée par des niveaux élevés d’IL-6, de CD47 et de JUN phosphorylé (pJUN), en corrélation avec la gravité de la fibrose pulmonaire et le nombre de pathogènes fibroblastes. Le traitement ultérieur de souris humanisées atteintes de fibrose pulmonaire induite par le COVID-19, par inhibition combinée de la fibrose et de l’inflammation, a éliminé la fibrose, rétablissant l’équilibre immunologique inné.
Les découvertes ont indiqué que les inhibiteurs de CD47/IL-6 pourraient traiter la fibrose pulmonaire parmi les longs patients de COVID. Les neutrophiles matures et les macrophages de type alvéolaire dérivés de monocytes (MoAM) étaient nettement élevés avec une plus grande expression d’IL-6 dans les tissus SARS-CoV-2-positifs. COVID-19 a modulé les signatures génétiques profibrotiques, y compris CD47 et JUN, parmi les fibroblastes. Dans les tissus de fibrose pulmonaire, des niveaux élevés de CD68 et de CD163, indiquant des macrophages profibrotiques, et des niveaux élevés de myéloperoxydase et de CD15, indiquant des neutrophiles activés, ont été observés dans les zones fibrotiques riches en collagène.
Chez l’homme, la fibrose pulmonaire pathogène en phase post-aiguë de COVID-19 a été récapitulée dans le modèle murin de fibrose pulmonaire induite par COVID-19 et le modèle d’organe pulmonaire humain. Le nombre de globules blancs, comprenant les neutrophiles, les lymphocytes T et les macrophages, a été considérablement modifié dans les tissus pulmonaires et les fibroblastes de patients atteints de long COVID présentant une fibrose pulmonaire, une bronchiolisation alvéolaire et une expansion des tissus interstitiels induite par la fibrose.
Les résultats ont indiqué que le compartiment leucocytaire des macrophages est particulièrement affecté par le long COVID, avec la perte de la majorité des macrophages pulmonaires et la différenciation des monocytes en macrophages alvéolaires au cours de la fibrose pulmonaire. L’équipe a observé l’enrichissement de la protéine activatrice-1 (AP-1) et de ceux impliqués dans la cytokine et la chimiokine associées à la maturation des neutrophiles chez les patients COVID longs atteints de fibrose pulmonaire.
De plus, l’analyse de la base de données des voies d’Elsevier a montré une régulation à la hausse des gènes associés à l’activation des neutrophiles dans le groupe COVID long. Les résultats ont mis en évidence les rôles clés du MoAM élevé, des neutrophiles matures et des macrophages alvéolaires résidant dans les tissus blessés (TRAM) dans les tissus pulmonaires pendant la phase post-aiguë de COVID-19. L’inflammation induite par le SRAS-CoV-2 impliquait la sécrétion d’IL-6 par MOAM et les neutrophiles matures et des niveaux élevés d’AP-1 parmi les fibroblastes actifs pour la progression de l’inflammation et de la fibrose chez les patients COVID longs via des interactions immunologiques innées.
Par conséquent, l’apparition de la fibrose pulmonaire dans les COVID longs s’est produite à la suite d’une infiltration immunologique étendue et de l’activation de fibroblastes pro-fibrotiques. Les résultats ont indiqué que le traitement par anticorps anti-CD47/IL-6 pouvait traiter efficacement la fibrose pulmonaire chez les patients COVID de longue durée, confirmé par cytométrie par analyse du temps de vol (CyTOF), et abaisser les niveaux de SMA et de FSP-1 après le traitement. L’examen histopathologique après 14 jours de traitement a montré une restauration significative de la morphologie normale des tissus pulmonaires avec moins de dépôt de matrice extracellulaire/collagène.
Les résultats ont élucidé les altérations immunopathologiques de la fibrose pulmonaire et l’augmentation médiée par l’axe CD47-IL-6-JUN de la fibrose pulmonaire dans le long COVID. Les neutrophiles, les macrophages et les monocytes étaient les cellules du système immunitaire inné les plus couramment observées dans les longs poumons du groupe COVID, et l’association entre le nombre de cellules immunologiques et la progression de la fibrose associée au COVID-19 a indiqué que les cellules immunologiques innées susmentionnées sont le type immédiat cellules effectrices responsables de l’inflammation pulmonaire chronique chez les patients COVID de longue durée.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence la physiopathologie de la fibrose pulmonaire chez les longs patients atteints de COVID à l’aide de systèmes d’analyses biologiques et mécanistes, thérapeutiques et histopathologiques in vivo utilisant des souris humanisées atteintes de fibrose pulmonaire induite par le COVID-19. Les découvertes ont indiqué que les inhibiteurs d’anti-CD47/IL-6 pourraient traiter la fibrose pulmonaire parmi les longs patients de COVID.
