Alors que le COVID-19 fait des ravages dans le monde entier, une caractéristique de l’infection n’est pas passée inaperçue. La maladie est de nature hétérogène, les symptômes et la gravité de la maladie couvrant un large éventail. La communauté médicale pense maintenant que cela est attribué aux variations de la biologie des hôtes humains et n’a pas grand-chose à voir avec le virus en soi. Le professeur associé SUMI Tomonari de l’Université d’Okayama, Institut de recherche pour les sciences interdisciplinaires (RIIS) et le professeur associé Kouji Harada de l’Université de technologie de Toyohashi, le Centre pour l’éducation basée sur l’informatique (CITE) jettent un peu de lumière sur cette énigme. Le duo a récemment rapporté ses découvertes sur les déséquilibres du système immunitaire de l’hôte qui facilitent les formes persistantes ou graves de la maladie chez certains patients.
Les chercheurs ont commencé leur étude par des simulations informatiques avec des modèles basés sur le système immunitaire d’un hôte et sa réponse naturelle à l’exposition au SRAS-CoV-2. Des équations mathématiques pour la dynamique des cellules infectées par le SRAS-CoV-2 ont été branchées pour prédire leur comportement. Désormais, le système immunitaire possède des cellules messagères appelées cellules dendritiques (CD). Ces cellules rapportent des informations (sous forme d’antigènes) sur les envahisseurs aux guerriers, ou cellules T, du système immunitaire. Le modèle a montré qu’au début de l’infection, les DC des tissus infectés étaient activées, puis les anticorps pour neutraliser le SRAS-CoV-2 commençaient progressivement à se développer.
Pour étudier le COVID-19 à long terme, le comportement des DC 7 mois après l’infection a été évalué par la simulation informatique. la simulation du modèle de référence a révélé que les CD ont considérablement diminué pendant le pic d’infection et se sont lentement reconstituées. Cependant, ils ont eu tendance à rester en dessous des niveaux de pré-infection. Ces observations étaient similaires à celles observées dans les échantillons de patients cliniques. Il semblait que de faibles niveaux de DC étaient associés à une infection tenace à long terme.
L’étape suivante consistait à comprendre si la fonction DC contribuait à la gravité de la maladie. Il a été constaté qu’une déficience de la fonction de signalement des antigènes des CD et une baisse des niveaux de produits chimiques connus sous le nom d’interférons libérés par elles étaient liées à des symptômes graves. Une diminution de ces deux fonctions a entraîné des quantités plus élevées de virus dans le sang (charge virale). De plus, les chercheurs ont également découvert deux facteurs qui affectaient la capacité du virus à se répliquer chez l’hôte, à savoir les CD rapportant l’antigène et la présence d’anticorps contre le virus. Des anomalies dans ces fonctions pourraient entraver la clairance virale, lui permettant de rester dans le corps plus longtemps que prévu, alors qu’une capacité élevée de ces fonctions immunitaires supprime la réplication virale et produit une clairance virale rapide.
Les composants de la signalisation immunitaire qui affectent directement le résultat de l’infection au COVID-19 ont été révélés dans cette étude. « Notre modèle mathématique a prédit la réduction persistante des DC et a montré que certains patients présentant des symptômes sévères et même légers ne pouvaient pas éliminer efficacement le virus et pouvaient potentiellement développer un long COVID », conclut le duo. Une meilleure compréhension de ces réponses immunitaires pourrait aider à façonner le pronostic et les interventions thérapeutiques contre le COVID-19.
Arrière plan
Cellules dendritiques et système immunitaire : les cellules dendritiques (DC) font partie du système immunitaire inné de l’organisme et sont présentes dans les zones qui entrent en contact étroit avec des agents pathogènes tels que la peau, les voies respiratoires et le tractus gastro-intestinal. Lorsque ces tissus sont infectés, les DC rassemblent des informations sur l’agent pathogène et les affichent. Les DC sont maintenant activées et se transforment en cellules présentatrices d’antigène (APC). Les APC migrent ensuite vers les ganglions lymphatiques où résident les cellules T pour rapporter ces informations. Les lymphocytes T migrent ensuite vers et tuent les agents pathogènes envahisseurs. Les DC jouent également un rôle dans l’inflammation, mécanisme de protection de l’organisme, en libérant des interférons. Les interférons sont des messagers chimiques qui avertissent les cellules voisines d’une infection virale.
On sait que bien que le nombre de CD ne change pas avec l’âge, leur fonction est altérée. Étant donné que les patients plus âgés ont une propension plus élevée à développer un COVID-19 sévère, les modèles de fonction DC dans une infection sévère ont donc été étudiés par les expériences de simulation par ordinateur.
