Le point d’entrée du virus SARS-CoV-2, c’est le nez, la protéine surface cellulaire ACE2, récepteur clé de la glycoprotéine de pointe du virus (Spike « S ») étant 700 fois plus concentrée dans l’enveloppe des cellules olfactives de la partie supérieure du nez, que dans les cellules de revêtement du reste du nez ou de la trachée. A partir de là, suggère cette équipe de virologues du Broad Institute du MIT et de Harvard, une réponse antivirale précoce dans le nez permet de déterminer l'évolution de la maladie COVID-19. Ainsi, les cellules échantillonnées au moment du diagnostic sur des patients qui ont développé par la suite un COVID-19 sévère montrent une réponse antivirale atténuée, conclut cette étude publiée dans Cell. Les chercheurs envisagent ainsi un nouveau test de pronostic et des interventions précoces qui empêchent le développement d’une forme sévère de la maladie.
Les chercheurs ont étudié les cellules collectées par écouvillonnage nasal au moment du diagnostic chez des patients qui ont développé ensuite, soit une forme légère, soit sévère de la maladie. L'équipe a également identifié des cellules hôtes infectées et des voies associées à la protection contre les infections qui pourraient permettre de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le COVID-19 et d'autres infections virales respiratoires.
Un pronostic dès l’entrée du virus dans le nez ?
Ces derniers mois, les scientifiques ont beaucoup appris sur COVID-19 et sa cause virale, le SRAS-CoV-2. Ils savent comment le virus pénètre dans le corps, pénètre par le nez et la bouche et commence son infection dans les couches de mucus des voies nasales. Ils savent que les infections qui restent dans les voies respiratoires supérieures sont probablement bénignes ou asymptomatiques, tandis que les infections qui progressent dans les voies respiratoires jusqu'aux poumons sont beaucoup plus graves et peuvent entraîner une maladie mortelle. Ils ont également cerné des facteurs de risque de forme sévère, comme l'âge, le sexe et l'obésité. Mais à quel moment se détermine et l'évolution de la maladie et pour quelles raisons, reste une question sans réponse : l’évolution vers maladie grave est-elle déclenchée par une incapacité du corps à répondre de manière adaptée ou bien le pronostic pourrait-il être effectué beaucoup plus tôt ?
L'évolution vers une forme sévère est précoce : les chercheurs du Ragon Institute du Massachusetts General Hospital (MGH), du Massachusetts Institute of Technologie (MIT) et du Broad Institute, et de Harvard (Boston) se sont donc demandé si cette voie vers une forme sévère pouvait commencer beaucoup plus tôt que prévu et même dans le cadre de la réponse initiale qui se développe au moment où le virus pénètre dans le nez. L’équipe a étudié des cellules prélevées sur des écouvillonnages nasaux de 58 patients au moment de leur diagnostic initial de COVID-19, comparant les patients qui ont développé un COVID-19 léger à ceux qui ont évolué vers une maladie sévère, ont eu besoin d'une assistance respiratoire ou d’une prise en charge en soins intensifs. 35 écouvillons provenaient de patients COVID-19, prélevés au moment du diagnostic, représentant toute une variété d'états pathologiques de légers à graves. 17 de volontaires sains et 6 de patients souffrant d'insuffisance respiratoire liée à d'autres causes. L'équipe a isolé des cellules individuelles de chaque échantillon et les a séquencées, à la recherche d'ARN qui indiquerait le type de protéines que les cellules fabriquent, un indicateur pour comprendre la réponse cellulaire. En effet, en étudiant le transcriptome ou la collection d'ARN dans une cellule, les scientifiques peuvent comprendre comment une cellule réagit, à ce moment précis, à des changements environnementaux tels qu'une infection virale.
Les cellules épithéliales nasales ont déjà la réponse : les scientifiques ont d’abord regardé ce qui se passait dans les cellules épithéliales, la couche supérieure des cellules, celles qui sont collectées par les écouvillonnages nasaux. Précisément, les chercheurs ont étudié comment ces cellules répondent à l'infection précoce par COVID-19 à partir des données du transcriptome unicellulaire. Cette analyse montre que :
- la réponse antivirale, entraînée par une famille de protéines appelées interférons, est en effet beaucoup plus atténuée chez les patients qui développent ensuite un COVID-19 sévère ;
- les patients atteints de COVID-19 sévère présentent d’ailleurs des quantités plus élevées de macrophages hautement inflammatoires, des cellules immunitaires qui contribuent à l’inflammation incontrôlée observée dans les formes sévères ou mortels ;
- en fin de compte, les patients qui présentent une réponse antivirale atténuée dans les cellules collectées à partir des premiers écouvillons, développent une forme bien plus sévère vs patients qui présentent une réponse antivirale précoce plus solide.
Le Dr José Ordovás-Montañés, professeur à la Harvard Medical School et l’un des auteurs principaux de l’étude commente ces résultats : « l'évolution du COVID-19 sévère peut être déterminée par la réponse antivirale intrinsèque du corps à l'infection initiale, ce qui ouvre de nouvelles voies pour des interventions précoces permettant de prévenir une maladie sévère ».
« Ces nouvelles approches de séquençage unicellulaire nous permettent d'étudier de manière approfondie la réponse du corps à la maladie à un moment précis », explique l’un des auteurs principaux, le Dr Shalek, professeur agrégé au MIT à l'Institute for Medical Engineering & Science : « nous pouvons ainsi explorer systématiquement les caractéristiques qui différencient une maladie d'une autre ainsi que les cellules infectées de celles qui ne le sont pas. Nous pouvons ensuite tirer parti de ces informations pour guider le développement de dispositifs et d’interventions de prévention et de traitement plus efficaces pour COVID- 19 et d'autres infections virales ».
Source: Cell 14 July, 2021 DOI : 10.1016/j.cell.2021.07.023 Impaired local intrinsic immunity to SARS-CoV-2 infection in severe COVID-19
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