PARTIE Ⅱ : L'infection par le SRAS-CoV-2 dans le modèle du hamster syrien provoque une inflammation ainsi qu'une dérégulation de l'interféron de type I dans les tissus respiratoires et non respiratoires, y compris le cœur et les reins

pour plus d'informations :ali.ma@wecistanche.com

Magen Ellen Francis, Una Goncin & et al.

CLIQUEZ ICI POUR PARTICIPER Ⅰ

Résumé

COVID-19(maladie à coronavirus 2019) causée parSRAS-CoV-2(syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2) est une maladie affectant plusieurs systèmes d'organes. Un modèle qui saisit tous les symptômes cliniques deCOVID-19, ainsi que la maladie des longs courriers, est nécessaire. Nous avons étudié les réponses de l'hôte associées à l'infection dans plusieurs systèmes d'organes majeurs, y compris les voies respiratoires, le cœur et lereinsaprèsSRAS-CoV-2infection chez les hamsters syriens. Nous avons trouvé des augmentations significatives des cytokines inflammatoires (IL-6, IL-1bêta et TNF) et des interférons de type II alors que les interférons de type I étaient inhibés. L'examen du tissu extrapulmonaire a révélé une inflammation de laun rein, le foie et le cœur qui manquaient également de régulation à la hausse de l'interféron de type I. Histologiquement, le cœur présentait des signes de myocardite et de microthrombi tandis que leun reinavait une inflammation tubulaire. Ces résultats donnent un aperçu de la maladie multiorganique vécue par les personnes atteintes deCOVID-19et peut-être la maladie prolongée chez les personnes présentant des séquelles post-aiguës deSRAS-CoV-2(PASC). coronavirus 2) l'infection peut affecter plusieurs systèmes d'organes, notamment les voies respiratoires, les voies urinaires, le système neurologique et le système cardiovasculaire. Pour bien étudier cette maladie et évaluer les thérapeutiques, un modèle qui capte tous les symptômes cliniques deCOVID-19est requis. On sait que les dommages qui surviennent après une infection virale sont souvent dus aux propres réponses immunitaires de l'hôte. Par conséquent, nous avons étudié ici comment les réponses immunitaires de l'hôte sont régulées dans plusieurs systèmes d'organes majeurs, notamment les voies respiratoires, le cœur et lereinsaprèsSRAS-CoV-2infection chez les hamsters syriens. Nous avons constaté des augmentations significatives des cytokines inflammatoires (IL-6, IL-1bêta et TNF), ainsi que des cytokines antivirales, appelées interférons de type I. Fait intéressant, les interférons de type I de la réponse antivirale ont été inhibés dans les voies respiratoires. L'examen du tissu extrapulmonaire a révélé une inflammation de laun rein, le foie et le cœur qui manquaient également de régulation à la hausse de l'interféron de type I. Histologiquement, le cœur présentait des signes de myocardite et de microthrombi tandis que leun reinavait une inflammation tubulaire. Ces résultats donnent un aperçu de la maladie multiorganique vécue par les personnes atteintes deCOVID-19et peut-être la maladie prolongée chez les personnes présentant des séquelles post-aiguës deSRAS-CoV-2(PASC).

Cliquez pour utiliser Cistanche pour la fonction rénale

L'infection par le SRAS-CoV-2 entraîne une inflammation ou une régulation immunitaire importante dans le cœur, les ganglions lymphatiques et la rate, ainsi que des signatures d'éosinophiles dans le gros intestin

Des marqueurs immunitaires de l'inflammation, de l'immunité adaptative et des réponses antivirales ont également été évalués dans les tissus non respiratoires parallèlement à l'histopathologie des tissus. Nous avons étudié le ganglion lymphatique médiastinal, le cœur,un rein, rate, foie et gros intestin pour la régulation des cibles immunitaires classées comme ci-dessus par IFN de type I, réponse IFN de type II/générale et médiateurs innés/adaptatifs (Fig 6) ainsi que pour l'immunopathologie (Figs 7 et S4). Si l'évaluation initiale de l'histopathologie suggérait l'implication de mécanismes immunitaires spécifiques (S4 Fig), un balayage à haute résolution était effectué pour acquérir une plus grande profondeur d'informations (Fig 7). Les ganglions lymphatiques médiastinaux n'ont pas pu être récupérés au jour 15. Les significations correspondantes pour l'expression du gène peuvent être trouvées dans le tableau S2. Les réponses IFN de type I et de type II dans tous les organes extrapulmonaires à l'exception du foie avaient des profils de régulation similaires à ceux des poumons et des cornets nasaux (Fig 6). La régulation des gènes était caractérisée par une diminution des réponses de type I et une augmentation des réponses de type II. STAT2 a été significativement diminué dans le ganglion lymphatique médiastinal,un rein, la rate et le gros intestin. Le cœur présentait des diminutions significatives et soutenues de l'IRF1 tandis que le gros intestin présentait des diminutions de l'IFN-bêta (Fig 6). Inversement, des augmentations marquées de l'IFN-gamma ont été observées dans les ganglions lymphatiques médiastinaux etun reinet dans une moindre mesure dans le cœur et la rate. CXCL10, le chimioattractant des lymphocytes T, a été augmenté à des niveaux élevés dans la rate, le foie et les ganglions lymphatiques médiastinaux où la régulation était biphasique dans les ganglions lymphatiques (Fig 6). La régulation des gènes médiateurs innés/adaptatifs dans la rate et les ganglions lymphatiques a été observée pour toutes les cibles immunitaires examinées à l'exception du TGF-bêta, de l'IL-5R et du CCR3 qui n'étaient pas efficacement régulés. Plus précisément, une régulation importante des CD3, CD4, CD8A, IL-2, IL-21, IL-10, IL-4, IL-5, IL{{13 }}, et IL-12 a été noté dans ces organes immunitaires secondaires. La régulation des médiateurs immunitaires innés/adaptatifs était particulièrement intéressante dans le cœur où IL-2, IL-10, IL-4 et IL-5 ont été multipliés par 100 par rapport à la ligne de base . La régulation à la hausse la plus élevée des cytokines inflammatoires a été détectée dans le cœur, suivi des reins, du foie et des ganglions lymphatiques médiastinaux. Dans le cœur, l'IL-12 a augmenté de manière significative au début et, avec le TNF, est resté élevé au jour 15 pi. IL-6 et IL-1bêta ont également été induits de manière transitoire dans le tissu cardiaque aux jours 5 et 8 (Fig 6). Des changements significatifs dans le cœur ont été observés par analyse histologique (S4 Fig). L'imagerie à haute résolution a trouvé des preuves de microthrombi (Fig 7A, flèches blanches) ainsi que de myocardite (Fig 7B, flèches blanches) dans le cœur. Le CD14, l'IL-1bêta et le TNF ont été régulés à la hausse au début du rein, mais ont diminué au jour 8 à 12 pi (Fig 6), ce qui a coïncidé avec l'infiltration de cellules inflammatoires dans le rein et éventuellement une lésion rénale aiguë ou une lésion tubulaire (indiqué par les flèches blanches, Fig 7C). L'expression de l'IL-6 a été maintenue dans le foie où l'IL-1bêta a également augmenté à des moments tardifs. Le ganglion lymphatique médiastinal présentait une augmentation biphasique de l'IL-12 avec des augmentations transitoires de l'IL-6 et du TNF jusqu'à des niveaux de 12, 8 et 11, respectivement. Le gros intestin avait une régulation significative de IL-5, IL-5R et CCR3 avec infiltration d'éosinophiles (Fig 7D), mais une régulation minimale de tout autre médiateur inné/adaptatif. Pour accompagner l'analyse des organes extra-pulmonaires, nous avons analysé la chimie sanguine des animaux au cours du temps pour évaluer le dysfonctionnement des organes (S5 Fig). Nous avons analysé le glucose, l'albumine, la phosphatase alcaline, l'alanine transférase, l'azote uréique du sang, la bilirubine totale et les protéines totales comme signe de la fonction hépatique [27]. Le calcium, le potassium, l'albumine, l'amylase, l'azote uréique du sang et les protéines totales ont été analysés pour évaluer le rein [27]. La santé gastro-intestinale a été évaluée par le sodium, le potassium et la phosphatase alcaline [27]. La fonction cardiaque a été mesurée en utilisant le sodium, le potassium et l'alanine transférase [27]. La régulation positive de la globuline a été évaluée comme un signe de stimulation antigénique [27]. Sur les 14 molécules étudiées, seuls l'amylase et le glucose ont augmenté de manière significative chez les animaux infectés par rapport aux témoins, avec un pic à 1700 U/L et 280 mg/dL, respectivement, au jour 8 pi. De plus, les modifications de la concentration de potassium ([K plus ]) étaient les plus notables et semblaient principalement liées au temps au cours de la période de l'étude, car la plupart des individus présentaient une augmentation de [K plus ], le changement le plus important étant observé au jour 15. L'augmentation dans l'albumine était également notable mais doux chez de nombreux animaux. La concentration totale de protéines a légèrement augmenté chez la plupart des sujets, mais le changement est relativement léger et probablement cliniquement insignifiant. D'autres marqueurs hépatiques ont culminé plus tard dans le temps, y compris le glucose (280 mg/dL) au jour 8, la phosphatase alcaline (ALP) au jour 12 (3 U/L) et l'azote uréique sanguin (BUN) (22 mg/dl) au jour 15. L'alanine transférase (ALT), bien que culminant au jour 2, était élevée au jour 12 à un peu moins de 100 U/L suggérant une possible atteinte du foie. Les marqueurs rénaux ont également culminé plus tard, au jour 8 pour l'amylase (1700 U/L) et au jour 15 pour le potassium et l'urée (12 et 22 mg/dl, respectivement). Le BUN, à quelques exceptions près, avait une possible augmentation de la concentration en fonction du temps. Le calcium, en revanche, a culminé le jour 2 à 2,6 mg/dl mais est tombé dans les plages de référence. Les marqueurs de la santé gastro-intestinale et cardiaque, tels que le sodium, ont montré une régulation minimale, tandis que [K plus] a augmenté de manière relativement linéaire tout au long de l'évolution infectieuse, avec un pic au jour 15 (12 mg/dl). L'ALP (marqueur gastro-intestinal) était élevé les jours 5 et 8 à 3u/L et l'ALT (marqueur cardiaque) était augmenté chez les hamsters infectés par rapport aux hamsters non infectés les jours 2, 8 et 12 à 75-100 U/L mais le les différences n'étaient pas significatives. Enfin, la globuline a culminé le jour 2 à 0,6 g/dL et a diminué de manière relativement linéaire au cours du temps. Dans l'ensemble, l'analyse sanguine indique un certain dérèglement des organes extrapulmonaires, ainsi qu'une stimulation antigénique en réponse àSRAS-CoV-2.

Fig 6. L'infection par le SRAS-Cov-2 chez les hamsters entraîne une augmentation des gènes liés aux médiateurs inflammatoires et immunitaires dans certains organes extrapulmonaires, indiquant peut-être une myocardite, une évolution immunitaire adaptative et une infiltration d'éosinophiles dans le gros intestin.La qRT-PCR a été réalisée sur l'ARN extrait des ganglions lymphatiques médiastinaux (M), du cœur, des reins, de la rate, du foie et du gros intestin deSRAS-CoV-2hamsters inoculés. Les échantillons ont été évalués pour la réponse à l'interféron de type I (IFN-bêta, STAT2, IRF1, IRF3, TLR3), la réponse à l'interféron de type II (IFN-gamma, IRF2, STAT1, CXCL10) et innée/ médiateur adaptatif (CD3, CD4, CD8, CD19, IL-2, TGF-bêta, IL-21, IL-10, IL-4, IL-5, Gènes IL-5R, IL-13, IL-12, CD14, CCR3, PKR, CCL20, CCL22, IL-1bêta, IL-6, TNF) en tirant parti des amorces PCR spécifiques aux séquences de hamster (tableau 1). Le changement de pli a été calculé via ΔΔCt par rapport à la ligne de base (jour 0) avec BACT comme gène de ménage. N vaut 3 pour tous les instants.

Discussion

À l'origineSRAS-CoV-2On pensait que l'infection provoquait principalement des maladies respiratoires, mais il est maintenant clair queCOVID-19est une maladie aux multiples facettes affectant plusieurs systèmes d'organes [25,26]. Pour mieux comprendre l'origine de la maladie et la myriade de symptômes cliniques ressentis chez l'homme, nous avons étudié l'immunopathologie à travers les voies respiratoires ainsi que les organes non respiratoires pendantSRAS-CoV-2infection chez les hamsters syriens. Infection par 105 TCID50 deSRAS-CoV-2a entraîné une maladie clinique légère à modérée. Le virus infectieux était principalement contenu dans les voies respiratoires bien que l'ARN viral soit présent dans tous les tissus évalués. Le profilage de la réponse de l'hôte dans les voies respiratoires a identifié l'inhibition de la réponse IFN de type I avec une augmentation concomitante des IFN de type II, des cytokines inflammatoires, des cytokines innées et adaptatives. L'étude des organes extra-pulmonaires a également trouvé un profil similaire pour la signalisation IFN de type I et II ; cependant, une régulation immunitaire spécifique aux tissus a également été identifiée. Plus précisément, une expression significative de médiateurs innés et adaptatifs a été identifiée dans le cœur et la rate. Depuis le traitement antiviral pendantSRAS-CoV-2l'infection n'est efficace que pendant une courte fenêtre [28], sévèreCOVID-19est considérée comme une conséquence d'une réponse immunitaire dérégulée [29]. La compréhension de la pathogenèse immunitaire est essentielle pour identifier les cibles thérapeutiques et traiter les symptômes non respiratoires aigus associés àCOVID-19y compris des palpitations cardiaques ou des migraines et des conditions plus durables dans la phase de récupération telles que les séquelles post-aiguës deSRAS-CoV-2(PASC), également appelé long-COVID[30].

Fig 7. Certains organes extrapulmonaires présentent une pathologie distincte après une infection par le SRAS-CoV-2 avec des signes de microthrombus et de myocardite dans le cœur, des lésions tubulaires dans les reins et une infiltration d'éosinophiles dans le gros intestin.Le cœur, les reins et le gros intestin ont été prélevés sur chaque animal à l'autopsie et fixés dans du formol à 10 % avant l'inclusion du bloc de paraffine. Les tissus ont été colorés H&E. Les tissus cardiaques présentaient des microthrombi (flèches blanches) sur plusieurs jours (A), ainsi qu'une myocardite au jour 8 (flèche blanche) (B). Le rein présentait une lésion aiguë/tubulaire (flèches blanches) (C). Le gros intestin présentait une infiltration d'éosinophiles (flèches blanches) (D). Les tissus colorés ont été visualisés et imagés à l'aide du scanner de diapositives Aperio ScanScope XT. Les images présentées sont représentatives de 3 animaux par groupe, par point de temps.

Le principal site d'infection influençant la transmission pourSRAS-CoV-2chez l'homme est le tractus respiratoire. Par conséquent, l'objectif initial de notre enquête était les voies respiratoires, y compris les réponses immunitaires associées et l'immunopathologie. Ici, nous avons démontré à la fois une infection des voies respiratoires supérieures et inférieures et une maladie associée suite à une infection par le SRAS-CoV-2 chez des hamsters syriens. L'infection virale dans les poumons a entraîné une pathologie grave caractérisée par une infiltration de cellules inflammatoires entraînant une bronchopneumonie au jour 5 pi et une hémorragie au jour 8. Ces résultats étaient cohérents avec l'infection par le SRAS-CoV-2 dans des études antérieures sur le hamster syrien[19, 20,31,32] et des modèles animaux plus grands, y compris des macaques rhésus [33] ainsi que des pneumonies graves identifiées chez certains humainsCOVID-19malades[34-36]. La cohérence des données justifie l'utilisation du hamster pour modéliserSRAS-CoV-2infection des maladies respiratoires humaines et l'immunopathologie associée. Nous avons également noté que certains hamsters présentaient une perte de poids plus importante, corrélée à une charge virale plus élevée. Le poids différentiel peut être dû à l'instinct naturel des hamsters de cacher la nourriture dans leurs joues, à une inoculation inefficace ou au fait qu'il existe des propriétés inhérentes à l'hôte qui peuvent entraîner une perte de poids différentielle et une réplication virale dans ce stock animal. Étant donné que tous les animaux ont été contrôlés pour la conservation de la nourriture dans leur bouche et que tous les animaux étaient positifs pour leSRAS-CoV-2virus, nous ne pensons pas que ce résultat soit le reflet d'erreurs de pesée ou d'une mauvaise inoculation. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer s'il existe des différences génétiques chez les hamsters syriens de Charles River. Comprendre la pureté du stock animal fournira des informations importantes pour l'utilisation de ces animaux dans les études thérapeutiques sur le SRAS-CoV-2 et s'il est possible de tirer parti de ces connaissances pour le développement d'un hamster plus sévèreSRAS-CoV-2maquette. Dans notre étude, nous avons également identifié la régulation à la hausse de gènes inflammatoires clés, tels que IL-6 et TNF dans les poumons et les cornets nasaux, confirmant la modélisation immunitaire antérieure chez les hamsters[32,37]. Ces résultats sont importants car ces marqueurs inflammatoires se sont révélés être des prédicteurs de maladie grave via l'évaluation du sang chez l'homme [38-42]. Une analyse plus approfondie de la réponse de l'hôte au SRAS-CoV -2 dans les tissus respiratoires des hamsters a été réalisée à l'aide d'une analyse de séquençage du transcriptome [43,44]. Hoagland et ses collègues ont évalué les poumons deSRAS-CoV-2hamsters infectés pour la régulation du gène immunitaire de l'hôte et ont trouvé une régulation positive importante de l'IL-6, du TNF et de l'IL-1bêta[43], conformément à nos résultats de PCR. Dans une autre étude, une analyse de séquençage unicellulaire a révélé une réponse importante des lymphocytes T, notamment une régulation à la hausse de l'IFN-gamma et de l'IL -2 [44], deux marqueurs que nous avons également notés comme étant fortement exprimés dans les poumons. De plus, nos analyses des poumons ont révélé une régulation positive des marqueurs de lymphocytes T CD3, CD4 et CD8A. Il est important de noter que l'analyse qRT-PCR que nous avons rapportée dans notre présente étude est en accord avec ces autres études validant ainsi l'utilisation de la qRT-PCR comme méthode pour évaluer rapidement l'efficacité des vaccins et des traitements en cours d'évaluation dans le SRAS-CoV du hamster{{ 13}} modèle. Nos profils qRT-PCR fournissent des biomarqueurs ciblés qui peuvent facilement être utilisés. Notre étude et notre interprétation étaient limitées par la seule présence d'une analyse de la pathogenèse. Les études futures devraient utiliser notre panel de cibles immunitaires pour une utilisation dans des études vaccinales et thérapeutiques.

La réponse antivirale est essentielle au contrôle initial d'un virus par destruction active de la réplication virale et stimulation immunitaire pour limiter la propagation à d'autres cellules. Après avoir identifié la présence d'un virus ou d'antigènes viraux, l'induction d'interférons est essentielle à l'établissement d'un état antimicrobien dans les cellules où l'équilibre entre les interférons et les autres cytokines innées est essentiel à une action efficace [45]. Récemment, l'inhibition des interférons de type I (IFN-alpha et IFN-bêta) a été associée à une maladie grave chezCOVID-19suggérant que le virus est capable de bloquer l'immunité antivirale conduisant à une pathogenèse accrue [14,46,47]. Dans notre étude, nous avons constaté que les hamsters infectés parSRAS-CoV-2ont une réponse prototypique IFN de type II. En revanche, la réponse de type IIFN est régulée à la baisse, comme en témoigne la diminution de l'expression du gène IFN-bêta et l'augmentation de l'expression du gène IRF2, un antagoniste de type I. De nombreuses études ont démontré une altération des réponses IFN de type I après une infection par le SRAS-CoV-2 in vitro[14,48-51]. La dérégulation de l'IFN que nous rapportons ici n'a pas encore été analysée dans le tissu respiratoire des humains atteints deCOVID-19, mais les analyses immunitaires systémiques du sang ont indiqué des résultats similaires [14,46,47,52]. Bien que les mécanismes inhibant les réponses à l'interféron de type I n'aient pas été totalement élucidés, des facteurs viraux et hôtes ont été impliqués dans cette dérégulation [53,54].

La dérégulation de la réponse interféron est une stratégie employée par les virus pour échapper à l'immunité de l'hôte. Des enquêtes antérieures sur la réponse de l'hôte à l'infection par le SRAS-CoV (coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 1) et le MERS-CoV (coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient) suggèrent que plusieurs coronavirus emploient cette stratégie[55-59]. L'étude de 2020 de Xia et al. déterminé que ce dérèglement utilisé par les coronavirus hautement pathogènes s'étend àSRAS-CoV-2en démontrant que ces trois bêta-coronavirus régulent à la baisse la voie de l'interféron de type I. Plus précisément, NSP1, NSP6 et NSP13[50] interfèrent avec la traduction de l'IFN-bêta, soit en bloquant le ribosome de l'hôte dans le cas de NSP1[60], soit en ciblant les protéines en amont nécessaires à l'induction de l'IFN-bêta dans le cas de NSP13[61]. AutreSRAS-CoV-2les protéines virales ont également été impliquées dans la régulation négative de l'interféron [62]. ORF3b et ORF9b ciblent tous deux spécifiquement un complexe mitochondrial antiviral-protéine de signalisation afin d'inhiber la signalisation IFN de type I [63,64]. Facteurs de l'hôte affectantSRAS-CoV-2les résultats de l'infection comprennent l'âge et le sexe ; en outre, des comorbidités ont également été impliquées dans le dérèglement de l'interféron [65]. Une étude de 2020 de Trouillet-Assent et al.examineCOVID-19les résultats des patients dans une cohorte comprenant des individus exprimant systémiquement l'IFN de type I et des individus qui avaient des niveaux significativement inférieurs d'IFN-alpha et bêta. Ils ont découvert que les patients dépourvus d'expression d'interféron de type I étaient plus âgés et plus susceptibles d'être des hommes que ceux qui exprimaient des IFN de type I[66. Dans une étude similaire, des niveaux systémiques significativement plus élevés d'IFN-alpha2 ont été identifiés chez les femmes par rapport aux niveaux chez les hommes|67]. Dans notre étude récente, nous avons constaté que les furets mâles adultes plus âgés avaient une réponse retardée à l'interféron de type I par rapport aux femelles adultes, les mâles n'ayant pas d'induction de gènes antiviraux essentiels, notamment OASL, MIX1 et IDG15, ce qui coïncidait avec une charge virale accrue [68] Dans notre étude actuelle utilisant le modèle de hamster, tous nos animaux étaient des mâles, ce qui suggère qu'une enquête sur les biais sexuels est nécessaire pour acquérir une compréhension complète de notre dérégulation observée de l'interféron de type I. À l'heure actuelle, on ne sait pas pourquoi ni comment les facteurs de l'hôte influencent les réponses de l'interféron àSRAS-CoV-2. Une étude de Bastard et al. a identifié la présence d'auto-anticorps dirigés contre les interférons de type I chez les hommes atteints deCOVID-19[69]. Cela offre une explication possible des mécanismes immunitaires impliqués dans la diminution des réponses à l'interféron de type I dans un sous-ensemble de patients humains. Le mécanisme de réduction des réponses d'interféron dans notre étude actuelle, où tous les hamsters étaient des animaux mâles adultes, attend une enquête plus approfondie. De plus, pris ensemble, le profil immunitaire que nous avons identifié avec la pathologie des voies respiratoires suggère que les hamsters soient un modèle idéal pour explorer ces mécanismes et tester des thérapeutiques telles que les interférons de type I[48,49,70] ou l'interféron lambda [Z1, Z2], qui ont tous deux démontré leur efficacité dans le traitementCOVID-19patients [Z3-75] mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.

COVID-19est une maladie qui implique la pathogenèse des organes respiratoires et non respiratoires[25,26, mais on comprend peu de choses sur la réponse de l'hôte en dehors des voies respiratoires. Dans notre étude, nous avons identifié l'ARNv dans plusieurs tissus en dehors des voies respiratoires, notamment le ganglion lymphatique médiastinal, le cœur, les reins, le foie, la rate et le gros intestin. La présence d'ARN viral peut être un indicateur de réplication virale vivante et d'infection tissulaire, mais peut également être présente sans virus vivant. Nous n'avons pas trouvé de virus vivant significatif en dehors des voies respiratoires, suggérant une infection minime, voire aucune, des organes extrapulmonaires. Cependant, la présence d'ARN viral peut être importante pour la maladie clinique et les mécanismes associés. La présence d'ARN viral pourrait être le résultat d'un virus dans le sang qui est transporté de manière systémique ou d'un antigène viral qui a été transporté par des cellules présentatrices d'antigène vers des tissus immunologiquement importants, tels que la rate et les ganglions lymphatiques médiastinaux. La présence d'ARN viral peut jouer un rôle dans les réponses immunitaires et la pathogenèse associée au sein de ces tissus. Par conséquent, nous avons continué à étudier les réponses de l'hôte liées au système immunitaire dans les tissus qui étaient positifs pour l'ARN viral. Bien que nous ayons trouvé une régulation à la hausse des gènes de l'interféron inflammatoire et de type II dans tous les tissus non pulmonaires, la réponse la plus frappante a été l'augmentation des cytokines immunomodulatrices dans le cœur. Dans le cœur, notre analyse a identifié l'augmentation des cytokines, notamment IL-10, IL-2, IL-4, IL-5, IL-5R, IL{ {12}}, CD14 et CCR3 où certains transcrits d'ARNm de cytokines ont été multipliés par 100-. Bien que certaines cytokines ici puissent être produites par différents sous-ensembles de cellules T, l'absence de TGF-bêta suggère que la présence de cellules T régulatrices est moins probable. De plus, l'absence d'IL-13 diminue la probabilité d'une réponse TH2. Outre les lymphocytes T, l'augmentation de l'expression génique de l'IL-10, du TNF et de l'IL-6 pourrait être attribuée aux monocytes ou aux macrophages[76]. Ceci est encore soutenu par l'augmentation de CD14 [76]. L'expression de IL-5, IL-5R, IL-4 et CCR3 suggère également la présence d'éosinophiles[77]. Un grand nombre d'études cliniques ont maintenant détecté une atteinte cardiaque dansCOVID-19[78-84]. En fait, on estime qu'environ 30 % des personnes qui se sont remises d'uneCOVID-19ont un certain type de lésion cardiaque85]. Une étude allemande de 100COVID-19les patients ont constaté que l'inflammation du myocarde était courante même des mois après la guérison deSRAS-CoV-2infection[84]. Au sein de la cohorte testée, 78 % des patients ont présenté des symptômes cardiaques, quel que soit leur degré deCOVID-19gravité[84]. Les monocytes font partie des types de cellules connus pour infiltrer le cœur dans l'inflammation du myocarde, produisant IL-10, IL-1bêta, IL-6 et TNF [86], ainsi que IL-12[87,88], qui ont tous été régulés positivement dans le cœur aprèsSRAS-CoV-2inoculation dans notre présente étude. De plus, un autre sous-ensemble de problèmes cardiaques liés àCOVID-19a été attribuée aux éosinophiles entraînant une myocardite à éosinophiles [89]. D'autres virus sont connus pour provoquer une myocardite à éosinophiles après l'infection[90-93]. Cette pathologie résulte généralement du virus infectant les tissus du cœur, par exemple avec une infection par le Coxsackievirus B3 [94]. La myocardite à éosinophiles a été diagnostiquée chezCOVID-19patients, après quoi l'autopsie du tissu cardiaque a montré une infiltration de cellules inflammatoires, notamment des lymphocytes, des macrophages et, surtout, des éosinophiles [89]. Dans ce cas, l'augmentation des éosinophiles et de l'inflammation globale dans le cœur a été constatée malgré l'absence de virus vivant dans le cœur au moment du décès[95]. Nous avons trouvé des preuves dans notre étude de la myocardite à éosinophiles dans l'histopathologie ainsi que la signature des cytokines trouvées dans le cœur. Il est possible dans notre étude que les éosinophiles conduisent à une cardiomyopathie à médiation inflammatoire via une régulation à la hausse de l'IL -4, qui a augmenté en termes d'expression génique dans le cœur des hamsters au jour 8 après l'inoculation du SRAS-CoV -2. Une augmentation du potassium et de légères augmentations de l'alanine transférase dans le plasma des hamsters infectés peuvent également avoir favorisé la dérégulation cardiaque. Dans cette optique, les mécanismes régulant les lésions cardiaques liées au COVID-19 ne sont toujours pas connus. Compte tenu de la prévalence de l'atteinte cardiaque chezCOVID-19patients, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les mécanismes de la maladie. Ici, nous avons fourni des preuves que les hamsters peuvent être utiles pour comprendre les mécanismes déterminants des lésions cardiaques pendantSRAS-CoV-2l'infection et l'évaluation des thérapeutiques pour cette pathologie.

Sur le plan immunologique, nos analyses au niveau de la rate et des ganglions lymphatiques médiastinaux suggèrent l'induction d'une immunité adaptative. Le ganglion lymphatique médiastinal a identifié une régulation biphasique notable dans les gènes liés aux lymphocytes T, avec une régulation positive de l'expression génique de CD3, CD4, IL-2, IL-21, I-10, IL{ {6}}, IL-5 et IL-13 aux jours 2 et 15. Ce profil suggère une présentation précoce de l'antigène dans le ganglion lymphatique drainant peu après l'infection pulmonaire par les cellules dendritiques, qui serait prise en charge par la journée 2 régulation à la hausse de la production d'IL-12 dans le ganglion lymphatique [96,97]. La migration des cellules dendritiques conduisant à l'activation des cellules T aboutit finalement à la croissance et à la prolifération des cellules T stimulant l'IL -2 [98]. Les niveaux de globuline dans le sang au jour 2 après l'infection chez les hamsters infectés soutiennent également une stimulation antigénique précoce. La régulation à la hausse de IL-4, IL-5 et IL-13 suggère une réponse asymétrique TH2[99]. Les premières études ont démontré que lesCOVID-19les cas avec un biais immunitaire vers un TH2 systémique caractérisé par des augmentations de IL-4 et IL-10[100].IL-10, une cytokine régulatrice, a également été régulée positivement au jour 2 dans notre étude. Nos données suggèrent que les lymphocytes T activés sont recrutés dans les tissus infectés par un virus vivant, tels que les cornets nasaux, où nous avons observé une augmentation des gènes liés aux lymphocytes T au jour 5 après l'inoculation. La régulation positive secondaire des gènes dans le ganglion lymphatique au jour 15 suggère également une expansion des sous-ensembles de lymphocytes T. En l'absence d'un virus infectieux à ce moment, cela pourrait être une augmentation des sous-ensembles de lymphocytes T qui contribuent directement au développement d'une réponse mémoire. Comme les lymphocytes T à mémoire centrale produisent également de l'IL-2[101], nos données montrant une augmentation de l'IL-2 au jour 15 après l'inoculation peuvent indiquer la mémoire des lymphocytes T. IL -21 était le gène lié aux cellules T le plus régulé positivement au jour 15.IL -21 est principalement produit par les cellules auxiliaires folliculaires T, un sous-ensemble qui aide les cellules B du centre germinal [102], en particulier en biaisant B cellules vers la maturation d'affinité et le développement de la mémoire. Le marqueur de cellules B CD19 a également augmenté dans le ganglion lymphatique, avec un pic d'expression génique se produisant au jour 15.Une étude de 2021 par Lakshmanappa et al.évaluéSRAS-CoV-2infection chez les macaques rhésus, révélant une réponse cellulaire T robuste dans le ganglion lymphatique médiastinal avec des augmentations spécifiques de CD4, ainsi que des marqueurs de cellules auxiliaires folliculaires T CD28 et CXCR5 [103]. Il est possible que l'augmentation de l'expression du gène des lymphocytes T observée dans notre étude indique également une réponse du centre germinal. Une réponse systémique élevée des lymphocytes T a également été observée chez les patients atteints du SARS-CoV-2 qui récupèrent et développent une mémoire à long terme [97,104]. Une analyse plus approfondie avec des marqueurs accrus des réactions du centre germinatif pour l'évaluation des ganglions lymphatiques serait bénéfique pour les études sur les vaccins.

L'activité élevée des ganglions lymphatiques pourrait également indiquer une pathogenèse. Le ganglion lymphatique était le seul organe non respiratoire où le virus vivant a été détecté. Une infection virale vivante des ganglions lymphatiques, ainsi que de la rate, a été observée chez des humains qui ont succombé àSRAS-CoV-2[105].Dans une étude de Kaneko et al., des échantillons de ganglions lymphatiques humains et de rate de personnes décédéesCOVID-19les patients manquaient de cellules BCL6 plus B ainsi que de centres germinatifs entiers en général. Les auteurs ont émis l'hypothèse que c'était la cause de la mauvaise réponse humorale àSRAS-CoV-2[106]. Étant donné que nous avons identifié une réponse robuste en anticorps neutralisants qui a été détectée au jour 8 après l'infection et qui a coïncidé avec une diminution de l'excrétion virale, il est plus probable que le virus vivant trouvé dans les ganglions lymphatiques de notre étude ait été indicatif de réponses fonctionnelles des lymphocytes B et réactions du centre germinatif.

La rate a également montré des réponses immunitaires importantes caractérisées par des augmentations linéaires de l'expression génique du jour 8 au jour 15. Cette régulation positive tardive est corrélée à une implication splénique typique avec la réponse immunitaire aux agents pathogènes qui se produirait après l'activation dans les nœuds de drainage locaux [107]. La rate, un organe lymphoïde, active également les cellules T et B en réponse à l'antigène viral. L'expression génique élevée de CD3, CD4, IL-2 et I-21 suggère une cellule folliculaire T comme ainsi que l'activité des cellules B dépendantes du centre germinal, comme nous l'avons vu dans le ganglion lymphatique [108]. De plus, la réponse dans la rate peut être une conséquence de la virémie, où les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) sont impliquées dans la reconnaissance de l'antigène viral via TLR7 et TLR9 pour l'activation des cellules CD8 plus T et des cellules Natural Killer T (NKT). Ces deux types de cellules fonctionnent dans l'élimination des cellules infectées par le virus après activation dans la rate par l'IFN-bêta et l'IL-12 [109], qui ont été augmentés dans notre modèle, ainsi que CD8.IL-12 , IL-10 et CD14 ont été régulés positivement dans la rate de hamsters infectés, indiquant potentiellement une activité phagocytaire des macrophages [110,111]. En outre, les cellules lymphoïdes innées (ILC) de la rate favorisent la réparation des tissus en réponse à une blessure et produisent IL-5 et IL-13[112]. Pris ensemble, cette réponse ultérieure dans la rate indique la fonction de recyclage de la rate, ainsi que l'activation potentielle des lymphocytes pour les réponses de mémoire à long terme.

Le gros intestin a montré une régulation minimale des cytokines évaluées, à l'exception notable de I-5, IL-5R et CCR3. L'expression de ces trois gènes a augmenté de manière significative les jours 2 à 15 avec un pic de variation de 74 pour IL -5, par rapport à la ligne de base au jour 8. IL -5 est principalement sécrété par le type 2 T -cellules auxiliaires et éosinophiles[113]. Compte tenu des niveaux d'expression génique inférieurs d'autres gènes liés à Th2, tels que IL-4 et IL-13, et de l'augmentation des marqueurs éosinophiles connus IL-5R et CCR3, il est probable que IL{ {18}} est produit principalement par les éosinophiles, ce que l'on peut voir dans notre analyse histologique du gros intestin. Les éosinophiles jouent un rôle direct dans la défense antivirale, comme en témoignent les RNases dans leurs granules et ont été associés à la clairance d'autres virus respiratoires [114,115]. Un grand nombre d'éosinophiles se trouvent également dans le tractus gastro-intestinal [116]. Dans notre étude, le gros intestin des hamsters infectés ne présentait pas de virus vivants. Le gros intestin était cependant positif pourSRAS-CoV-2ARN viral aux jours 2 et 5 après l'inoculation, une découverte cohérente avec Sia et al., qui ont également observé l'ARNv dans le côlon en l'absence de réponse inflammatoire [20]. Jusqu'à 20 pour cent deCOVID-19les patients signalent des symptômes gastro-intestinaux tels que la diarrhée[39,117]avec des virus excrétés dans les matières fécales[118]. Cela pourrait s'expliquer par la diminution des éosinophiles qui a été rapportée dans les cas deCOVID-19[119-121]. L'augmentation de l'expression du gène IL-5 par les éosinophiles pourrait contribuer à l'état antiviral du gros intestin, prévenant ainsi l'infection. Une enquête plus approfondie est nécessaire pour confirmer le type de cellule exact conduisant à cette réponse IL -5 accrue.

Dans notre étude, nous avons également étudié la chimie du sang deSRAS-CoV-2hamsters syriens infectés. Nous avons déterminé une plage de référence en utilisant des hamsters non infectés de notre source animale et comparé les lectures aux plages de référence publiées pour les hamsters, en particulier les hamsters syriens [122]. Certains facteurs préanalytiques qui peuvent affecter la chimie du sang de nos animaux avant l'infection et qui doivent être pris en compte pour l'analyse comprennent le niveau de stress que les animaux peuvent subir ainsi que l'anesthésique à l'isoflurane utilisé lors du prélèvement de sang, ce qui peut altérer la chimie du sang. Il a été démontré que les taux de glucose, d'ALT, d'ALP et de phosphore inorganique étaient significativement plus élevés chez les rats sous isoflurane et autres anesthésiques non indiqués ici [123]. Dans notre étude sur des hamsters infectés par le SRAS-CoV -2, l'un des les changements les plus notables après l'infection comprenaient les concentrations de potassium qui augmentaient avec le temps. Le potassium, qui est une base, agit comme un tampon pour échanger contre l'hydrogène (H') (acide) lorsqu'un patient est dans un état acide. Étant donné que l'acidose sanguine peut être causée par des modifications de la fonction respiratoire, il n'est pas surprenant que les hamsters qui présentaient des signes de pneumonie/détresse respiratoire (suggérant une augmentation du dioxyde de carbone (CO2) étant retenu (ou expulsé moins) et moins d'oxygène ( O2) étant pris en raison d'une diminution de la fonction alvéolaire) entrerait dans un état acide entraînant une augmentation du potassium dans le sang. En ce qui concerne les niveaux d'albumine inférieurs par rapport à notre gamme de référence, on aurait pu s'attendre à ce que l'albumine augmente en réponse à l'expression de cytokines inflammatoires. Il est possible que les niveaux inférieurs d'albumine soient dus à l'utilisation d'isoflurane qui a été démontrée précédemment [122-124]. En ce qui concerne le glucose au fil du temps, la plupart des animaux infectés présentaient une augmentation de la concentration de glucose suggérant un stress induit par le cortisol, une excitation induite par l'épinéphrine ou une dérégulation de la production d'insuline ou de l'interaction sécrétion/récepteur. En résumé, la découverte la plus intéressante de cette analyse était la suggestion d'une diminution des niveaux d'oxygène associée à une augmentation des niveaux de potassium. Ces résultats suggèrent que la surveillance du potassium peut être utilisée pour identifier la pneumonie pendant la partie de la vie deCOVID-19études animales. À l'avenir, ce travail peut également être utilisé pour établir des valeurs de référence pour le modèle d'infection par le SRAS-CoV-2 du hamster syrien et être utilisé pour le dépistage en cours de vie de thérapeutiques.

Notre étude offre des informations importantes surSRAS-CoV-2infection etCOVID-19régulation de la maladie. Les modèles précliniques sont la pierre angulaire de la recherche biomédicale offrant la capacité d'isoler expérimentalement les mécanismes de la maladie et également d'évaluer les contre-mesures médicales potentielles, notamment les médicaments immunomodulateurs, les antiviraux et les vaccins. CommeSRAS-CoV-2apparues pour la première fois, nous avions une compréhension limitée des mécanismes de la pathogenèse, aucune thérapeutique ou prophylaxie identifiée, et aucun modèle préclinique à exploiter pour la découverte de contre-mesures médicales. Depuis l'époque de l'émergence virale, d'énormes progrès ont été réalisés, en particulier dans le développement de modèles précliniques, mais notre compréhension deCOVID-19et ses nombreuses manifestations sont encore limitées. Notre étude a confirmé le tropisme viral et la pathologie respiratoire précédemment identifiés dans notreSRAS-COV-2études sur le hamster, mais a également pu étendre notre compréhension de la régulation immunitaire et de la pathogenèse dans les voies respiratoires et au-delà.

Références

1. Zhuang Pinghui JW. Pneumonie de Wuhan : comment la recherche de la source de la maladie mystérieuse s'est déroulée South China Morning Post 2020. Disponible sur : https://www.scmp.com/news/china/society/article/3046233/Wuhan-pneumonia-how-search -source-mystère-maladie-déplié.

2. Cucinotta D, Vanelli M. L'OMS déclareCOVID-19une pandémie. Acta Biomed. 2020 ; 91(1):157–60. Epub 2020/03/20. https://doi.org/10.23750/abm.v91i1.9397 PMID : 32191675.

3. Petrosillo N, Viceconte G, Ergonul O, Ippolito G, Petersen E.COVID-19, SRAS et MERS : sont-ils étroitement liés ? Clin Microbiol Infect. 2020 ; 26(6):729–34. Epub 2020/04/03. https://doi.org/10.1016/j. cmi.2020.03.026 PMID : 32234451 ; PubMed Central PMCID : PMC7176926.

4. Médecine JHU. Centre de ressources sur le coronavirus 2021. Disponible sur : https://coronavirus.jhu.edu/.

5. Marshall M. La misère durable des coronavirus long-courriers. La nature. 2020 ; 585(7825):339–41. Epub 2020/09/16. https://doi.org/10.1038/d41586-020-02598-6 PMID : 32929257.

6. Gupta A, Madhavan MV, Sehgal K, Nair N, Mahajan S, Sehrawat TS, et al. Les manifestations extrapulmonaires deCOVID-19. Nat Med. 2020 ; 26(7):1017–32. Epub 2020/07/12. https://doi.org/10.1038/s41591- 020-0968-3 PMID : 32651579.

7. Nikolich-Zugich J, Knox KS, Rios CT, Natt B, Bhattacharya D, Fain MJ.SRAS-CoV-2etCOVID-19chez les personnes âgées : ce à quoi nous pouvons nous attendre concernant la pathogenèse, les réponses immunitaires et les résultats. Géroscience. 2020 ; 42(2):505–14. Epub 2020/04/11. https://doi.org/10.1007/s11357-020-00186-0 PMID : 32274617 ; PubMed Central PMCID : PMC7145538.

8. OMS. Information for Pediatric Healthcare Providers 2021. Disponible sur : https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/pediatric-hcp.html.

9. Fu Y, Cheng Y, Wu Y. CompréhensionSRAS-CoV-2-Réponses inflammatoires médiatisées : des mécanismes aux outils thérapeutiques potentiels. Péché Virol. 2020 ; 35(3):266–71. Epub 2020/03/04. https://doi.org/ 10.1007/s12250-020-00207-4 PMID : 32125642 ; PubMed Central PMCID : PMC7090474.

Noter:ce qui précède n'est pas une liste de référence complète