SARS-CoV-2 WA1/2020, les souches Delta et Omicron infectent les neurones sensoriels humains

Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de prétirage, les chercheurs ont évalué l’impact du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) sur le système nerveux périphérique (SNP).

SARS-CoV-2 WA1/2020, les souches Delta et Omicron infectent les neurones sensoriels humains
Étudier: Les neurones sensoriels dérivés de cellules iPS humaines peuvent être infectés par la souche WA1/2020 du SRAS-CoV-2 ainsi que par les variantes delta et omicron. Crédit d’image : Fit Ztudio/Shutterstock

Des études antérieures ont rapporté que les neurones manquent de récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), essentiels à l’entrée du SRAS-CoV-2, et par conséquent, n’acquièrent pas d’infections par le SRAS-CoV-2. Ainsi, des neuropathies périphériques pourraient survenir à la suite d’une inflammation non spécifique des neurones sensoriels. Cependant, des neuropathies du système nerveux périphérique ont été observées tardivement au cours de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), pendant la période d’inflammation réduite.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont exploré les mécanismes utilisés par le SRAS-CoV-2 pour infecter le SNP.

Des neurones sensoriels d’origine humaine ont été générés à partir d’iPS (cellules souches pluripotentes induites) exposés à la souche SARS-CoV-2 WA1/2020 et à des variantes préoccupantes (COV), telles que la variante Delta et la variante Omicron. Le séquençage unicellulaire de l’acide ribonucléique (scRNAseq) a été effectué sur HI (inactivé par la chaleur) SARS-CoV-2 ou WA1/2020 actif. L’équipe a recherché si les neurones pourraient exprimer ACE2 et acquérir l’infection SARS-CoV-2. Des cellules de rein embryonnaire humain (HEK) 293T ont été incluses dans les cultures cellulaires pour une comparaison simultanée des neurones sensoriels iPS aux cellules avec une expression robuste de l’ACE2 et une réplication active du SRAS-CoV-2.

Les profils d’expression génomique des neurones sensoriels SARS-CoV-2 ARN-positifs et SARS-CoV-2-ARN-négatifs ont été comparés. Pour étudier la réplication de l’ARN du SARS-CoV-2 dans les cellules HEK293T et les neurones sensoriels, les informations de scRNAseq ont été analysées pour les brins négatifs de l’ARN du SARS-CoV-2. Pour déterminer si les neurones sensoriels pouvaient éliminer le SRAS-CoV-2 infectieux, les cellules ont été infectées par le virus, après quoi les quantités de SRAS-CoV-2 infectieux dans les milieux de culture ont été quantifiées à l’aide de tests sur plaque. Des cellules Calu3 (lignée cellulaire de carcinome pulmonaire humain) ont été utilisées comme témoins positifs.

Pour évaluer les différences dans l’infection neuronale sensorielle par WA1/2020, Delta et Omicron, des co-cultures de neurones sensoriels dérivés de cellules souches pluripotentes induites et de cellules HEK293T ont été infectées pendant deux jours, puis les cellules ont été analysées par analyse scRNAseq. En outre, une analyse différentielle de l’expression génique a été effectuée pour identifier les signatures génétiques présentées par les neurones sensoriels SARS-CoV-2 ARN-négatifs et SARS-CoV-2 ARN-positifs et les cellules 293T infectées par WA1/2020, Delta ou Omicron.

Résultats

Le SRAS-CoV-2 pourrait infecter 20 % des neurones sensoriels, Omicron ayant le taux d’infection le moins élevé (trois fois inférieur à WA1/2020 et Delta). Même si les neurones ont été infectés par le SRAS-CoV-2, le virus n’a pas été en mesure de se répliquer activement et de libérer la progéniture virale. Après 1,50 mois de différenciation des cellules souches pluripotentes induites humaines en neurones de type sensoriel, > 90,0 % des cellules ont montré l’expression de marqueurs neuronaux sensoriels, y compris le récepteur tyrosine kinase (RET), le récepteur de la tropomyosine kinase B (Trk.B), la périphérine 2 (PRPH), Trk.C et le peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP). Les neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites ont démontré une expression élevée de l’ACE2 à des niveaux comparables à ceux exprimés par les cellules pulmonaires Calu3, indiquant l’infectivité.

L’acide ribonucléique du SARS-CoV-2 a été détecté dans 30,0 % des cellules infectées par le SARS-CoV-2. L’équipe a détecté l’ARN du gène SARS-CoV-2 N (nucléocapside) dans 18% et 21% des neurones et des cellules HEK293T, respectivement, indiquant que les neurones ont soutenu l’infection par le SARS-CoV-2 et la réplication de l’acide ribonucléique. Les expressions des marqueurs neuronaux cellulaires et sensoriels de la crête neurale étaient comparables parmi les populations de cellules, indiquant que la maturité neuronale sensorielle n’a pas déterminé le développement de COVID-19. Au lieu de cela, les cellules SARS-CoV-2 positives à l’acide ribonucléique ont démontré une diminution de l’expression des gènes codant pour les protéines associées au métabolisme de l’acide ribonucléique, y compris la nucléoline (NCL), la protéine de liaison à l’ARN FUS (FUS) et la caséine omniprésente nucléaire et les kinases dépendantes de la cycline substrat (NUCKS1). Les neurones infectés ont montré un métabolisme de l’ARN réduit, ce qui pourrait inhiber la traduction de l’acide ribonucléique du SRAS-CoV-2.

Les gènes associés aux récepteurs olfactifs n’ont pas montré d’expression élevée dans les cellules, indiquant que les cellules neuronales sensorielles du système olfactif ne sont pas infectées par le SRAS-CoV-2. Dans les neurones sensoriels, de l’ARN à brin négatif a été détecté dans les cellules infectées par WA1/2020 et infectées par Delta, indiquant une synthèse active de l’acide ribonucléique du SRAS-CoV-2 dans les neurones après l’infection par WA1/2020. Deux jours après l’infection, la quantité de SRAS-CoV-2 infectieux dans le milieu de culture était comparable à celle des cellules qui n’exprimaient pas l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 comme les neurones corticaux dérivés d’iPS humains, indiquant l’absence de propagation virale dans les neurones sensoriels de l’homme origine in vitro.

Il convient de noter que si les niveaux d’ARN du gène N et du gène du cadre de lecture ouvert 1ab (Orf1ab) étaient les transcrits les plus abondants, d’autres gènes du SRAS-CoV-2, tels que les gènes M (membrane) et S (pointe), étaient détectables dans l’analyse sensorielle. neurones. Les résultats indiquaient un tropisme différentiel et une infectiosité de la souche WA1/2020, Delta VOC et Omicron VOC pour les neurones sensoriels ; cependant, ils pourraient infecter les neurones sensoriels. Omicron a régulé positivement l’expression d’ATR (ataxie télangiectasie et liée à Rad3), de BACE1 (bêta-sécrétase 1) et de CALU (caluménine). WA1/2020 a supprimé des gènes neuronaux tels que KCNMB2 (sous-unité bêta régulatrice 2 de la sous-famille M des canaux activés par le calcium potassique) et CADM1 (molécule d’adhésion cellulaire 1) dans les neurones. Delta a supprimé l’expression génique du facteur de transcription neuronale, y compris MN1 (méningiome) et KLF7 (facteur de type Kruppel 7) dans les neurones.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que la souche SARS-CoV-2 WA1/2020, Delta VOC et Omicron VOC pouvaient infecter le type de neurones sensoriels humains. Cependant, l’infection par le SRAS-CoV-2 dans les neurones est non productive. Les résultats pourraient probablement expliquer les neuropathies périphériques observées chez les patients COVID-19.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

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