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Le microbiome pulmonaire prédit la gravité de la maladie COVID-19

Un nouveau document de recherche pré-imprimé publié sur le medRxiv * Le serveur a découvert que des changements dans le microbiome pulmonaire lors d'une infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) influencent la gravité de la maladie COVID-19. Dirigé par Ronald G. Collman de la Perelman School of Medicine de l'Université de Pennsylvanie, ils suggèrent qu'une grande diversité dans le microbiome est associée à une maladie moins grave et à la nécessité d'une hospitalisation.

Des différences dans le microbiome ont été observées chez les patients intubés qui présentaient une prévalence plus élevée de Staphylocoque . De plus grandes quantités de Anelloviridae et Redondoviridae ont également été corrélées avec des patients intubés présentant de graves complications liées au COVID-19.

Les chercheurs écrivent :

« Nous rapportons une dysbiose profonde du microbiome bactérien et viral des voies respiratoires chez les patients hospitalisés COVID-19, qui diffère de celui des patients non-COVID, présente une déstabilisation accélérée dans le temps, et s'associe à la gravité de la maladie et aux profils immunitaires systémiques.

Étude :Signatures de la gravité du COVID-19 et de la réponse immunitaire dans le microbiome des voies respiratoires. Crédit d'image :Kateryna Kon/Shutterstock

Comment ils ont fait

L'équipe a collecté des écouvillonnages oropharyngés ou nasopharyngés de 83 patients hospitalisés pour une infection au COVID-19. Les patients avaient une médiane de 64 ans et comprenaient 39 femmes et 44 hommes. Environ 67% des patients étaient noirs, suivi par 24% des patients s'identifiant comme Blancs. Sauf cinq, tous avaient des comorbidités. Les échantillons ont été obtenus en moyenne quatre jours après l'hospitalisation. Il y avait aussi 48% des participants qui ont été intubés, avec 24% de décès. Ces patients ont également donné des échantillons d'aspiration endotrachéale.

Treize participants sans COVID-19 mais avec une affection sous-jacente ont été hospitalisés mais en non-USI. Environ 62 % ont dû être intubés, et de ceux-là, 46% sont décédés.

La gravité de la maladie a été mesurée à l'aide de l'échelle de 11 points de l'OMS, l'hospitalisation étant de niveau 4 et le décès de niveau 10.

Un total de 582 échantillons pour l'analyse du microbiome a été collecté auprès de patients COVID-positifs et 75 de non-COVID.

Les témoins de l'étude étaient constitués de 30 individus en bonne santé qui ont fourni des échantillons d'écouvillonnage et de 12 échantillons qui ont subi une bronchoscopie et un lavage broncho-alvéolaire.

Niveaux d'ARN du SRAS-CoV-2

L'ARN extrait des échantillons de patients était variable, et la charge virale est devenue indétectable chez la plupart des patients au cours de la progression de la maladie. Cependant, certains patients ont continué à présenter l'ARN du SRAS-CoV-2 3 semaines après l'apparition des symptômes.

Les taux d'ARN n'étaient pas corrélés avec les résultats cliniques.

Le séquençage du génome de 26 échantillons de patients a montré que le SRAS-CoV-2 appartenait à la lignée B.1. Cette lignée contient la mutation D614G sur la protéine de pointe avec le variant P314L.

Microbiome pulmonaire moins diversifié chez les patients intubés atteints de COVID-19

Les microbiomes respiratoires chez les patients intubés comprenaient des agents pathogènes respiratoires courants, comprenant Staphylocoque, Klebsiella, et Stenotrophomonas . Cependant, des microbiomes moins diversifiés ont été observés chez les patients atteints de COVID-19.

Sur les 24 patients intubés, 6 microbiomes ont montré une prévalence élevée pour Staphylocoque . Environ 5 patients ont montré une dominance de Staphylococcus dans le microbiome une semaine après le test de culture, et seulement 3 avaient S. aureus . Trois patients avaient Entérocoque .

Autres agents pathogènes présents mais en plus petites quantités inclus Stenotrophomonas , Entérobactéries , et Entérobactéries .

Les chercheurs ont trouvé une stabilité dans le microbiome pour certains patients tandis que d'autres ont montré des changements au fil du temps. Ils concluent :

"Ainsi, le microbiome des voies respiratoires inférieures chez les patients COVID-19 intubés gravement malades est de faible diversité, peuvent être dominés soit par des agents pathogènes, soit par des taxons normaux des voies respiratoires supérieures, peut avoir une prédilection pour Staphylococcus, et peut être très dynamique.

Pathogènes liés à une plus grande gravité de la maladie

Les perturbations du microbiome ont également prédit une immunité contre COVID-19 – un rapport lymphocytes/neutrophiles inférieur lié à des communautés de microbiomes des voies respiratoires moins diversifiées. La diminution des niveaux était corrélée à une augmentation de la gravité de la maladie.

L'équipe a également examiné 193 caractéristiques immunitaires cellulaires individuelles à partir d'échantillons de phénotypage de cellules mononucléées du sang périphérique provenant de 34 patients. Les résultats ont montré que le microbiome oropharyngé est associé à la composition des cellules immunitaires systémiques.

Un échantillonnage précoce a montré Anelloviridae et Redondoviridae étaient l'un des meilleurs indicateurs microbiens pour nécessiter une intubation à l'hôpital. Les virus à ADN étaient également liés à un score OMS plus élevé, ce qui indique une plus grande sévérité de la maladie.

Les chercheurs ont utilisé des algorithmes d'apprentissage automatique chez deux patients pour trouver des niveaux élevés de petits virus à ADN circulaire prédits si une personne serait intubée – bien qu'ils ne soient pas aussi forts que les bactéries pour prédire la gravité de la maladie COVID-19. Prévotella et Mycoplasme dans les échantillons oropharyngés étaient également associés à un plus grand risque d'intubation hospitalisée. Cela suggère que des lignées bactériennes plutôt que des virus à ADN sont corrélées à une gravité plus élevée de la maladie.

« Notre analyse longitudinale a révélé une plus grande déstabilisation du microbiome bactérien oropharyngé dans COVID-19 que les patients non-COVID. Cette découverte est particulièrement frappante étant donné que les patients non-COVID étaient globalement plus malades (tous en soins intensifs; 40% de mortalité) que les patients COVID-19 (à la fois les patients en soins intensifs et non-USI; 24 % de mortalité). »

Avis important

*medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, donc, ne doit pas être considéré comme concluant, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.