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De nouvelles interactions hôte-viral-microbiome pendant COVID-19 peuvent déterminer le résultat

La pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), se propage rapidement depuis plus d'un an. Bien qu'il s'agisse principalement d'une maladie respiratoire, ses manifestations sont souvent protéiformes et peuvent mettre la vie en danger.

Une nouvelle préimpression sur le medRxiv * Le serveur explique comment les mécanismes sous-jacents de la maladie sont régulés de telle sorte que la réponse immunitaire locale ou muqueuse est distincte de la réponse systémique.

Étude :Réponses immunitaires systémiques et muqueuses distinctes au SRAS-CoV-2. Crédit d'image :Andrii Vodolazhskyi/Shutterstock

Suppression virale de l'immunité innée mais pas adaptative

L'infection initiale des cellules épithéliales des voies respiratoires supérieures, via l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2), déclenche des défenses innées précoces qui empêchent l'infection réplicative et la maladie progressive.

Ceux-ci incluent des composants immunitaires et non-immuns, tels que le mucus et certains produits chimiques produits au cours du métabolisme, ainsi que des protéines de signalisation cellulaire (cytokines) et des interférons qui sont produits soit au cours du cycle cellulaire normal, soit en réponse à une infection.

Il a été établi que le virus supprime l'activation du système immunitaire inné, en commençant par les cellules dendritiques qui présentent des antigènes à l'effecteur immunitaire et aux cellules productrices d'anticorps. Il réduit également l'intensité des réponses antivirales des interférons de type I et II. Le résultat est l'hyperactivation des macrophages inflammatoires.

Les réponses immunitaires adaptatives jouent un rôle ultérieur. Ceux-ci incluent des anticorps tels que l'immunoglobuline (Ig) A sécrétoire qui garde les barrières muqueuses et a été détecté chez les patients COVID-19, dans le sang, échantillons de salive et du nasopharynx.

Le nombre de lymphocytes dans le sang périphérique est faible chez les patients COVID-19, mais les cellules B et T montrent des réponses de mémoire antivirale efficaces et spécifiques. Cela comprend un nombre élevé de plasmocytes qui sécrètent des anticorps neutralisants spécifiques contre la protéine de pointe virale.

Les réponses spécifiques des lymphocytes T dans le sang sont associées à la gravité de la maladie, qui n'est donc pas le résultat d'une immunité adaptative défectueuse, au moins dans les premières étapes.

Tempête de cytokines dans un COVID-19 sévère

La tempête de cytokines caractérisée par une hyperinflammation systémique, proportionnellement aux charges d'acide ribonucléique (ARN) viral dans les tissus, est une caractéristique notable du COVID-19 sévère et critique.

La présente étude visait à identifier les facteurs régulateurs de l'immunité locale et systémique à l'infection par le SRAS-CoV-2 associés au phénotype clinique.

Les chercheurs ont découvert que l'immunité nasale et systémique étaient très différentes l'une de l'autre chez le même individu. Les principales différences concernent les cytokines locales dans le nez et le microbiome nasal.

Fortes réponses anticorps locales et systémiques

Suite à une infection, les chercheurs ont trouvé des anticorps IgG et IgA spécifiques aux pointes dans le plasma, les titres et la probabilité étant proportionnels à la gravité de la maladie. L'activité de neutralisation du plasma était également proportionnelle à la gravité de la maladie, et à la fréquence des IgA et IgG anti-spike.

IgM totales, taux d'IgG et d'IgA, et sous-classes d'IgG, étaient similaires chez les patients et les témoins sains.

IgA anti-pics, et IgG, réponses, étaient également plus élevés dans les sécrétions nasopharyngées, proportionnellement à la gravité de la maladie. Notamment, les patients critiques ont montré une augmentation des IgA totales dans les sécrétions nasales.

Ces résultats montrent qu'ils sont montés contre la protéine de pointe virale dans le COVID-19 aigu.

régulation indépendante de l'immunité muqueuse et systémique

En utilisant des échantillons appariés de plasma nasopharyngé, les chercheurs ont découvert que près de 90 % des patients étaient séroconvertis, avec des anticorps anti-pic IgG et IgA.

Cependant, beaucoup moins ont montré des anticorps contre le pic dans leurs sécrétions nasopharyngées. Ceux qui ont montré une telle "nasoconversion, " toutefois, développé des IgG et IgA anti-spike.

Parmi le groupe des témoins et des individus infectés, le plasma et le nasopharynx présentaient des pics d'anticorps dans environ 30 %. Environ 37% présentaient une séroconversion mais pas une nasoconversion. Cette dernière est survenue seule dans 5%, et 30% des personnes n'ont montré ni l'un ni l'autre.

Tous les témoins étaient dans la dernière catégorie, bien sûr. Cependant, deux patients COVID-19 modérés étaient également séronégatifs et nasonégatifs à ce moment-là.

Deux patients gravement malades étaient séronégatifs mais fortement nasopositifs. Les autres patients étaient également partagés entre être à la fois séropositifs et nasopositifs, ou séropositif sans nasoconversion.

Environ 12% n'ont pas réussi à se séroconvertir complètement.

Étrangement, il n'y avait pas de relation évidente entre les anticorps de pointe systémiques et locaux chez le même individu. Les taux plasmatiques des taux d'anticorps IgA et IgG anti-spike par rapport aux titres d'anticorps dans le nasopharynx n'étaient pas corrélés, IgA n'était pas non plus corrélé avec les réponses IgG.

Ce résultat suggère une régulation indépendante des réponses immunitaires muqueuses et systémiques au SRAS-CoV-2. »

Les cytokines médient l'inflammation et l'immunité locale

L'étude a également montré que dix cytokines dans le plasma étaient significativement différentes chez les patients critiques COVID-19 par rapport aux autres patients, mais dans le nasopharynx, 13 cytokines étaient régulées de manière différentielle. Seuls deux étaient communs entre les deux groupes.

Certaines des cytokines nasales étaient plus élevées chez les patients les plus malades. Ainsi, même les cytokines semblent être régulées différemment dans l'infection par le SRAS-CoV-2 en fonction du compartiment d'infection. La sécrétion d'interférons n'était pas associée à des anticorps antiviraux.

Les niveaux plus élevés de certaines cytokines, mais pas les interférons, en association avec des anticorps anti-spike dans les sécrétions nasopharyngées suggèrent que les premiers sont impliqués dans l'inflammation, et donc dans la génération d'anticorps locaux.

Charge virale et réponse immunitaire

Les enquêteurs ont constaté que la charge virale est plus élevée dans les compartiments local et systémique chez les patients COVID-19, mais ils paraissaient indépendants l'un de l'autre.

Les charges virales plasmatiques ont prédit la réponse inflammatoire systémique et des niveaux plus élevés de cytokines régulatrices spécifiques, mais une réponse d'interféron plus faible. Cela confirme les découvertes antérieures d'hyper-inflammation induite par le virus. Ils ont également prédit un taux plasmatique élevé d'IgA et d'IgG anti-spike, montrant qu'ils entraînent des réponses d'anticorps spécifiques aux pointes.

Les charges virales nasopharyngées ont montré des associations inverses avec les cytokines inflammatoires.

Régulation du microbiome des réponses immunitaires

Les chercheurs ont également découvert que l'infection par le SRAS-CoV-2 est associée à des perturbations du microbiome nasopharyngé, et que les patients atteints de COVID-19 critiques présentent une dysbiose.

De plus, suite à une infection par ce virus, les niveaux de certaines cytokines ont baissé, comme IL-33, IFNγ, IFNα/β et IFNλ3. Ceux-ci sont associés à un nombre plus élevé de «bonnes» bactéries qui peuvent augmenter la résistance au SRAS-CoV-2 et une diversité accrue dans l'ensemble.

Charge virale, pic d'anticorps, la capacité de neutralisation et les cytokines inflammatoires se sont avérées être associées à la composition et à la croissance de la communauté microbienne. Ainsi, les communautés bactériennes dans le nez sont étroitement associées à la signalisation inflammatoire locale et systémique et aux réponses des anticorps pendant COVID-19.

Les patients critiques COVID-19 ont montré, dans cette étude, un groupe de cytokines et de facteurs de croissance à des niveaux élevés dans leur sang qui ne semblent pas être liés à des mécanismes antiviraux. Au lieu, ils sont éventuellement liés à la régulation du microbiome nasal, de telle sorte que l'augmentation de ces cytokines entraîne la diminution des genres fondamentaux comme Corynébactérie et Dolosigranule .

Inversement, la cytokine inflammatoire IL-6 est associée à des niveaux plus élevés du pathobiontique Staphylocoque genre.

Quelles sont les implications ?

Les chercheurs suggèrent que l'immunité protectrice dans l'infection par le SRAS-CoV-2 dépend de plusieurs points réglementaires importants. L'un est le microbiome nasal, qui est perturbé dans cette infection et entraîne une diminution de certaines cytokines importantes dans le contrôle du virus.

Le second est le profil local des cytokines dans la muqueuse nasale, qui détermine la production d'anticorps locaux dans le nasopharynx. Et troisièmement, certains genres bactériens augmentent en association avec des niveaux plus élevés d'inflammation, à la fois muqueux et systémique. Ceux-ci semblent être le résultat de schémas de libération de cytokines spécifiques et sont associés à de mauvais résultats.

Cela indique le besoin de comprendre, par de futures études, comment le microbiome nasal est impliqué dans les réactions locales et systémiques à l'infection. Certains chercheurs ont montré un lien possible entre le microbiote du nez et la production de base d'interférons de type I et de type III.

De telles différences individuelles dans la quantité d'interféron sécrété par les bactéries nasales pourraient expliquer, en partie, pourquoi différents individus réagissent si différemment au virus.

La gamme des réponses immunitaires muqueuses (ou l'absence de celles-ci) peut également déterminer de nouvelles modalités thérapeutiques pour améliorer la protection individuelle contre le virus en augmentant la production d'IgA spécifique. La cytokine CCL2 et l'interféron de type I peuvent être particulièrement importants.

La présence d'une infection par le SRAS-CoV-2 pourrait provoquer une rupture de la barrière épithéliale et des perturbations de la flore nasale. Ces changements peuvent, à son tour, permettre aux pathobiontes nasaux de pénétrer dans le corps, déclenchant une inflammation systémique. Un cycle similaire a été signalé dans l'intestin.

Par conséquent, ces patients peuvent avoir un risque plus élevé de maladie COVID-19 sévère. " Notre étude identifie de nouvelles interactions hôte-viral-microbiome pendant l'infection par le SRAS-CoV-2, ce qui pourrait aider à de nouvelles stratégies pour identifier les personnes à risque . "

*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.

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