Pourquoi les personnes souffrant d’asthme allergique sont-elles moins sensibles aux COVID sévères ? — ScienceDaily

La grande majorité des personnes infectées par la variante omicron du SRAS-CoV-2 présentent des symptômes légers de type rhume, des symptômes pseudo-grippaux modérés ou aucun symptôme du tout, mais le virus est si transmissible qu’il se propage encore profondément dans les tissus pulmonaires pour causer des maladies graves et la mort de milliers de personnes aux États-Unis rien qu’en 2022. Des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont révélé les raisons biologiques de la progression de la maladie et pourquoi une certaine population de patients asthmatiques est moins sensible au COVID sévère.

Cette recherche, publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesillustre l’importance d’une cytokine bien connue appelée interleukine-13 (IL-13) dans la protection des cellules contre le SRAS-CoV-2, ce qui aide à expliquer le mystère de la raison pour laquelle les personnes souffrant d’asthme allergique s’en sortent mieux que la population générale malgré un poumon chronique état. On ne peut pas en dire autant des personnes atteintes d’autres maladies, telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) ou l’emphysème, qui présentent un risque très élevé de COVID grave.

“Nous savions qu’il devait y avoir une raison biomécanique pour laquelle les personnes souffrant d’asthme allergique semblaient plus protégées contre les maladies graves”, a déclaré l’auteur principal Camille Ehre, PhD, professeur adjoint de pédiatrie à l’UNC School of Medicine et membre de l’UNC Marsico Lung. Institut. “Notre équipe de recherche a découvert un certain nombre de changements cellulaires importants, notamment dus à l’IL-13, ce qui nous amène à conclure que l’IL-13 joue un rôle unique dans la défense contre l’infection par le SRAS-CoV-2 chez certaines populations de patients.”

Bien que les cytokines comme l’IL-13 ne puissent pas être utilisées comme thérapies car elles déclenchent une inflammation, il est important de comprendre les voies moléculaires naturelles que les cellules utilisent pour se protéger de l’invasion d’agents pathogènes, car ces études ont le potentiel de révéler de nouvelles cibles thérapeutiques.

Il existe de nombreux facteurs de santé qui augmentent le risque de COVID grave, y compris les maladies pulmonaires chroniques telles que la MPOC, mais à mesure que la pandémie se poursuivait, les épidémiologistes ont découvert que les personnes souffrant d’asthme allergique étaient moins susceptibles de contracter une maladie grave.

“Ce sont des patients souffrant d’asthme causé par des allergènes, tels que les moisissures, le pollen et les squames”, a déclaré Ehre, qui est également membre de l’UNC Children’s Research Institute. “Pour découvrir pourquoi ils sont moins sensibles, nous avons étudié des mécanismes cellulaires spécifiques dans des cultures primaires de cellules épithéliales des voies respiratoires humaines.”

Les expériences ont été dirigées par les co-premiers auteurs Cameron Morrison, étudiant en médecine au laboratoire d’Ehre, et Caitlin Edwards, assistante de recherche et étudiante en MPH dans le laboratoire de Ralph Baric, PhD, Kenan Distinguished Professor of Epidemiology à l’UNC Gillings School of Santé publique mondiale et professeur au Département de microbiologie et d’immunologie de l’UNC à l’École de médecine de l’UNC.

Les chercheurs ont utilisé l’analyse génétique de cultures de cellules des voies respiratoires humaines infectées par le SRAS-CoV-2 pour découvrir que l’expression de la protéine humaine ACE2 régissait les types de cellules infectées et la quantité de virus trouvée dans cette population cellulaire (également connue sous le nom de “charge virale”. .”)

Les scientifiques ont ensuite utilisé la microscopie électronique (EM) pour identifier un exode intense de virus à partir de cellules ciliées infectées, qui sont des cellules chargées de déplacer le mucus le long de la surface des voies respiratoires. EM a également révélé une cytopathogenèse sévère – des changements à l’intérieur des cellules humaines dus à une infection virale. Et ces changements aboutissant à des cellules ciliées (rempli de virions) qui se détachent de la surface des voies respiratoires.

“Cette excrétion est ce qui fournit un grand réservoir viral pour la propagation et la transmission du SRAS-CoV-2”, a déclaré Ehre. “Cela semble également augmenter le potentiel de déplacement des cellules infectées vers des tissus pulmonaires plus profonds.”

D’autres expériences sur des cellules des voies respiratoires infectées ont révélé qu’une protéine majeure du mucus appelée MUC5AC était épuisée à l’intérieur des cellules, probablement parce que les protéines étaient sécrétées pour tenter de piéger les virus envahisseurs. Mais la charge virale n’a cessé d’augmenter car les cellules chargées de produire MUC5AC étaient débordées face à une infection virale endémique.

Les chercheurs savaient, grâce à des études épidémiologiques, que les patients asthmatiques allergiques – connus pour surproduire du MUC5AC – étaient moins sensible au COVID sévère. Ehre et ses collègues savaient également que la cytokine IL-13 augmentait la sécrétion de MUC5AC dans les poumons lorsque les patients asthmatiques étaient confrontés à un allergène.

Les scientifiques ont décidé d’imiter les voies respiratoires asthmatiques en traitant les cellules des voies respiratoires humaines avec de l’IL-13. Ils ont ensuite mesuré les titres viraux, l’ARNm viral, le taux d’excrétion de cellules infectées et le nombre total de cellules infectées. Chacun a été significativement diminué. Ils ont découvert que cela restait vrai même lorsque le mucus était retiré des cultures, suggérant que d’autres facteurs étaient impliqués dans les effets protecteurs de l’IL-13 contre le SRAS-CoV-2.

Des analyses de séquençage d’ARN en vrac ont révélé que l’IL-13 régulait positivement les gènes qui contrôlent la synthèse des glycoprotéines, le transport des ions et les processus antiviraux, qui sont tous importants dans la défense immunitaire des voies respiratoires. Ils ont également montré que l’IL-13 réduisait l’expression du récepteur viral, ACE2, ainsi que la quantité de virus à l’intérieur des cellules et la transmission virale de cellule à cellule.

Pris ensemble, ces résultats indiquent que l’IL-13 a considérablement affecté l’entrée virale dans les cellules, la réplication à l’intérieur des cellules et la propagation du virus, limitant ainsi la capacité du virus à se frayer un chemin plus profondément dans les voies respiratoires pour déclencher une maladie grave.

“Nous pensons que cette recherche montre en outre à quel point il est important de traiter l’infection par le SRAS-CoV-2 le plus tôt possible”, a déclaré Ehre. “Et cela montre à quel point les mécanismes spécifiques impliquant l’ACE2 et l’IL-13 sont importants, alors que nous faisons de notre mieux pour protéger les patients contre le développement d’infections graves.”

Les autres auteurs de l’article PNAS sont Kendall Shaffer, Kenza Araba, Jason Wykoff, Danielle Williams, Takanori Asakura, Hong Dang, Lisa Morton, Rodney Gilmore, Wanda O’Neal et Ric Boucher, tous à UNC-Chapel Hill.

Cette recherche a été financée par des subventions des National Institutes of Health et Vertex Pharmaceuticals.

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