La perte temporaire de l’odorat, ou anosmie, est le principal symptôme neurologique et l’un des indicateurs les plus précoces et les plus fréquemment rapportés du COVID-19. Des études suggèrent qu’il prédit mieux la maladie que d’autres symptômes bien connus tels que la fièvre et la toux, mais les mécanismes sous-jacents de la perte d’odorat chez les patients atteints de COVID-19 n’ont pas été clairs.

Désormais, une équipe internationale de chercheurs dirigée par des neuroscientifiques de la Harvard Medical School a identifié les types de cellules olfactives de la cavité nasale supérieure les plus vulnérables à l’infection par le SRAS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19.

Étonnamment, les neurones sensoriels qui détectent et transmettent l’odorat au cerveau ne font pas partie des types de cellules vulnérables.

Reporting dans Progrès scientifiques le 24 juillet, l’équipe de recherche a découvert que les neurones sensoriels olfactifs n’exprimaient pas le gène qui code la protéine du récepteur ACE2, que le SRAS-CoV-2 utilise pour pénétrer dans les cellules humaines. Au lieu de cela, ACE2 est exprimé dans des cellules qui fournissent un soutien métabolique et structurel aux neurones sensoriels olfactifs, ainsi qu’à certaines populations de cellules souches et de cellules de vaisseaux sanguins.

Les résultats suggèrent que l’infection de types de cellules non neuronales peut être responsable de l’anosmie chez les patients COVID-19 et aider à éclairer les efforts pour mieux comprendre la progression de la maladie.

«Nos résultats indiquent que le nouveau coronavirus modifie l’odorat chez les patients non pas en infectant directement les neurones, mais en affectant la fonction des cellules de soutien», a déclaré l’auteur principal de l’étude Sandeep Robert Datta, professeur agrégé de neurobiologie à l’Institut Blavatnik du HMS.

Cela implique que dans la plupart des cas, l’infection par le SRAS-CoV-2 est peu susceptible d’endommager de façon permanente les circuits neuronaux olfactifs et de conduire à une anosmie persistante, a ajouté Datta, une condition associée à une variété de problèmes de santé mentale et sociale, en particulier la dépression et l’anxiété.

«Je pense que c’est une bonne nouvelle, car une fois que l’infection disparaît, les neurones olfactifs ne semblent pas avoir besoin d’être remplacés ou reconstruits à partir de zéro», a-t-il déclaré. «Mais nous avons besoin de plus de données et d’une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents pour confirmer cette conclusion.»

La majorité des patients atteints de COVID-19 souffrent d’un certain niveau d’anosmie, le plus souvent temporaire. Les analyses des dossiers de santé électroniques indiquent que les patients atteints de COVID-19 sont 27 fois plus susceptibles d’avoir une perte d’odeur, mais qu’ils ne sont que 2,2 à 2,6 fois plus susceptibles d’avoir de la fièvre, de la toux ou des difficultés respiratoires, par rapport aux patients sans COVID-19.

Certaines études ont laissé entendre que l’anosmie dans COVID-19 diffère de l’anosmie causée par d’autres infections virales, y compris par d’autres coronavirus.

Par exemple, les patients atteints de COVID-19 récupèrent généralement leur odorat au cours des semaines – beaucoup plus rapidement que les mois nécessaires pour se remettre d’une anosmie causée par un sous-ensemble d’infections virales connues pour endommager directement les neurones sensoriels olfactifs. De plus, de nombreux virus provoquent une perte d’odeur temporaire en déclenchant des problèmes respiratoires supérieurs tels que le nez bouché. Certains patients COVID-19, cependant, souffrent d’anosmie sans aucune obstruction nasale.

Identifier la vulnérabilité

Dans l’étude actuelle, Datta et ses collègues ont cherché à mieux comprendre comment l’odorat est altéré chez les patients COVID-19 en identifiant les types de cellules les plus vulnérables à l’infection par le SRAS-CoV-2.

Ils ont commencé par analyser les ensembles de données de séquençage monocellulaire existants qui, au total, ont catalogué les gènes exprimés par des centaines de milliers de cellules individuelles dans les cavités nasales supérieures des humains, des souris et des primates non humains.

L’équipe s’est concentrée sur le gène ACE2, largement trouvé dans les cellules des voies respiratoires humaines, qui code la principale protéine réceptrice que le SRAS-CoV-2 cible pour pénétrer dans les cellules humaines. Ils ont également examiné un autre gène, TMPRSS2, qui code une enzyme considérée comme importante pour l’entrée du SARS-CoV-2 dans la cellule.

Les analyses ont révélé que l’ACE2 et le TMPRSS2 sont exprimés par les cellules de l’épithélium olfactif – un tissu spécialisé dans le toit de la cavité nasale responsable de la détection des odeurs qui abrite des neurones sensoriels olfactifs et une variété de cellules de soutien.

Aucun gène, cependant, n’a été exprimé par les neurones sensoriels olfactifs. En revanche, ces neurones exprimaient des gènes associés à la capacité d’autres coronavirus à pénétrer dans les cellules.

Les chercheurs ont découvert que deux types de cellules spécifiques de l’épithélium olfactif exprimaient l’ACE2 à des niveaux similaires à ceux observés dans les cellules des voies respiratoires inférieures, les cibles les plus courantes du SRAS-CoV-2, suggérant une vulnérabilité à l’infection.

Celles-ci comprenaient des cellules sustentaculaires, qui s’enroulent autour des neurones sensoriels et sont censées fournir un soutien structurel et métabolique, et des cellules basales, qui agissent comme des cellules souches qui régénèrent l’épithélium olfactif après des dommages. La présence de protéines codées par les deux gènes dans ces cellules a été confirmée par immunocoloration.

Dans des expériences supplémentaires, les chercheurs ont découvert que les cellules souches de l’épithélium olfactif exprimaient la protéine ACE2 à des niveaux plus élevés après des dommages artificiellement induits, par rapport aux cellules souches au repos. Cela peut suggérer une vulnérabilité supplémentaire au SRAS-CoV-2, mais on ne sait toujours pas si cela est important ou comment cela est important pour l’évolution clinique de l’anosmie chez les patients atteints de COVID-19, ont déclaré les auteurs.

Datta et ses collègues ont également analysé l’expression génique dans près de 50 000 cellules individuelles dans le bulbe olfactif de la souris, la structure du cerveau antérieur qui reçoit les signaux des neurones sensoriels olfactifs et est responsable du traitement initial des odeurs.

Les neurones du bulbe olfactif n’exprimaient pas ACE2. Le gène et la protéine associée n’étaient présents que dans les cellules des vaisseaux sanguins, en particulier les péricytes, qui sont impliqués dans la régulation de la pression artérielle, le maintien de la barrière hémato-encéphalique et les réponses inflammatoires. Aucun type de cellule dans le bulbe olfactif n’exprimait le gène TMPRSS2.

Indice de perte d’odeur

Ensemble, ces données suggèrent que l’anosmie liée au COVID-19 peut résulter d’une perte temporaire de la fonction des cellules de soutien dans l’épithélium olfactif, ce qui provoque indirectement des modifications des neurones sensoriels olfactifs, ont déclaré les auteurs.

« Nous ne comprenons pas encore pleinement quels sont ces changements, cependant », a déclaré Datta. «Les cellules sustentaculaires ont été largement ignorées et il semble que nous devons y prêter attention, de la même manière que nous apprécions de plus en plus le rôle critique que jouent les cellules gliales dans le cerveau.»

Les résultats offrent également des indices intrigants sur les problèmes neurologiques associés au COVID-19. Les observations sont cohérentes avec les hypothèses selon lesquelles le SRAS-CoV-2 n’infecte pas directement les neurones, mais pourrait plutôt interférer avec la fonction cérébrale en affectant les cellules vasculaires du système nerveux, ont déclaré les auteurs. Cela nécessite une enquête plus approfondie pour vérifier, ont-ils ajouté.

Les résultats de l’étude aident maintenant à accélérer les efforts pour mieux comprendre la perte d’odeur chez les patients atteints de COVID-19, ce qui pourrait à son tour conduire à des traitements pour l’anosmie et au développement de diagnostics améliorés basés sur l’odorat pour la maladie.

«L’anosmie semble être un phénomène curieux, mais elle peut être dévastatrice pour la petite fraction de personnes chez qui elle persiste», a déclaré Datta. «Cela peut avoir de graves conséquences psychologiques et pourrait être un problème de santé publique majeur si nous avons une population croissante avec une perte permanente d’odorat.»

L’équipe espère également que les données peuvent aider à ouvrir des pistes pour des questions sur la progression de la maladie, telles que la question de savoir si le nez agit comme un réservoir pour le SRAS-CoV-2. De tels efforts nécessiteront des études dans des installations permettant des expériences avec des coronavirus vivants et des analyses de données d’autopsie humaine, ont déclaré les auteurs, qui sont encore difficiles à trouver. Cependant, l’esprit de collaboration de la recherche scientifique à l’époque de la pandémie appelle à l’optimisme.

«Nous avons lancé ce travail parce que mon laboratoire disposait de quelques ensembles de données prêts à être analysés lorsque la pandémie a frappé, et nous avons publié une pré-impression initiale», a déclaré Datta. «Ce qui s’est passé par la suite était incroyable, des chercheurs du monde entier ont proposé de partager et de fusionner leurs données avec nous dans une sorte de consortium mondial impromptu. C’était une véritable réussite de collaboration.

Référence:

Acétylé K676 TGFBIp comme biomarqueur sanguin de diagnostic de gravité pour la pneumonie SARS-CoV-2, Science Advances (2020). EST CE QUE JE: 10.1126 / sciadv.abc1564

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