COVID-19: modéliser rapidement l'infection par SARS-CoV-2

Publié par Isabelle le 11/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Cyrille Mathieu
Le SARS-CoV-2 provoque un syndrome respiratoire et des atteintes neurologiques. De nouvelles cultures organotypiques de hamster permettent de valider le tropisme du virus dans le poumon et pour certains neurones dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...). L'infection induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) des réponses et morts cellulaires organes spécifiques. Ces modèles, présentés dans la revue Nature Communications, offrent une occasion unique d'étudier les premières étapes de l'infection par un virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...) émergent et de tester des antiviraux au niveau organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...).

Le virus SARS-CoV-2 est responsable de la pandémie (Une pandémie (du grec ancien πᾶν / pãn (tous) et...) mondiale de COVID-19 depuis son émergence en décembre 2019. L'infection par ce virus, qui entre dans l'organisme par les voies respiratoires, provoque un syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible...) respiratoire aigu sévère et peut, sous certaines conditions, atteindre le système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...) central, provoquant des séquelles neurologiques. les scientifiques ont développé et caractérisé deux nouveaux modèles de cultures organotypiques de poumon (Le poumon est un organe invaginé permettant d'échanger des gaz vitaux, notamment...) et de tronc (Un tronc peut être :) cérébral de hamster (Le hamster (prononcer /ams.tɛr/ ; de l'allemand hamstern, « faire des...) pour étudier finement l'infection par des virus respiratoires encéphalitogènes à échelle de ces organes. Ces cultures consistent en des sections d'organes standardisées et maintenus en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) sur des interfaces air-liquide pendant au moins 4 jours sans altérer leur viabilité. Les cultures organotypiques permettent d'étudier et de visualiser en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) réel les évènements précoces de l'invasion d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction...) par un pathogène (Le terme pathogène (du grec παθογ?νεια !...). L'intérêt est ici d'étudier plus finement les interactions potentielles entre le pathogène et les cellules cibles de l'hôte dans leur contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) tridimensionnel multi-tissulaire natif et donc d'élever le niveau de complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) des questions posées.

Les chercheurs ont ainsi validé le tropisme (Tropisme provient du grec qui signifie « donner une direction ».) initial du SARS-CoV-2 dans les poumons et démontré que l'infection par ce virus, qui cible majoritairement le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) vasculaire du cerveau, pouvait aussi progresser rapidement dans le tronc cérébral et le cervelet (Le cervelet est une importante structure de l'encéphale (cortex trilaminaire), situé sous...) en ciblant spécifiquement certains neurones. Ils ont également mis en évidence une signature de mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...) cellulaire liée à l'infection, de type nécroptotique et pyroptotique associée à une réponse immunitaire innée spécifique et inflammatoire dans les cultures de poumon et de tronc cérébral. Ces nouveaux modèles ex vivo apparaissent particulièrement pertinents pour tester rapidement l'efficacité et la toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα...) de traitements antiviraux en amont d'expériences chez l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...). De plus, les cultures organotypiques permettent de fortement réduire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'animaux utilisés en démultipliant le nombre de conditions testées tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en évitant l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences...) sur l'animal vivant.

Ces résultats permettent de proposer l'utilisation inédite de cultures organotypiques comme modèles de choix pour étudier les étapes précoces de l'invasion d'organes par le SARS-CoV-2 et d'autres virus émergents et valider l'efficacité de nouveaux traitement antiviraux en amont des confirmations in vivo.


L'infection, le tropisme et la réplication du SARS-CoV-2 dans les cultures organotypiques de hamster.

a, Représentation schématique de la génération de cultures organotypiques de hamster.

b, c, L'entrée du virus recombinant SARS-CoV-2 exprimant un fluorochrome (Un fluorochrome ou fluorophore est une substance chimique capable d'émettre de la lumière...) vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...) (infection: 1 000 particules infectieuses) a été étudiée en suivant la fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...) 1 jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) après l'infection. Les photos ont été prises à l'aide d'un microscope Nikon Eclipse Ts2R (500 ms d'exposition) et reconstituées à l'aide du plug-in Stitching avec le logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements...) ImageJ. Barre d'échelle = 1 mm.

d,e, Les génomes du SARS-CoV-2 par µg d'ARN total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) ont été quantifiés par RT-qPCR dans les cultures organotypiques de poumons (d), et de tronc cérébral (e) (n=5) 1, 2, 3 et 4 jours après infection avec 5,000 particules infectieuses et normalisé par la variation du nombre de copies d'ARN du gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la...) de ménage GAPDH.

© Cyrille Mathieu.

Pour en savoir plus:
Hamster organotypic modeling of SARS-CoV-2 lung and brainstem infection
Marion Ferren, Valérie Favède, Didier Decimo, Mathieu Iampietro, Nicole A. P. Lieberman, Jean-Luc Weickert, Rodolphe Pelissier, Magalie Mazelier, Olivier Terrier, Anne Moscona, Matteo Porotto, Alexander L. Greninger, Nadia Messaddeq, Branka Horvat, Cyrille Mathieu.
Nature Communications 4 octobre 2021. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26096-

Laboratoire:
Centre international de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en infectiologie-CIRI (CNRS/Inserm/Université de Lyon/ENS de Lyon) - Tour CERVI. 21 avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) Tony Garnier (Tony Garnier (13 août 1869 à Lyon - 19 janvier 1948 à Roquefort-la-Bédoule), est un architecte...), 69007 Lyon.

Contact:
Cyrille Mathieu - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Centre international de recherche en infectiologie-CIRI (CNRS/Inserm/Université de Lyon/ENS de Lyon) cyrille.mathieu at inserm.fr
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