Des scientifiques ont découvert quels types de cellules du corps humain sont les plus susceptibles d’être infectées par le nouveau coronavirus SARS-CoV-2, en identifiant les cibles pour le pathogène en fonction des types de protéines produites par les cellules.

Au cours de l’épidémie de SRAS datant du début des années 2000, les chercheurs ont découvert que le virus responsable, officiellement désigné SARS-CoV, infecte les cellules à l’aide de deux protéines : un récepteur appelé enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2, de l’anglais Angiotensin-Converting Enzyme 2), qui aide le virus à se lier aux cellules, ainsi qu’une enzyme appelée protéase transmembrannaire à sérine 2 (TMPRSS2, de l’anglais transmembrane protease serine 2), qui joue un rôle d’intermédiaire de l’infection de la cellule.

Le nouveau coronavirus exploite les mêmes protéines que le SRAS de 2003

Plus tôt cette année, les scientifiques ont découvert que le SARS-CoV-2, soit le nouveau coronavirus, exploite les deux mêmes protéines, donnant aux chercheurs un indice essentiel pour identifier les cibles les plus sensibles au virus, au niveau cellulaire : il s’agit des cellules des voies respiratoires et du tissu intestinal, qui expriment à la fois ACE2 et TMPRSS2.

« Dès que nous avons réalisé que le rôle de ces protéines avait été confirmé biochimiquement, nous avons commencé à chercher où se trouvaient ces gènes dans nos ensembles de données existants », explique l’immunologue Jose Ordovas-Montanes, du Boston Children’s Hospital. « Nous étions vraiment bien placés pour commencer à enquêter sur les cellules que ce virus pourrait réellement cibler », a-t-il ajouté.

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Cette image au microscope électronique à balayage montre le SARS-CoV-2 (en orange) émergeant de la surface de cellules (en vert) cultivées en laboratoire. Crédits : NIAID-RML

Dans un effort considérable et multi-institutionnel impliquant des dizaines de scientifiques, les chercheurs ont passé au peigne fin plusieurs ensembles de données de séquençage d’ARN, compilant des informations concernant des milliers de différents types de cellules chez l’Homme, les primates non humains, et les souris. L’équipe recherchait en particulier des modèles d’expression génique pour des centaines de types de cellules dans les poumons, les voies nasales et l’intestin : soit des zones du corps qui, nous le savons, peuvent héberger le SARS-CoV-2.

« Comme nous avons cet incroyable référentiel d’informations, nous avons pu commencer à examiner ce qui serait probablement des cellules cibles pour l’infection », explique le physicien chimique Alex Shalek, du MIT. « Même si ces ensembles de données n’ont pas été conçus spécifiquement pour étudier SARS-CoV-2, nous espérons que cela puisse nous avoir fourni un bon point départ pour identifier certains des éléments pertinents », a ajouté Shalek.

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En fin de compte, l’analyse a révélé que seule une minorité de cellules respiratoires et intestinales humaines ont des gènes qui expriment à la fois ACE2 et TMPRSS2. Et parmi les cellules qui le font, trois principaux types ont été identifiés : les cellules pulmonaires appelées pneumocytes de type II (les grandes cellules alvéolaires, qui aident à maintenir les alvéoles) ; les cellules intestinales appelées entérocytes, qui aident le corps à absorber les nutriments ; et des cellules caliciformes dans le passage nasal, qui sécrètent du mucus.

Mais à l’heure actuelle, les chercheurs ne sont pas encore certains d’une chose : est-ce que ACE2 et TMPRSS2 doivent être sur la même cellule, ou est-ce que des formes solubles de TMPRSS2 peuvent flotter autour d’une cellule et avoir le même effet ?  Des recherches supplémentaires seront encore nécessaires pour répondre à cette question.

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Les chercheurs pensent que la connaissance liée aux types de cellules qui constituent les cibles les plus évidentes pourrait être d’une grande aide pour les travaux futurs, y compris les enquêtes sur le développement de médicaments antiviraux potentiels pour lutter contre la pandémie actuelle. « Nous n’avons pas encore toutes les réponses, mais nos résultats dépeignent clairement une image beaucoup plus précise du tableau : nous pouvons dire avec un certain niveau de confiance que ces récepteurs sont exprimés sur ces cellules spécifiques dans ces tissus », explique Ordovas-Montanes.

Parmi les nouveaux résultats, l’équipe a également fait une découverte déroutante : une famille de protéines immunitaires appelées interférons (IFN), qui aident généralement le corps à combattre les infections, stimule le gène ACE2 qui produit la protéine ACE2. Cependant, la raison pour laquelle cela se produit reste inconnue, mais cela signifie clairement que l’un des mécanismes de défense naturels de notre corps contre les agents pathogènes, dans ce cas, pourrait en fait favoriser SARS-CoV-2, en régulant à la hausse la production du récepteur que le virus utilise pour s’accrocher aux cellules…

Si c’est effectivement le cas, cela pourrait être un exemple d’une adaptation évolutive sournoise, bien que les chercheurs pensent qu’il y a beaucoup plus de travail à faire pour comprendre ce qui se passe réellement : « Ce n’est pas le seul exemple de ce genre de processus », explique Ordovas-Montanes. « Il existe d’autres exemples de coronavirus et d’autres virus qui ciblent en fait les gènes stimulés par l’interféron comme moyens de pénétrer dans les cellules. D’une certaine manière, c’est la réponse la plus fiable de l’hôte », ajoute Ordovas-Montanes.

Sources : Cell, MIT

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