COVID-19 : des "mini-poumons" pour comprendre l'infection
À ce jour, il y a eu plus de 40 millions de cas de COVID-19 et près de 1,13 million de décès dans le monde. Les principaux tissus cibles du SARS-CoV-2, en particulier chez les patients qui développent une pneumonie, semblent être des alvéoles – de minuscules sacs d’air dans les poumons qui absorbent l’oxygène que nous respirons, et l’échangent avec le dioxyde de carbone pour l’expirer.
Des organoïdes cultivés en trois dimensions
Pour mieux comprendre comment le SARS-COV-2 infecte les poumons et provoque des maladies, une équipe de scientifiques du Royaume-Uni et de Corée du Sud s’est tournée vers les organoïdes – des « mini-organes » cultivés en trois dimensions pour imiter le comportement des tissus et des organes.
L’équipe reprogrammant des cellules pour les ramener à leur stade initial de « cellules souches », elles ont pu produire des structures 3D auto-organisées de type alvéolaire, qui imitent le comportement des principaux tissus pulmonaires.
Le Dr Joo-Hyeon Lee, coauteur principal a déclaré : « Nous en savons encore étonnamment peu sur la façon dont le SARS-CoV-2 infecte les poumons et provoque des maladies. Notre approche nous a permis de développer en laboratoire des modèles 3D de tissus pulmonaires, et d’étudier ce qui se passe lorsqu’ils sont infectés ».
L’équipe a infecté ces organoïdes avec une souche de SARS-CoV-2 prélevée sur un patient en Corée du Sud, chez qui on a diagnostiqué le COVID-19 le 26 janvier 2020 après un voyage à Wuhan, en Chine. En utilisant une combinaison d’imagerie par fluorescence, et d’analyse génétique d’une seule cellule, ils ont pu étudier la façon dont les cellules ont réagi au virus.
Un modèle qui permet de répondre à plusieurs questions
Lorsque les modèles 3D ont été exposés au SARS-CoV-2, le virus a commencé à se répliquer rapidement, atteignant une infection cellulaire complète six heures seulement après l’infection. La réplication permet au virus de se propager dans tout l’organisme, en infectant d’autres cellules et tissus. À peu près au même moment, les cellules ont commencé à produire des interférons, leur disant d’activer leurs défenses antivirales. Au bout de 48 heures, les interférons ont déclenché la réponse immunitaire innée et les cellules ont commencé à lutter contre l’infection.
Soixante heures après l’infection, un sous-ensemble de cellules alvéolaires a commencé à se désintégrer, entraînant la mort des cellules et des dommages au tissu pulmonaire.
« Sur la base de notre modèle, nous pouvons aborder de nombreuses questions-clés sans réponse, telles que la compréhension de la sensibilité génétique au SARS-CoV-2, l’évaluation de l’infectivité relative des mutants viraux et la mise en évidence des processus de dégradation du virus, dans les cellules alvéolaires humaines », a déclaré le Dr Young Seok Ju, coauteur principal. « Plus important encore, il offre la possibilité de développer et de cribler des agents thérapeutiques potentiels contre l’infection par le SARS-CoV-2 ».
Pour des patients vulnérables
« Nous espérons utiliser notre technique pour cultiver ces modèles 3D, à partir de cellules de patients particulièrement vulnérables à l’infection, tels que les personnes âgées ou les personnes ayant des poumons malades, et découvrir ce qui arrive à leurs tissus », a ajouté le Dr Lee.
Cette recherche a été publiée dans Cell Stem Cell.
Source : University of Cambridge
Crédit photo : Rawpixels