Le coronavirus qui cause le COVID-19 peut infecter les cellules productrices d'insuline dans le pancréas, réduisant leur capacité à sécréter de l'insuline et provoquant parfois la mort cellulaire, suggère une nouvelle étude.
Selon les auteurs de l'étude, endommager ces cellules productrices d'insuline, appelées cellules bêta, peut potentiellement aggraver les symptômes du diabète, en particulier le diabète de type 1, dans lequel le pancréas produit déjà peu ou pas d'insuline. "Si vous imaginez qu'il y a des patients qui ont déjà le diabète, si le virus entre et cloue les cellules bêta restantes que vous avez, ce n'est pas bon", a déclaré le co-auteur principal Peter Jackson, professeur au département de microbiologie et d'immunologie. à l'École de médecine de l'Université de Stanford.
En outre, certaines études suggèrent que le COVID-19 sévère peut déclencher le diabète chez les personnes sans antécédent de la maladie, ce qui soulève à nouveau la possibilité que le virus infecte les cellules bêta, a précédemment rapporté Live Science. Cette tendance est toujours à l'étude, mais compte tenu des nouvelles données, Jackson a déclaré qu'il pense que le virus peut parfois induire le diabète en blessant les cellules bêta; cela est plus susceptible de se produire lorsque les personnes atteintes de prédiabète ou d'autres problèmes de santé qui augmentent le risque de diabète développent un cas grave de COVID-19.
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Les personnes atteintes de diabète de type 1 ou de type 2 - où le corps fabrique de l'insuline mais que les tissus ne peuvent pas l'absorber en raison de la résistance à l'insuline - courent un plus grand risque de développer des symptômes graves du COVID-19 que la population générale, selon les centres. pour le contrôle et la prévention des maladies (CDC). En général, les personnes atteintes de diabète sont plus susceptibles que celles qui ne sont pas atteintes de la maladie de subir des complications lorsqu'elles sont infectées par un virus, car la maladie peut altérer la fonction immunitaire.
Cela dit, personne ne savait si le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, peut attaquer directement le pancréas, a déclaré Jackson.
Pour sonder cette question, Jackson et ses collègues ont mené des expériences sur le tissu pancréatique de donneurs d'organes, dont neuf étaient décédés des suites d'infections graves au COVID-19 et 18 qui sont décédés d'autres causes et ont été testés négatifs pour le virus. Dans le premier groupe, ils ont découvert que le SRAS-CoV-2 avait directement infecté les cellules bêta de certains individus, et dans plusieurs expériences de laboratoire, ils ont découvert que le virus pouvait infecter, endommager et tuer les cellules bêta provenant des autres donneurs décédés. causes non-COVID-19, selon un rapport publié le 18 mai dans la revue Cell Metabolism.
Cependant, même avec ces nouvelles preuves, la question centrale de savoir si le SRAS-CoV-2 infecte directement les cellules bêta in vivo reste en suspens, a déclaré le Dr Alvin Powers, directeur du Vanderbilt Diabetes Center à Nashville, qui n'a pas participé à l'étude. La nouvelle étude montre que les cellules pancréatiques peuvent être infectées dans une boîte de laboratoire, mais la même chose n'a pas été définitivement démontrée chez l'homme, a-t-il déclaré; pour parvenir à une conclusion solide, les scientifiques devront examiner de nombreux autres échantillons de pancréas provenant de patients décédés du COVID-19.
En ce qui concerne les rapports sur le déclenchement du diabète par le COVID-19, «nous savons que les personnes qui ont un diabète limite, ou prédiabète, lorsqu'elles [critically] malade avec quoi que ce soit, avec une pneumonie, avec une crise cardiaque, avec un accident vasculaire cérébral… le diabète apparaît parfois ", a déclaré Powers à Live Science. Il est donc possible qu'il puisse y avoir une augmentation des cas de diabète," pas à cause de la toxicité directe du SRAS-CoV- 2 virus, "mais parce que les personnes gravement malades développent parfois le diabète. En général, les rapports sur le diabète lié au COVID-19 sont contradictoires et méritent encore une enquête plus approfondie, a écrit Powers dans un commentaire récent, publié le 7 avril dans The Lancet.
Comment le virus pourrait se briser en cellules bêta
Pour déterminer si le SRAS-CoV-2 infecte les cellules bêta, la première étape consiste à déterminer comment le virus infiltrerait ces cellules en premier lieu.
Le virus utilise principalement une protéine réceptrice appelée ACE2 pour se faufiler dans les cellules, mais plusieurs autres protéines à la surface cellulaire semblent aider le virus à se connecter à ACE2, a déclaré Powers. Pour une étude récente, publiée le 1er décembre 2020 dans Cell Metabolism, Powers et ses collègues sont allés à la recherche de l'ACE2 et de l'une de ces protéines, appelée sérine protéase transmembranaire 2 (TMPRSS2), dans les cellules bêta, mais en ont trouvé peu ou pas. Dans une autre étude indépendante, publiée dans la même revue, les chercheurs sont parvenus à la même conclusion, donnant l'impression que le SRAS-CoV-2 avait peu de portes dans les cellules bêta.
"La controverse vient du" Hé, il n'y a pas tellement de récepteurs ici, donc il ne faut pas que le virus infecte les cellules bêta ", a déclaré le co-auteur principal Raul Andino, professeur au département de microbiologie et d'immunologie de l'Université de Californie, San Francisco. Cependant, il y a une question quant à la quantité d'ACE2 dont le virus a besoin pour pénétrer dans les cellules, et d'autres protéines encore peuvent aider à renforcer sa capacité à s'accrocher au récepteur ACE2, a déclaré Andino.
Par exemple, des protéines réceptrices appelées neuropiline 1 (NRP1) et récepteur de la transferrine (TFRC) ont toutes deux été liées à une infection par le SRAS-CoV-2; normalement, le premier se lie à divers facteurs de croissance et le second aide à importer du fer dans les cellules, mais des études ont montré que les deux récepteurs peuvent être exploités par le coronavirus. L'équipe a recherché ces protéines, ainsi que ACE2 et TMPRSS2, dans des cellules bêta de cinq donneurs d'organes COVID négatifs.
"Nous isolons les îlots [groups of pancreatic cells] des cadavres humains au fur et à mesure qu'ils entrent », a déclaré Jackson, notant que le tissu doit être collecté et utilisé rapidement pour être utile pour des expériences.
Comme dans les études précédentes, ils ont trouvé de faibles niveaux d'ACE2 et de TMPRSS2 dans les cellules bêta des donneurs, mais il est intéressant de noter qu'ils ont trouvé une abondance de NRP1 et de TRFC. Par rapport aux cellules alpha, un autre type de cellule pancréatique, les cellules bêta exprimaient beaucoup plus de NRP1 et de TRFC, laissant entendre que le virus pourrait montrer une sélectivité pour la cellule bêta s'il infectait le pancréas.
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L'équipe a ensuite isolé plus d'îlots de donneurs COVID négatifs et a exposé le tissu au SRAS-CoV-2 en laboratoire. Après plusieurs jours, ils ont exposé les cellules à des anticorps qui s'accrochent à une partie du coronavirus, pour voir quelles cellules avaient été infectées, et ont trouvé des preuves du SRAS-CoV-2 principalement dans les cellules bêta. Ils ont découvert qu'ils pouvaient quelque peu bloquer cette infection en bloquant le récepteur NRP1 avec une petite molécule appelée EG00229. Ce fait laisse entendre que NRP1 pourrait être la clé de l'entrée du coronavirus dans les cellules bêta, a déclaré Jackson.
"Imaginez que vous essayez d'attraper un ballon de basket: une capture à une main est délicate et.. vous flottez le ballon la plupart du temps. Une capture à deux mains est un événement beaucoup plus précis et efficace", a-t-il déclaré. Pour infecter les cellules, une structure sur le coronavirus appelée le pic doit se brancher sur ACE2; dans cette analogie, NRP1 peut aider à «attraper» le coronavirus et à insérer le pic, bien qu'il y ait relativement peu de récepteurs ACE2 disponibles, at-il expliqué. Certaines études suggèrent que NRP1 s'accroche à un fragment spécifique de la pointe et que le blocage de cette interaction entrave quelque peu la capacité du virus à infecter les cellules en culture, selon un rapport de novembre dans la revue Science.
L'équipe a également découvert que les cellules bêta infectées produisaient beaucoup moins d'insuline que les cellules non infectées lorsqu'elles étaient exposées à la valeur d'un repas en glucose; et dans les cellules infectées, les signaux moléculaires liés à la mort cellulaire ont commencé à augmenter. Ces effets pourraient à nouveau être bloqués avec EG00229, soulignant l'importance potentielle de NRP1 pour l'infection.
Après avoir constaté que le virus pouvait infecter les cellules bêta de donneurs COVID négatifs, l'équipe a voulu voir si le virus était apparu chez des personnes décédées du COVID-19. Ils ont trouvé du matériel génétique de coronavirus dans sept des neuf pancréas des donneurs. En utilisant des anticorps, comme dans les expériences précédentes, l'équipe a confirmé que le SRAS-CoV-2 est apparu dans quatre des sept cellules bêta des donneurs; à l'intérieur de ces cellules bêta, ils ont également trouvé des instructions génétiques codant pour la protéine de pointe.
Les pancréas des trois autres donneurs ont montré des dommages importants, résultant d'enzymes digestives qui rongent rapidement l'organe après la mort, ont noté les auteurs dans leur rapport. Il se peut donc que le test d'anticorps soit revenu négatif pour trois donneurs en raison de la gravité de ces dommages, a suggéré Jackson. D'un autre côté, les tests négatifs pourraient être précis, car tous les patients atteints de COVID-19 sévère n'ont pas nécessairement des cellules bêta infectées.
«Nous aurions vraiment besoin de lancer une étude beaucoup plus vaste pour obtenir un nombre réel de taux d'infection dans les cellules bêta pancréatiques chez les patients atteints de COVID sévère», a déclaré Jackson.
L'étude soulève d'autres questions. En supposant que le virus attaque les cellules bêta chez les personnes vivantes comme il le fait dans les plats de laboratoire, comment le virus atteint-il le pancréas pour la première fois? L'apparition de la pneumonie peut aider le virus à s'échapper des voies respiratoires et à déclencher une infection secondaire ailleurs, comme dans le pancréas, mais pour l'instant, ce n'est pas clair, a déclaré Jackson. L'étude n'a également inclus que des personnes atteintes d'une maladie grave, il n'est donc pas clair si une infection pancréatique se produit jamais dans les infections légères au COVID-19.
Et si et quand le virus envahit le pancréas, "comment l'infection du pancréas est-elle corrélée avec… une diminution de l'insuline?" Dit Andino. L'équipe a observé que dans la boîte de laboratoire, les cellules bêta produisaient moins d'insuline après l'infection, mais l'ampleur de cette diminution peut être différente chez une personne vivante. "Je pense que c'est une question cruciale, évidemment… et c'est quelque chose pour moi que le journal n'aborde pas."
En outre, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour comprendre le rôle du système immunitaire dans l'infection pancréatique, a-t-il noté. En théorie, une infection directe pourrait déclencher une inflammation étendue du pancréas, causant des dommages supplémentaires, et chez les personnes sensibles au diabète de type 1, cela pourrait déclencher ou aggraver l'attaque auto-immune de l'organe. Mais pour l'instant, ce n'est que spéculation, a déclaré Andino.
Compte tenu des limites de l'étude sur les boîtes de laboratoire, les chercheurs ont besoin de vastes études sur les pancréas bien préservés de personnes décédées COVID-19 pour confirmer que l'organe est directement infecté, a déclaré Powers. "On ne sait pas si leur approche pour infecter les cellules imite ou non ce qui se passe lorsqu'une personne est infectée par le SRAS-CoV-2."
Publié à l'origine sur Live Science.
