Au cours des premières semaines de la pandémie de coronavirus, dans les services de neuropathologie du monde entier, les scientifiques se sont débattus avec une question : devaient-ils ouvrir le crâne des patients décédés du covid-19 et extraire leur cerveau ?

Les infirmières et les médecins examinent les dossiers d'un patient atteint de coronavirus sur des ordinateurs portables lors de visites dans l'unité de soins intensifs de l'hôpital général de Tampa en août.

Le personnel d'autopsie de l'Université Columbia à New York était hésitant. Le sciage des os crée de la poussière, et les Centers for Disease Control and Prevention avaient émis un avertissement concernant les corps des patients covid – les débris en suspension dans l'air provenant des autopsies pourraient constituer un risque infectieux.

Mais alors que de plus en plus de patients étaient admis et que davantage commençaient à mourir, les chercheurs ont décidé de « faire tous les efforts possibles pour commencer à collecter le tissu cérébral », a déclaré le neuropathologiste de Columbia, Peter D. Canoll.

En mars 2020, dans une chambre d'insolation, l'équipe de Columbia a extrait un cerveau d'un patient décédé du covid-19 sévère, la maladie causée par le coronavirus. Au cours des mois suivants, ils en examineraient des dizaines d'autres. J'ai vu le crâne rencontré ailleurs aussi. En Allemagne, des scientifiques ont autopsié des cerveaux, même si les autorités médicales ont recommandé de ne pas le faire.

a déclaré : « Nous avons reçu des centaines de soumissions de 'J'ai vu un cas de X.' » Il était difficile de comprendre si des cas isolés ont un quelconque lien avec le covid.

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SUIVANT

Les patients ont signalé des troubles visuels et auditifs, des vertiges et des sensations de picotements, entre autres symptômes déroutants. Certains ont perdu leur odorat ou leur vision s'est déformée. Des semaines ou des mois après l'apparition initiale des symptômes, certains restent convaincus même après un léger épisode de coronavirus de «brouillard cérébral» persistant.

Même si la pandémie semble prête à reculer aux États-Unis, tombant en dessous d'une moyenne de 30 000 nouveaux cas par jour, il faudra des années pour mieux comprendre la façon dont le virus affecte le cerveau. Les autopsies des patients covid les plus malades ont révélé une coagulation dans le cerveau et d'autres signes de lésions aiguës. Ils ont offert peu de preuves que le virus attaque directement l'organe. Au-delà de cela, de nombreux autres détails neurologiques du covid restent inconnus.

De nombreux neurologues, dont Josephson, soupçonnent que le virus est souvent à blâmer, même si le mécanisme n'est pas encore compris.

"Nous sommes maintenant convaincus qu'il y a quelque chose de neurologique, à la fois aigu et non aigu", a-t-il déclaré.

Josephson a le pressentiment que le coronavirus pourrait agir comme l'herpès simplex, qui provoque généralement des boutons de fièvre et, dans de rares cas, un gonflement cérébral dangereux connu sous le nom d'encéphalite. Ce gonflement déclenche le système immunitaire. Et parfois, des semaines ou des mois plus tard, le patient s'aggrave non pas à cause du virus mais à cause d'une attaque auto-immune.

"C'est une merveilleuse analogie", a déclaré Josephson. « Une infection virale initiale, une réponse en anticorps et des problèmes neuropsychiatriques persistants. »

Chasse au coronavirus dans le cerveau

La plupart des infections à coronavirus commencent par des agents pathogènes inhalés en suspension dans de minuscules gouttelettes de liquide corporel expulsées par quelqu'un d'autre. Ces parcelles infectieuses peuvent être plus petites que les narines qu'elles traversent d'un facteur de milliers – imaginez, pour un sens similaire de l'échelle, être aspirées dans la gueule d'un tunnel d'un kilomètre de haut.

Une fois à l'intérieur, le virus commence à détourner les cellules tapissant le système respiratoire. Il exploite une protéine humaine appelée récepteur ACE2.

Ce récepteur cloute la surface de nombreuses cellules de nos voies respiratoires. Le virus utilise sa protéine de pointe comme une clé squelette pour faciliter l'ouverture des cellules. Les cellules de la cavité nasale semblent particulièrement sensibles à une infestation du coronavirus. Le virus de la partie supérieure des fosses nasales, la muqueuse olfactive, provoque probablement la perte de l'odorat ressentie par certaines personnes atteintes de covid.

La muqueuse olfactive se trouve sous une fine bande d'os perforé, connue sous le nom de plaque cribriforme. Les neurones sensoriels sont enfilés par le haut à travers ces trous. Le cerveau repose de l'autre côté de cet os mince.

Il est clair que le virus peut s'approcher très près du cerveau. Ce qui est moins certain, c'est si le virus est capable de pénétrer plus profondément et de l'envahir.

Ce n'est pas simplement une question académique - elle a des conséquences médicales.

« Une personne qui a un virus dans le cerveau peut présenter des symptômes liés à une atteinte cérébrale », comme une méningite ou une encéphalite, a déclaré Kiran T. Thakur, neurologue au Columbia University Irving Medical Center à New York.

Les virus qui envahissent le cerveau sont difficiles à éradiquer car une barrière protège le cerveau du reste du corps. Une fois que les virus pénètrent dans le cerveau, a déclaré Thakur, l'organe peut devenir un refuge pour les passagers clandestins.

Dans des expériences de laboratoire, le coronavirus peut infiltrer les neurones et autres cellules du cerveau lorsque ces cellules sont cultivées. Il peut également envahir des amas de cellules conçues pour reproduire la structure d'un cerveau, que les scientifiques appellent organoïdes. Ces observations suggèrent que les cerveaux sont vulnérables à l'invasion par le SRAS-CoV-2.

Du moins en théorie. Tous les spécialistes du cerveau ne sont pas convaincus que ce qui peut arriver dans une boîte de Pétri se produit chez des humains malades.

"Franchement, je ne pense pas que cela nous en dise beaucoup sur ce qui se passe dans le cerveau des personnes infectées par ce virus", a déclaré James E. Goldman, neuropathologiste et collègue de Thakur et Canoll à Columbia.

Comme ce trio et leurs co-auteurs l'ont rapporté dans la revue Brain en avril, ils n'ont pas trouvé de protéines virales dans les autopsies du cerveau.

Ils n'ont détecté aucun ou faible taux d'ARN viral, selon la technique utilisée. Canoll a suggéré que le matériel génétique viral qu'ils ont trouvé dans le cerveau provenait du virus de la membrane qui entoure le cerveau, et non de l'intérieur de l'organe lui-même.

"Cela, avec d'autres études, suggère qu'il n'y a pas une quantité abondante de virus dans le cerveau chez les patients décédés", a déclaré Thakur, auteur principal de ce rapport.

À l'hôpital Charité de Berlin, le neuropathologiste Frank Heppner et ses collègues ont également signalé des niveaux élevés de virus dans la cavité nasale mais des signes limités de virus plus profondément dans le cerveau dans un article publié l'automne dernier dans Nature Neuroscience. La charge virale la plus élevée se trouvait dans la muqueuse olfactive, et la quantité de virus « diminue à mesure que vous montez vers le cerveau », a-t-il déclaré.

Heppner et ses collègues scientifiques ont étudié le cerveau de plus de 100 patients covid. Il a déclaré que les résultats non encore publiés de ces enquêtes montrent également de faibles quantités de virus dans le cerveau.

Une question de dégâts

Bien qu’il n’y ait pas eu beaucoup de virus à trouver, le cerveau des personnes tuées par le coronavirus n’a pas été indemne. Les chercheurs de Columbia, en examinant de fines tranches de tissu cérébral au microscope, ont découvert deux principaux types de problèmes chez les patients décédés de covid.

Les premiers étaient les infarctus, des tissus morts entourant les vaisseaux sanguins bloqués, trouvés dans la matière grise du cerveau. "Si vous obtenez un caillot sanguin dans un vaisseau sanguin, cela obstrue complètement le flux sanguin et donc l'oxygénation au-delà de ce caillot sanguin", a déclaré Goldman. Sans oxygène, le tissu meurt.

Certaines de ces zones n'étaient visibles qu'au microscope. Les sites où les caillots avaient été ressemblaient à des cercles meurtris, entourés de déchets provenant de cellules partiellement détruites. Des globules rouges se sont déversés des vaisseaux endommagés.

Le deuxième problème, apparaissant dans le tronc cérébral, le cervelet et d'autres zones, impliquait des essaims de cellules immunitaires. Ces cellules convergeaient souvent autour de neurones morts ou mourants. "En fait, ils attaquent et mangent les neurones", a déclaré Canoll.

Ces cellules immunitaires, appelées microglies, étaient agrandies et s'étaient regroupées en nodules, signalant une inflammation, mais pas aussi grave que ce que les pathologistes voient dans les cas d'encéphalite virale. Curieusement, il n'y avait pas de virus dans les neurones entourés.

Pourtant, la microglie n'agit pas comme ça à moins d'être provoquée.

"Quelque chose les pousse à faire cela", a déclaré l'immunologiste Lena Al-Harthi, qui étudie à l'Université Rush de Chicago comment le VIH affecte le système nerveux central. Ce déclencheur reste inconnu, mais Harthi a suggéré qu'il pourrait s'agir d'une réponse auto-immune.

Alors que le VIH supprime l'immunité, le covid entraîne "un système immunitaire sous stéroïdes", a-t-elle déclaré. Cette hyper-réaction peut inclure la libération d'auto-anticorps, des molécules libérées par le système immunitaire qui finissent par endommager les propres cellules ou tissus d'une personne. Des auto-anticorps ont été trouvés dans des cerveaux post-mortem et dans le liquide céphalo-rachidien de patients covid, a déclaré Harthi.

On ne sait pas si les pathologies observées dans ces autopsies pourraient également survenir chez des patients présentant des cas bénins ou des symptômes à long terme. Goldman a refusé de spéculer. Ces patients, dont beaucoup ont été admis en soins intensifs, étaient décédés des suites du covid-19 sévère.

"Il s'agit d'une série d'un petit sous-ensemble de patients, il y a donc un problème de sélection", a déclaré Thakur. Mais avec cette mise en garde et d'autres - des variantes se propagent qui n'étaient pas dans la vague initiale de la pandémie, par exemple - elle a déclaré que les résultats suggèrent que le virus "n'entre pas, ne se propage pas et n'infecte pas le cerveau".

Les scientifiques travaillent sur une étude de suivi examinant le cerveau de patients qui avaient covid et se sont rétablis mais sont décédés plus tard. Ces observations devraient aider à déterminer si le cerveau des patients très malades ressemble au cerveau d'autres cas.

Allison Navis, professeure adjointe à la division des maladies neuro-infectieuses de la Icahn School of Medicine de l'hôpital Mount Sinai de New York, a déclaré que la compréhension des effets neurologiques de Covid nécessitera également une meilleure compréhension des personnes susceptibles d'être affectées. Les patients traités au centre post-covid de l'hôpital sont principalement des Blancs bénéficiant d'une assurance privée qui présentent des symptômes, tels que la fatigue, qui peuvent ne pas être aussi évidents dans les populations confrontées à de plus grandes comorbidités, y compris les communautés de couleur.

"Nous ne remarquons pas ces choses chez les personnes qui ont des problèmes médicaux chroniques", a déclaré Navis.

Enquêtes futures et autres virus

Comparé à presque toutes les autres maladies, le covid-19 a été étudié avec une attention sans précédent. "Aucun patient grippé n'a été suivi aussi intensément", a déclaré Heppner. Cela "ouvre les possibilités d'apprendre d'un cerveau".

Les autopsies, par exemple, examinaient des parties de la cavité nasale et du cerveau rarement explorées. Les scientifiques ont utilisé des outils qui ne sont généralement pas appliqués dans le cerveau.

"Nous avons déjà commencé à examiner le cerveau de patients qui n'ont pas de covid" mais qui sont décédés d'autres maladies pulmonaires graves, a déclaré Canoll. Ils constatent des changements pathologiques qui rappellent ce qu'ils ont détecté dans le cerveau de personnes décédées du covid.

Il y a aussi des dangers à ce que les spécialistes attribuent la survenue de troubles neurologiques rares et inexpliqués à une nouvelle maladie.

"Lorsque covid a commencé à apparaître, nous étions tous attentifs", a déclaré Amanda Dean Henderson, neurophtalmologue à l'hôpital Johns Hopkins.

Une meilleure compréhension de l'impact du covid passera par le développement d'études de population à grande échelle.

Ce processus est en cours, mais cela peut prendre des années.

Danielle R. Reed, directrice associée du Monell Chemical Senses Center, un institut de recherche de Philadelphie qui annonce son expertise avec un gros nez doré à l'avant, a commencé à entendre au début de la pandémie que de nombreux patients covid se plaignaient d'une perte brutale d'odorat, mais n'avait pas le nez bouché. Reed a aidé à former le Global Consortium for Chemosensory Research, qui compte maintenant plus de 500 membres dans des dizaines de pays enquêtant sur l'anosmie, ou la perte de l'odorat.

Andrea B. Troxel, professeur de santé des populations, et ses collègues de la NYU Grossman School of Medicine ont reçu un financement fédéral de quatre ans pour leur projet NeuroCOVID visant à créer une banque de données à partir d'études ainsi qu'une biobanque d'échantillons de tissus dans l'espoir d'excrétion lumière sur ces mystères neurologiques.

Troxel, qui continue d'être surpris par les nouveaux problèmes associés au covid, a déclaré que la réponse a été énorme, tant de la part des prestataires que des patients, qui pensent que le partage de leurs expériences peut soulager la souffrance de quelqu'un d'autre. À terme, Troxel espère que la base de données pourra permettre le développement de thérapies.

Joanna Hellmuth, neurologue cognitive au Centre de la mémoire et du vieillissement de l'UCSF, a déclaré qu'elle entendait la même histoire à plusieurs reprises de la part de jeunes adultes auparavant en bonne santé qui lui disaient qu'après même un cas bénin de covid : « Mon cerveau ne fonctionne plus comme avant. "

Hellmuth a déclaré que les troubles cognitifs se manifestent chez les personnes qui se mesurent bien aux tests d'humeur, suggérant que leurs symptômes ne sont pas causés par la dépression ou un autre problème psychiatrique. Elle a vu des schémas similaires causés par d'autres virus.

"Dans le SRAS et le MERS, il y avait des problèmes neurologiques", a-t-elle déclaré, faisant référence aux épidémies de 2003 et 2013 impliquant des maladies causées par d'autres coronavirus. « Nous ne sommes pas entrés dans cette pandémie avec une bonne compréhension des problèmes neurologiques des coronavirus. »

À moins que davantage de recherches ne soient effectuées cette fois-ci, elle craint que les cliniciens ne soient mal préparés lorsque la prochaine pandémie frappera.

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