Les scientifiques expérimentant en laboratoire ont découvert que le coronavirus responsable du COVID-19 est capable d'infecter deux types de cellules cérébrales: les neurones et les astrocytes.

Les résultats pourraient faire la lumière sur une raison possible de l'éventail déconcertant de symptômes neurologiques qui suivent certains survivants du COVID-19 même après leur guérison.

Les scientifiques voient la voie pour que le coronavirus envahisse le cerveau

Le COVID-19 est surtout connu comme une maladie respiratoire, mais pour de nombreuses victimes, il déclenche également un éventail de problèmes, notamment des pertes de mémoire, de la fatigue et une certaine sensation de lenteur et de flou souvent appelée «brouillard cérébral».

Les scientifiques ont essayé de comprendre pourquoi et comment une infection à coronavirus provoque ces problèmes dans le cerveau, a déclaré la chef de l'étude Diana Cruz-Topete, endocrinologue moléculaire à la Louisiana State University Health Shreveport.

Le virus cause-t-il ces problèmes indirectement - par exemple, en provoquant une inflammation ou une coagulation importante? Ou est-ce que cela les cause directement, en infectant les cellules du cerveau?

Théoriquement, cette dernière serait une proposition délicate car elle dépendrait de deux choses. Le premier est de savoir si le virus SRAS-CoV-2 peut attaquer les cellules du système nerveux central. La seconde est de savoir si le virus peut accéder au cerveau, qui est protégé par une barrière semi-perméable qui peut bloquer les agents pathogènes et autres particules nocives tout en permettant aux nutriments et autres molécules clés de passer.

Cruz-Topete et ses collègues se sont concentrés sur le premier numéro. Ils ont examiné les cellules généralement présentes dans le cerveau et la moelle épinière pour voir si elles étaient vulnérables à l'infection.

Le virus SARS-CoV-2 attaque les cellules humaines en ciblant ce que l'on appelle les récepteurs ACE2. Ces récepteurs sont des protéines qui recouvrent la surface de nombreux types de cellules, y compris celles des poumons, du cœur, des reins et du foie. Mais on ne sait pas si les cellules du cerveau et de la moelle épinière ont même les récepteurs ACE2 dont le coronavirus a besoin pour organiser une invasion.

Pour le savoir, les chercheurs devaient savoir si les cellules cérébrales exprimaient les récepteurs ACE2 et, dans l'affirmative, si elles pouvaient être infectées.

Les scientifiques ont pris des cellules neurales humaines cultivées dans des plats de laboratoire et ont étudié l'ARN et les protéines qu'ils produisaient pour rechercher des preuves de l'expression de l'ACE2. Ils ont examiné les neurones ainsi que les astrocytes, les cellules de soutien du cerveau et de la moelle épinière qui dépassent le nombre de neurones de plus de 5 pour 1.

Ces cellules en forme d'étoile aident à maintenir plusieurs fonctions clés dans le système nerveux central et à maintenir la frontière semi-perméable connue sous le nom de barrière hémato-encéphalique. Ils transportent également les nutriments de la circulation sanguine vers les neurones et empêchent les substances dangereuses de pénétrer.

«Les astrocytes sont des cellules qui sont en contact étroit avec la barrière hémato-encéphalique», a déclaré Cruz-Topete. Si le virus franchissait d'une manière ou d'une autre la barrière, les astrocytes - s'ils étaient vulnérables à l'infection - seraient parmi ses cibles les plus faciles à atteindre.

Les astrocytes et les neurones ont exprimé le récepteur ACE2, ont découvert les scientifiques. L'étape suivante consistait à voir si les cellules cérébrales pouvaient réellement être infectées.

Pour ce faire, ils ont utilisé un virus de substitution modifié pour exprimer la protéine de pointe - celui qui permet au coronavirus de «déverrouiller» le récepteur ACE2 et d'entrer dans une cellule. Le virus modifié a également exprimé une protéine fluorescente verte qui le rendait facile à repérer après avoir infecté une cellule.

Les scientifiques ont déchaîné leur virus sur les astrocytes et les neurones et ont découvert que les deux types de cellules cérébrales peuvent être infectés par le SRAS-CoV-2. Cependant, les astrocytes étaient beaucoup moins susceptibles que les neurones d'être infectés.

Un groupe de neurones (en bleu) et les dendrites qui les relient (en vert). Le récepteur ACE2 (en rouge) est présent dans le corps principal neuronal.

(Ricardo Costa, LSUHS. Cellules originales données par Lynn Harrison, LSUHS.)

Les chercheurs ne savent pas pourquoi. Quelle que soit la raison, comme il y en a tellement, ils offrent au virus de nombreuses opportunités d'envahir et de se répliquer.

Une fois que les astrocytes sont infectés, ils pourraient potentiellement être utilisés comme tremplin pour que le virus atteigne des neurones plus vulnérables, ont déclaré les chercheurs. Cela pourrait expliquer de nombreux symptômes neurologiques observés chez les patients atteints de COVID-19, notamment la perte de l'odorat et du goût, la désorientation, la psychose et les accidents vasculaires cérébraux, ont déclaré les scientifiques.

Les résultats ont été présentés la semaine dernière lors de la réunion annuelle de biologie expérimentale de l’American Physiological Society.

L'étude a certaines limites. Par exemple, les expériences en laboratoire peuvent ne pas refléter ce que fait le virus dans l'environnement complexe d'un corps vivant. Un rapport récent de JAMA Psychiatry a noté que des particules virales du SRAS-CoV-2 ont été trouvées dans l'endothélium vasculaire cérébral - l'organe qui constitue la barrière hémato-encéphalique - mais pas dans les neurones ou les astrocytes.

Le Dr Maura Boldrini, psychiatre et neuroscientifique à l'Université Columbia qui n'a pas participé à la recherche, a déclaré qu'une grande question demeure : même si les cellules cérébrales sont vulnérables à l'infection, comment le virus pourrait-il traverser la barrière hémato-encéphalique?

«Les principales études ont montré que nous ne pensons pas qu’il y ait beaucoup de pénétration du virus lui-même dans le cerveau, sauf dans des endroits spécifiques», a déclaré Boldrini, auteur principal de l’article JAMA Psychiatry.

Ces endroits incluent la zone postrema dans le tronc cérébral, qui se trouve à l'extérieur de la barrière hémato-encéphalique, car son travail consiste à détecter les toxines et à déclencher des vomissements en réponse. Peut-être que le coronavirus est capable de profiter de cette porte dérobée ou d'une autre comme celle-ci.

«Il y a d'autres zones autour de la base du crâne où il y a une possibilité [for] », a déclaré Boldrini, même si elle a ajouté qu'il n'y a pas eu beaucoup de preuves jusqu'à présent indiquant que le virus pénètre beaucoup plus profondément dans le cerveau.

En ce qui concerne les effets neurologiques à long terme du COVID-19, Boldrini a déclaré qu'une autre question devait être résolue : comment la fonction cérébrale est affectée par l'inflammation déclenchée par la maladie. Cette inflammation équivaut à une attaque indirecte du cerveau.

C’est une question complexe qui nécessitera une étude plus approfondie pour y répondre. Cruz-Topete a déclaré que son équipe prévoyait d'examiner des échantillons de tissu cérébral et de passer finalement à l'examen du comportement des survivants du COVID-19.

«Nous voulons voir s'il existe une association entre les changements que nous avons constatés et les changements de comportement réels chez les personnes qui ont souffert de la maladie», a-t-elle déclaré.