Dans l'étude, publié en ligne le 29 mars dans La nature , les chercheurs ont imagé le tissu pulmonaire autopsié d'une manière qui a simultanément mis en évidence des dizaines de marqueurs moléculaires sur les cellules. L'analyse de ces données à l'aide de nouveaux outils analytiques a révélé de nouvelles informations sur les causes des dommages dans ces maladies pulmonaires et une riche ressource de données pour des recherches plus approfondies.
« COVID-19 est une maladie complexe, et nous ne comprenons toujours pas exactement ce que cela fait à beaucoup d'organes, mais avec cette étude, nous avons pu développer une compréhension beaucoup plus claire de ses effets sur les poumons, " a déclaré le co-auteur principal, le Dr Olivier Elemento, professeur de physiologie et biophysique, directeur du Caryl and Israel Englander Institute for Precision Medicine, directeur associé du HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud Institute for Computational Biomedicine à Weill Cornell Medicine et co-directeur de la WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction, qui a financé la technologie d'analyse cellulaire unique des tissus. "Je pense que l'approche technologique que nous avons utilisée ici va devenir la norme pour étudier de telles maladies."
Analyse traditionnelle des tissus, utilisant souvent des colorants chimiques ou des anticorps marqués qui marquent différentes molécules sur les cellules et peuvent révéler des caractéristiques importantes des tissus autopsiés. Cependant, cette approche est limitée dans le nombre de caractéristiques qu'elle peut marquer simultanément. Il ne permet généralement pas non plus d'analyser en détail les cellules individuelles dans les tissus tout en conservant des informations sur l'emplacement des cellules dans le tissu.
La principale technologie utilisée par les chercheurs dans l'étude, une technologie appelée cytométrie de masse d'imagerie, surmonte largement ces limitations. Il utilise une collection d'anticorps marqués par un métal qui peuvent marquer simultanément jusqu'à plusieurs dizaines de marqueurs moléculaires sur les cellules des tissus. Un laser spécial scanne les coupes de tissus marquées, vaporiser les étiquettes métalliques, et les signatures distinctes des métaux sont détectées et corrélées avec la position du laser. La technique cartographie essentiellement avec précision l'emplacement des cellules dans l'échantillon ainsi que les récepteurs de surface de chaque cellule et d'autres marqueurs d'identification importants. Au total plus de 650, 000 cellules ont été analysées.
Les chercheurs ont appliqué la méthode à 19 échantillons de tissus pulmonaires autopsiés de patients décédés d'un COVID-19 sévère, pneumonie bactérienne aiguë, ou syndrome de détresse respiratoire aiguë d'origine bactérienne ou grippale, plus quatre échantillons de tissus pulmonaires autopsiés de personnes qui n'avaient eu aucune maladie pulmonaire.
Les résultats des échantillons de cas de COVID-19 étaient largement cohérents avec ce que l'on sait de la maladie, mais a clarifié cette connaissance dans des détails beaucoup plus fins. Ils ont montré par exemple que des cellules appelées cellules épithéliales alvéolaires, qui médient la fonction d'échange de gaz des poumons, sont les principales cibles de l'infection par le SARS-CoV-2, le coronavirus qui cause le COVID-19.
L'analyse a suggéré que ces cellules infectées ne sont pas uniquement ciblées pour l'attaque par les cellules immunitaires infiltrant les poumons, ce qui peut aider à expliquer pourquoi l'inflammation continue souvent de s'aggraver dans les cas graves de COVID-19 et finit par causer des dommages aussi étendus et relativement aveugles.
Une surprise était que l'âge et le sexe, deux facteurs majeurs de risque de mortalité pour COVID-19, n'a fait aucune différence apparente au niveau histologique, une fois que COVID-19 est passé au stade sévère.
Les résultats ont également montré que les globules blancs appelés macrophages sont beaucoup plus abondants dans les poumons des patients COVID-19 sévères par rapport à d'autres maladies pulmonaires, alors que les globules blancs appelés neutrophiles sont les plus répandus dans la pneumonie bactérienne - une distinction qui peut être pertinente pour le développement de futurs traitements pour ces maladies infectieuses.
Globalement, l'étude fournit une image précise du processus de la maladie dans COVID-19 et en quoi il diffère des autres maladies pulmonaires infectieuses. Il a suscité de nouvelles questions de recherche qui sont actuellement étudiées, les enquêteurs ont dit, et comprend une multitude d'observations qui n'auraient pas été possibles avec les techniques de pathologie standard.
"L'application de la technologie comme ce que nous avons démontré ici va donner un énorme coup de pouce à l'utilité des études de la maladie basées sur l'autopsie, " a déclaré le co-auteur principal, le Dr Alain Borczuk, professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à Weill Cornell Medicine et pathologiste au NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.
Les chercheurs ont souligné que la technique sera non seulement applicable à un large éventail d'autres maladies pour lesquelles des tissus peuvent être obtenus, mais devrait également donner aux médecins et aux scientifiques pour la première fois une méthode pratique pour délimiter les différences importantes au sein des catégories de maladies.
Traditionnellement pour le poumon, le foie, et d'autres maladies d'organes, nous avons ces diagnostics généraux qui couvrent en fait plusieurs maladies distinctes - nous avons maintenant un outil qui nous permettra de faire régulièrement la distinction entre ces différentes maladies, et, espérons-le, utiliser ces distinctions pour traiter les patients plus efficacement. Je pense que cela a le potentiel de révolutionner la médecine."
Dr Robert Schwartz, Co-auteur principal, Professeur agrégé de médecine, Division de gastro-entérologie et d'hépatologie de Weill Cornell Medicine, et pathologiste au New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center
Le méta-codage à barres de l'ADN pourrait améliorer l'analyse de l'alimentation humaine
Un test sanguin pour l'ADN microbien pourrait mettre en garde contre le cancer
Le microbiote intestinal pourrait prédire la gravité du COVID-19
L'utilisation d'antibiotiques à long terme chez les prématurés favorise les bactéries intestinales résistantes aux médicaments
Les scientifiques transforment le sang de type A en type O universel,
Une nouvelle méthode de modélisation informatique prédit comment les microbes intestinaux changent au fil du temps
Les premiers résultats du Human Microbiome Project ont déclenché « des centaines d'études ultérieures »
Le Human Microbiome Project (HMP) est une initiative développée par les National Institutes of Health pour caractériser le microbiome humain à la fois chez les adultes en bonne santé et chez ceux souf
Les microbiomes anciens des primates pourraient fournir plus d'informations sur le développement humain
Les microbiomes humains anciens sont sous le microscope pour ce quils disent aux scientifiques sur les gens dil y a longtemps. Une nouvelle étude publiée dans la revue Frontières en écologie et évolu
Un régime pauvre en glucides fermentés améliore la qualité de vie des patients atteints de MII
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Kings College de Londres a révélé quun régime pauvre en glucides fermentés améliorait les symptômes intestinaux et la qualité de vie liée à la santé chez