Les cliniciens ont observé que plus de 60% des patients atteints de COVID-19 ont la diarrhée, la nausée, et des vomissements, et ces symptômes prédisent un pire résultat global.
Syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l'agent causal de la maladie COVID-19, pénètre dans la cellule hôte humaine en se liant à l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) 2, qui agit comme le récepteur viral. Cette molécule se trouve à des concentrations plus élevées dans l'iléon et le côlon et régule l'inflammation intestinale. ACE2 affecte directement le microbiome intestinal, et indirectement le risque cardio-pulmonaire.
Étude :Le SRAS-CoV-2 infecte de manière productive les entérocytes intestinaux humains. Microbiome dans l'intestin humain. Crédit d'image :Alpha Tauri 3D Graphics/Shutterstock Les personnes plus âgées et plus malades sont plus susceptibles de tomber malades lorsqu'elles sont exposées à ce virus. La présente étude examine le lien potentiel entre le microbiome intestinal et l'évolution clinique et les caractéristiques de COVID-19.
Les chercheurs ont sélectionné un ensemble de protéines qui pourraient agir comme biomarqueurs pour prévoir la progression vers une maladie grave. Cependant, ils ont également examiné si ces protéines pouvaient aider à comprendre ce qui rend une personne plus ou moins sensible à la maladie, et quel rôle joue le microbiote intestinal dans la régulation des niveaux de ces biomarqueurs chez les personnes en bonne santé.
Les données de protéomique sanguine de 31 patients atteints de COVID-19 ont été utilisées, avec les données multi-omiques de 2, 400 individus non infectés. L'ancien ensemble de données a été utilisé pour créer un score de risque afin de prédire si un cas de COVID-19 progresserait vers un niveau grave ou critique. C'est ce qu'on appelle le score de risque protéomique sanguin (PRS).
Le PRS sanguin a ensuite été lié à des biomarqueurs inflammatoires pour voir si le PRS était capable de prédire la susceptibilité à la maladie chez les individus sains. Ils ont utilisé à la fois des biomarqueurs protéomiques et sanguins pour l'inflammation, à partir de 990 personnes, pour cette enquête.
L'étape suivante consistait à identifier les spécificités du microbiote intestinal, qui prédirait les biomarqueurs protéomiques significatifs pour COVID-19, en utilisant l'apprentissage automatique. Le profil métabolique des matières fécales a également été analysé pour découvrir d'autres mécanismes qui pourraient être essentiels au lien entre le microbiome intestinal et la vulnérabilité aux maladies.
La dernière étape consistait à évaluer comment 40 facteurs hôtes et facteurs environnementaux différents ont façonné ces facteurs du microbiome intestinal.
Dans des travaux antérieurs sur les patients COVID-19, les chercheurs ont identifié 22 biomarqueurs protéomiques sériques qui ont aidé à prédire la progression vers une maladie grave. Cet ensemble de biomarqueurs a été élagué à 20, en omettant deux qui n'étaient pas disponibles pour les patients sains.
Cet ensemble a été utilisé pour établir un SRP sanguin pour les 31 patients de la présente étude. Dix-huit des cas n'étaient pas graves, tandis que 13 étaient sévères.
Comme le PRS a augmenté de 10 %, le risque de maladie grave a augmenté de 57 %. Les chercheurs ont interprété cela comme une preuve que le score de risque pouvait prédire la progression de COVID-19.
Dans le prolongement de leur travail, ils ont créé le PRS en utilisant les mêmes 20 protéines mais sur la base d'une base de données de participants sains, comprenant à la fois des marqueurs protéomiques et inflammatoires. Les données protéomiques du sang provenaient des échantillons de sérum prélevés au départ. Les marqueurs inflammatoires comprenaient l'IL-1β, IL-6, TNF-α, et hsCRP.
Ils ont constaté que la PRS était positivement corrélée avec la hsCRP et le TNF-α parmi cet ensemble. Dans une analyse de sous-groupe stratifiée par âge, ils ont trouvé un lien significatif entre un PRS plus élevé et des taux sanguins plus élevés de tous les marqueurs inflammatoires dans les sous-groupes plus âgés mais pas dans les sous-groupes plus jeunes (au-dessus et au-dessous de 58 ans, respectivement).
La question à laquelle les chercheurs sont confrontés est de savoir si les modifications de ces protéines sous-tendent l'activation immunitaire observée chez ces patients, ou en sont les résultats. Quelle que soit la réponse, l'étude montre un lien clair entre un déséquilibre immunitaire et un PRS plus élevé, surtout chez les personnes âgées, soutenant son rôle de biomarqueur.
L'étape suivante a été réalisée sur une cohorte d'environ 300 participants. Les chercheurs ont mesuré la corrélation entre le profil microbien du microbiote intestinal et la protéomique sanguine. Ils ont effectué à la fois une étude transversale ou instantanée des participants dans un échantillon (n =132), tandis qu'une autre étude prospective a été menée auprès de 169 participants. Ici, la protéomique a été analysée environ trois ans plus tard que le prélèvement de selles.
Dans le premier cas, l'apprentissage automatique a été utilisé pour révéler les 20 principaux clusters bactériens (unités taxonomiques opérationnelles, OTU) pour prédire la susceptibilité au COVID-19. La plupart des OTU provenaient des genres et familles suivants : Bactéroïdes, Streptocoque, Lactobacilles, Ruminococcacées 119, Lachnospiracées, et Clostridiales. En utilisant ceci, plus d'un cinquième de la variabilité du PRS pourrait être expliqué.
L'analyse a montré une corrélation supérieure entre le PRS de base prédit par l'OTU et le PRS réel. Il y avait également une association étroite entre les 20 OTU de base et les 20 biomarqueurs protéomiques prédisant un COVID-19 sévère. Lorsqu'ils sont stratifiés par âge, l'association n'était significative que dans les groupes plus âgés.
Les résultats ont été dupliqués dans l'étude prospective. Cela montre que les modifications du microbiome intestinal se produisent plus tôt que la modification de la protéomique sanguine. Si c'est le cas, ils pourraient avoir un rôle causal.
Une étude de confirmation dans une plus grande sous-cohorte de 366 participants a montré que 11 OTU avaient une association significative avec les cytokines inflammatoires, soit négative ( Bactéroïdes , Streptocoque, et Clostridiales ), ou positif ( Ruminocoque , Blautie, et Lactobacilles ).
Les chercheurs ont examiné le lien entre le profil microbien de l'intestin central et les métabolites fécaux chez environ 1, 000 participants. Ils ont constaté que 45 métabolites dans l'urine étaient significativement associés à plus de la moitié des OTU de base.
La plupart d'entre eux étaient soit des acides aminés, Les acides gras, ou acides biliaires, impliqués dans trois voies. Le niveau d'acides aminés dans les tissus est essentiel au maintien d'une immunité saine car il dépend des voies métaboliques du stress et de la disponibilité des nutriments. Des niveaux réduits d'acides aminés spécifiques suppriment l'inflammation.
Ainsi, ces voies métaboliques, modulé par l'alimentation et les populations bactériennes dépendantes, peut entraîner les effets du microbiote intestinal sur le métabolisme de l'hôte et l'inflammation.
L'abondance relative de l'ACE2 et sa fonction de régulation des niveaux d'acides aminés en réponse aux apports alimentaires, et dans l'immunité innée, pourrait être un deuxième lien entre le microbiome intestinal et l'inflammation, qui à son tour prédit la gravité du COVID-19.
L'étude montre également que 2,4% de la différence de sensibilité à la maladie s'explique par 9 facteurs liés à la démographie et aux caractéristiques cliniques de l'échantillon, comme le niveau d'instruction, sexe, et divers paramètres physiologiques comme la pression artérielle et la biochimie. Ceux-ci modulent indirectement la composition du microbiome intestinal.
Les chercheurs suggèrent que chez les personnes en bonne santé, la composition du microbiome intestinal est hautement prédictive des biomarqueurs protéomiques sanguins qui sont liés au COVID-19 sévère.
La « tempête de cytokines » (niveaux excessifs de produits chimiques pro-inflammatoires dans le corps) associée à un COVID-19 sévère doit être traitée efficacement pour réduire la mortalité de la maladie. L'association de biomarqueurs protéomiques avec des molécules inflammatoires, surtout dans les tranches d'âge plus âgées, indique que la tempête de cytokines est le résultat de l'inflammation sous-jacente considérée comme plus fréquente dans ce sous-groupe.
Les chercheurs résument :« Les principales caractéristiques microbiennes intestinales découvertes et les métabolites associés peuvent servir de cible potentielle de prévention/traitement pour l'intervention, surtout parmi ceux qui sont sensibles à l'infection par le SRAS-CoV-2. Ils pourraient également servir de cibles thérapeutiques potentielles pour le développement de médicaments.
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, donc, ne pas être considéré comme concluant, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, donc, ne pas être considéré comme concluant, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
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