Microbiote chez les patients COVID-19 pour de futures approches thérapeutiques et préventives (MICRO-COV)

En décembre 2019, des cas de pneumonie grave ont été signalés en relation avec le marché de gros des fruits de mer de Huanan à Wuhan, en Chine. Quatre mois et plus de mille décès plus tard, l'agent pathogène responsable de l'urgence sanitaire mondiale la plus importante et la plus critique des 100 dernières années est connu sous le nom de coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) est caractérisée comme une maladie transmissible avec une longue période d'incubation comprise entre 7 et 14 jours. Dans environ 10% des cas, une évolution sévère de la maladie est observée. Bien que des facteurs prédisposants tels que l'âge avancé, l'hypertension artérielle chronique, le diabète, ainsi que d'autres comorbidités aient été décrits, on sait peu de choses sur le mécanisme physiopathologique qui induit une insuffisance pulmonaire aiguë, couplée à des lésions cardiaques, rénales et vasculaires souvent pathognomoniques. pour l'évolution mortelle de cette maladie.

L'inflammation alvéolaire exsudative et interstitielle altérant les échanges gazeux alvéolo-capillaires décrite en relation avec le SRAS-CoV-2 répond à la définition du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Les mécanismes physiopathologiques de cette lésion pulmonaire ont été mieux décrits dans le SDRA induit par une septicémie bactérienne et sont principalement induits par l'extravasation de granulocytes neutrophiles du système vasculaire capillaire dans les poumons. L'un des principaux médiateurs de l'extravasation des neutrophiles est la dégénérescence de la couche de surface endothéliale, à savoir le glycocalyx, induite par l'héparane sulfate activé par l'endotoxine. L'amincissement et la déstructuration du glycocalyx révèlent des molécules d'adhésion de surface endothéliales cachées comme VCAM-1 et ICAM-1. L'adhérence ainsi accrue des neutrophiles couplée au déplacement médié par les cytokines inflammatoires de la VE-cadhérine à l'intérieur des cellules endothéliales, desserrant les jonctions serrées endothéliales, permet une extravasation accrue des neutrophiles et la diffusion du liquide riche en protéines dans l'interstitium . Le milieu ainsi créé induit l'activation et la dégranulation des granulocytes neutrophiles et provoque la libération de médiateurs toxiques qui détruisent l'épithélium alvéolaire et produisent d'autres immunocytokines, induisent une tempête de cytokines et augmentent le recrutement des neutrophiles. Enfin, l'agrégation du surfactant pulmonaire inactivé par l'œdème riche en protéines associé aux cellules épithéliales alvéolaires de type 1 dégénérées et à la membrane hyaline couverte, la membrane basale alvéolaire dénudée perturbe la capacité d'échange gazeux de la membrane alvéolo-capilaire, altérant le sang oxygénation et décarboxylation.

Contrairement au SDRA d'origine bactérienne, les agents viraux provoquant le SDRA atteignent principalement l'épithélium alvéolaire par transport viral du nasopharynx, des voies respiratoires supérieures aux voies respiratoires inférieures. Dans les infections virales, les lésions pulmonaires sont principalement causées par une invasion virale directe de pneumocytes de type 1 et 2. Cela provoque l'accumulation d'œdème riche en protéines de manière double en désactivant les canaux ENaC, principalement responsables de la décongestion de la chambre alvéolaire par la création d'un gradient osmotique, et en brisant la barrière physico-chimique établie par les pneumocytes. Bien que l'effet de la perturbation de la barrière alvéolaire au moyen d'un dysfonctionnement endothélial vasculaire soit réduit contrairement à la septicémie bactérienne, avec l'avancée du SDRA, l'endothélium et l'épithélium sécrètent des chimioacteurs pour attirer les macrophages et les neutrophiles vers le poumon enflammé, ce qui, par analogie avec le SDRA bactérien, induit un dommage secondaire au poumon comme déjà décrit. Cependant, pointez vers une fuite capillaire initiale exagérée par rapport à d'autres formes de SDRA, ce qui suggère fortement un dysfonctionnement endothélial comme mécanisme principal.

Les dommages aux cellules endothéliales peuvent être évalués à l'aide de produits de dégradation du glycocalyx tels que le syndécane-1, le sulfate d'héparane et les VE-cadhérines et la visualisation directe des propriétés d'écoulement des globules rouges dans les capillaires via la microscopie vitale portative (HVM) utilisant la technique de microscopie à champ sombre. Les progrès récents du groupe d'investigateurs ont permis la différenciation précise des modes de défaillance microcirculatoire par quantification de la capacité de diffusion et de convection microcirculatoire. D'un point de vue global, la fuite alvéolaire a déjà été quantifiée par thermodilution transpulmonaire. Ces outils fournissent les conditions préalables optimales pour détecter spécifiquement (produits de dégradation du glycocalyx dans le liquide de lavage alvéolaire) et quantifier (thermodilution transpulmonaire) les dommages aux cellules endothéliales dans les poumons pendant le SDRA causé par une infection par le SRAS-CoV-2. En outre, environ 20 % des patients gravement malades souffrant de SDRA en raison d'une infection par le SRAS-CoV-2 ont été décrits dans des rapports préliminaires comme développant une réponse inflammatoire systémique sévère et un choc circulatoire. Chez ces patients, la relation entre les lésions des cellules endothéliales alvéolaires et les lésions des cellules endothéliales systémiques est d'un intérêt central et peut être évaluée par une mesure HVM sublinguale concomitante.

Suite aux lésions pulmonaires à médiation virale et inflammatoire comme déclencheur initial du SDRA, la détérioration supplémentaire de la fonction pulmonaire peut dépendre principalement de la surinfection. La surinfection bactérienne et fongique a été décrite comme principalement responsable de la morbidité et de la mortalité dans le SDRA viral de phase intermédiaire à tardive lors de pandémies similaires, comme la grippe espagnole en 1918. Dans l'épidémie actuelle en Chine, la présence de surinfections bactériennes et fongiques a été retrouvée dans 10 à 30 %. La surinfection semblait représenter un facteur de risque majeur de mortalité chez les patients COVID-19. Sans savoir si la détection d'une surinfection bactérienne et fongique a une pertinence clinique et thérapeutique, plusieurs auteurs préconisent un traitement antibiotique empirique ciblant principalement S. aureus et S. pneumonia.

Non seulement la stratification du risque associé aux surinfections bactériennes et fongiques est-elle pertinente pour l'évaluation de la gravité de la progression de la maladie, mais la question reste à évaluer dans quelle mesure la présence de transmission d'agents pathogènes nosocomiaux pendant les pandémies existe et est responsable de la morbidité et de la mortalité chez les patients hospitalisés. Les mesures de prévention des infections, telles que les précautions standard et d'isolement, visent à prévenir la transmission nosocomiale d'agents pathogènes dans les établissements de santé. Ces mesures comprennent l'hygiène des mains, l'utilisation d'équipements de protection individuelle (EPI) (par ex. blouses d'isolement, gants, masques, respirateurs, protection oculaire) et des mesures environnementales - telles que le nettoyage et la désinfection des surfaces et des équipements et instruments médicaux. Pourtant, les appareils mobiles, tels que les téléphones portables privés et professionnels, ont été largement ignorés par ces directives. Ces dispositifs peuvent jouer un rôle important dans la transmission par contact indirect. C'est-à-dire lorsqu'un objet intermédiaire contaminé est impliqué dans le transfert d'un pathogène infectieux entre deux individus.

Les preuves actuelles, bien que limitées, ont montré une viabilité accrue du SRAS-CoV-2 sur le plastique et l'acier inoxydable, des matériaux fréquemment utilisés sur les appareils mobiles et les housses de protection, jusqu'à 72 heures. Bien qu'une mauvaise hygiène des mains, le manque d'équipement de protection individuelle et d'autres erreurs de routine hygiéniques soient les vecteurs les plus évidents d'agents pathogènes nosocomiaux, les téléphones portables et autres appareils portables se sont avérés insuffisamment désinfectés, permettant la colonisation par des agents pathogènes, dont S. aureus est le plus important. fréquent. Cette situation est aggravée par le fait que les prestataires de soins de santé touchaient des objets mobiles, y compris des téléphones portables, en moyenne une fois toutes les 6,9 secondes et touchaient leur propre corps ou leur visage toutes les 40 secondes. Cela s'est accompagné d'une adhésion extrêmement faible aux protocoles d'hygiène des mains avant les événements de colonisation et d'infection. Ces résultats soulignent le potentiel des appareils mobiles à agir comme vecteurs de transmission d'agents pathogènes aux patients et aux prestataires de soins de santé.

Dans la lutte contre les infections virales, la défense immunitaire innée reconnaît l'infection virale principalement par la liaison des modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP) aux récepteurs de reconnaissance des agents pathogènes (PRR). La cascade d'expression induite par ces liaisons aux récepteurs stimule la voie de l'interféron (IFN) de type I et III. Le recrutement de l'axe inflammatoire monocyte-macrophage-neutrophile par la voie IFN I est essentiel dans la lutte contre la plupart des infections virales. Néanmoins, des virus tels que le virus Influenza A sont capables d'échapper à l'apparition de l'IFN de type I et III, en déplaçant leur machinerie de réplication dans le noyau cellulaire, évitant ainsi les PRR situés dans le cytoplasme ou inactivant les ARNm d'interféron par des protéines. La voie IFN I peut agir doublement dans ces virus ; d'un côté, il peut médier l'action initiale contre le virus en réduisant les titres maximaux atteints, d'autre part, dans certaines circonstances, il peut néanmoins surexprimer pathologiquement induisant une tempête de cytokines et augmentant les dommages au parenchyme pulmonaire.

Le SARS-CoV et le SARS-CoV-2 sont des virus à ARN à brin positif, qui pénètrent dans la paroi cellulaire des cellules infectées par endocytose médiée par le récepteur ACE-2. Un début d'expression de la voie IFN I peut être associé à une activation plus forte de la voie IFN II et à une induction de tempête de cytokines pro-inflammatoires et, par conséquent, à une dérégulation plus sévère du système inflammatoire monocyte-macrophage et du degré de dommage immunopathologique pulmonaire. Les mécanismes physiopathologiques de ce nouveau SDRA induit par le SRAS-CoV-2 et les dérégulations systémiques qu'il induit ne peuvent être que spéculés sur la base de son prédécesseur le SRAS-CoV, et des informations élucidant la présentation clinique inhabituelle de la nouvelle maladie sont désespérément nécessaires pour dériver un traitement optimal approche.

En résumé, les mécanismes de gravité de la maladie dans le SDRA du SRAS-CoV-2 gravement malade sont multiples, allant d'une réponse inflammatoire dérégulée à la présence de surinfections bactériennes et fongiques en passant par l'importance de la transmission nosocomiale en tant qu'élément clé ciblable dans la vie quotidienne. - les soins aux patients de jour. Seule une évaluation globale de toutes les facettes éventuellement responsables de la gravité de la progression de la maladie chez les patients COVID-19 peut viser à élucider la concoction sous-jacente.

Objectifs du projet L'objectif primordial de cette recherche est d'acquérir la compréhension physiopathologique pour améliorer la morbidité et la mortalité dans le SDRA due à l'infection par le SRAS-CoV-2. Cette recherche porte donc sur l'inflammation, le dysfonctionnement microcirculatoire et la surinfection, visant à élucider les facteurs de risque de développement du SDRA sévère des patients infectés par le SARS-CoV-2 et contribuer à la justification des stratégies thérapeutiques.

Les hypothèses de travail individuelles sont :

1. On pense que les dommages primaires aux poumons dans le SDRA du SRAS-CoV-2 sont médiés par une réponse pro-inflammatoire exagérée provoquant un dysfonctionnement endothélial primaire, et agissant ensuite doublement sur la dégradation du parenchyme pulmonaire, via la réponse primaire des cytokines, et par le recrutement de l'axe inflammatoire-monocyte-lymphocyte-neutrophile. L'inflammation prononcée et les atteintes primaires du poumon perturbent le microbiome pulmonaire, entraînant secondairement des surinfections pulmonaires.
2. Les surinfections bactériennes pulmonaires (c'est-à-dire S. pneumoniae, S. aureus, P. aeruginosa et autres) sont une cause importante de morbidité et de mortalité chez les patients COVID-19. La colonisation par des agents pathogènes dans les voies respiratoires supérieures est une condition préalable et le principal facteur de risque des infections des voies respiratoires inférieures. Pour établir la colonisation, les agents pathogènes doivent interagir avec le microbiote local (a.k.a. microbiome) et certains profils de microbiome seront plus résistants à l'invasion de pathogènes.
3. Les appareils portables utilisés en routine clinique sont porteurs à la fois du SRAS-CoV-2 et des bactéries responsables de la pneumonie nosocomiale, ce qui en fait un réservoir potentiel de transmission indirecte par contact. Une intervention ciblée de prévention des infections peut réduire cette contamination et ainsi diminuer le risque de transmission nosocomiale.