Mécanismes lésionnels et voies réparatrices de l'endothélium dans les lésions vasculaires liées au SARS-CoV-2 – ENDOCOV-19

La COVID-19 est une infection virale aiguë liée au SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus de type 2) pouvant comporter différents symptômes. Le SARS-CoV-2 infecte les pneumocytes de type II en se liant à l’enzyme de conversion de type 2 (ACE-2) membranaire. En plus de l’atteinte pulmonaire, la Covid-19 affecte d’autres localisations, dont les artères et veines de petit et gros calibre en raison de la forte expression de l’ACE2 dans les cellules endothéliales (CE) et les péricytes (PC). Les thromboses de gros vaisseaux, notamment artériels, est devenue caractéristique de cette maladie et liée à une surmortalité. L’évaluation post-mortem de patients Covid-19, malgré son caractère limité, a mis en évidence une véritable endothéliite multi-viscérale, avec une mort cellulaire endothéliale et la présence de particules virales dans les CE. Dans le même sens, une infection directe de l’endothélium par le virus, une inflammation endothéliale diffuse, et une thrombose intravasculaire ont été observées dans le tissu pulmonaire de patients décédés de la Covid-19. L’ensemble de ces observations implique donc fortement l’endothélium vasculaire dans la pathogenèse de la Covid-19.

Nous proposons de combiner l’expertise de trois équipes reconnues dans le domaine de la (dys)fonction endothéliale afin de décrire les lésions vasculaires provoquées par l’infection au SARS-CoV-2 dans les vaisseaux artériels de petit, moyen et gros calibre, en comparaison avec l’infection au virus de la grippe, en combinant les études morphologiques, cellulaires, moléculaires et génétiques en condition préclinique chez la souris, et sur échantillons humains.
Nous utiliserons deux modèles. Les échantillons humains d’artères de petit, moyen et large calibre (capillaires musculaires, artères radiales et fémorales) provenant de patients décédés de Covid-19 seront obtenus, avec l’autorisation de l’Agence de la Biomédecine. En parallèle, des lignées de souris humanisées exprimant le récepteur hACE2 spécifiquement dans les cellules endothéliales et dans les péricytes seront générées en croisant des souris CKI-hACE2 obtenues, avec respectivement des souris Cdh5-CreERT2 et NG2-CreERT2 déjà disponibles dans notre laboratoire, et seront infectées par voie nasale.

Le premier objectif est de réaliser une analyse cellulaire et moléculaire des altérations vasculaires morphologiques liées à l’infection au SARS-CoV-2, basée sur l’histologie, l’immuno-histochimie, et l’imagerie avancée intravitale et posmortem, ainsi que l’exploration fonctionnelle endothéliale in vivo et in vitro. Enfin, une analyse moléculaire extensive des vaisseaux infectés devrait déterminer la signature moléculaire de l’infection.
Le deuxième objectif est d’explorer le rôle spécifique des CE et des PC dans l’infection de la paroi vasculaire et son altération, en utilisant une analyse morphométrique à différents stades de l’infection chez la souris, et sur les échantillons humains, associée aux explorations in vivo et in vitro cellulaire et moléculaire de l’implication des péricytes.
Le troisième objectif est de décrire le statut des voies protectrices de l’endothélium pendant le processus infectieux. Nous nous focaliserons sur le Glycocalyx, le facteur Desert Hedgehog Dhh, un effecteur de Klf2 dont nous avons démontré l’effet protecteur endothélial en pathologie ischémique, et la voie du monoxyde d’azote.
Le 4ème objectif est d’évaluer les capacités réparatrices des inhibiteurs de la sérine protéase et l’antithrombine, qui ont été suggérés de façon déductive comme molécules candidates puisqu’ils inhibent la TMPRSS2 et ainsi la voie d’intégration du virus . Comme les agonistes du Dhh dans l’objectif 3, nous proposons leur utilisation sur le nouveau modèle de souris humanisée.

Ce projet fournira pour la première fois une analyse approfondie cellulaire et moléculaire, morphologique et fonctionnelle, de l’endothélium et de son arsenal protecteur pendant l’infection au SARS-CoV-2.