Dans un article récent publié dans Vieillissement naturel, les chercheurs ont découvert que la maladie grave à coronavirus 2019 (COVID-19) déclenche des changements semblables au vieillissement dans la région du cortex frontal du cerveau, entraînant des déficits cognitifs. Ces résultats soulignent l’importance de l’examen neurologique des personnes qui se sont remises de la COVID-19.
Étude: Le COVID-19 sévère est associé à des signatures moléculaires du vieillissement dans le cerveau humain. Crédit d’image : Naeblys / Shutterstock.com
Arrière plan
Des études antérieures ont rapporté une réduction moyenne de 10 ans des performances cognitives globales après un COVID-19 sévère. De même, certains rapports ont montré que le COVID-19 endommage le cortex frontal, la région du cerveau responsable de la cognition.
Malgré ces observations, il reste des preuves moléculaires insuffisantes des effets induits par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) sur le cerveau, dont les chercheurs de l’étude actuelle ont émis l’hypothèse qu’ils sont similaires aux effets du vieillissement accéléré.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont analysé des échantillons de cortex frontal obtenus à partir de 54 personnes par séquençage d’acide ribonucléique (ARN-seq) pour identifier des signatures moléculaires similaires au vieillissement associé au COVID-19 sévère.
Après la collecte au cours de l’autopsie, des échantillons de cerveau congelés ont été préparés en utilisant des procédures de niveau de sécurité biologique 2+ avant l’extraction de l’ARN par séparation de phase. Par la suite, l’alignement du génome du SARS-CoV-2 a été évalué en alignant les lectures brutes de séquençage sur un génome de référence du SARS-CoV-2. De même, les chercheurs ont déterminé l’expression différentielle des gènes (DGE) en alignant les lectures brutes de séquençage sur un transcriptome de référence.
L’équipe a identifié des échantillons de cortex frontal dont l’analyse du transcriptome entier a donné des DEG avec un taux de fausse découverte (FDR) inférieur à 0,05 pour l’analyse d’enrichissement de l’ensemble de gènes (GSEA). Pour réduire les biais dans les méthodes de profilage du transcriptome, un «indice de vieillissement» a été conçu en utilisant les cohortes de vieillissement et de contrôle comme ensemble d’entraînement et de test.
La cohorte vieillissante comprenait 21 personnes atteintes de COVID-19 sévère. Un individu avait des antécédents de maladie d’Alzheimer (MA) et un autre d’épilepsie, tandis que les 19 autres n’avaient aucun trouble neurologique connu.
Le groupe de vieillissement était également composé d’un individu de 23 ans avec une infection SARS-CoV-2 asymptomatique. Le groupe témoin comprenait 22 témoins non infectés par le SRAS-CoV-2 appariés selon l’âge et le sexe, sans troubles neurologiques, et un individu non infecté de la maladie d’Alzheimer apparié selon l’âge et le sexe.
Une autre cohorte de contrôle indépendante composée de neuf personnes non infectées par le SRAS-CoV-2 âgées de 22 à 85 ans ayant des antécédents de traitement par ventilateur (VENT) ou unité de soins intensifs (USI) a également été incluse dans l’analyse finale.
En outre, les données transcriptomiques du cortex frontal d’un autre sous-ensemble de 633 personnes qui ont fait don de leur cerveau pour l’étude sur l’ordre religieux et le projet sur la mémoire et le vieillissement (ROSMAP) ont été étudiées. Ces personnes ont été soumises à un mini-examen de l’état mental (MMSE) de leur vivant.
Ce sous-ensemble de personnes a été classé en fonction de leur score MMSE moyen, dans lequel un score de 25 indiquait des performances cognitives élevées et moins de 25 indiquaient des performances cognitives faibles, respectivement. Cet exercice a aidé les chercheurs à évaluer davantage la relation entre les changements transcriptomiques liés au COVID-19 et la fonction cognitive.
Résultats de l’étude
À l’exception de la personne de 62 ans atteinte d’épilepsie et de la personne de 23 ans atteinte d’une infection asymptomatique, tous les cas de COVID-19 dans la cohorte vieillissante ont été séparés plus loin des témoins, comme l’ont évalué les analyses de regroupement. Les adultes âgés de la cohorte ICU/VENT se sont également regroupés à proximité des personnes infectées par le SRAS-CoV-2 dans la cohorte vieillissante.
Un total de 6 993 DEG ont été identifiés entre les cas de COVID-19 de la cohorte vieillissante et leurs témoins appariés selon l’âge et le sexe. Entre ces deux cohortes, 3 330 et 3 663 DEG étaient respectivement fortement régulés à la hausse et à la baisse.
Alors que le COVID-19 sévère a conduit à un enrichissement génétique positif des voies immunitaires, il a enrichi négativement les voies de la mémoire et de la cognition. La maladie a également perturbé les réponses cellulaires à plusieurs voies biologiques associées au vieillissement cérébral, telles que les dommages causés par l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’homéostasie du calcium. La GSEA a également révélé une corrélation constante entre le COVID-19 sévère et les mauvaises performances cognitives.
Des analyses supplémentaires tirant parti de l’indice de vieillissement ont confirmé que le COVID-19 sévère modifiait l’âge moléculaire des cerveaux par rapport aux soins intensifs/VENT non infectés et aux témoins appariés selon l’âge et le sexe.
Curieusement, les changements d’expression génique observés dans les échantillons d’individus atteints de COVID-19 sévère n’étaient pas dus à la présence d’ARN du SRAS-CoV-2 dans le cortex frontal. Au lieu de cela, ces changements se sont probablement produits en raison de la régulation à la hausse des voies de réponse de l’interféron (IFN) et du facteur de nécrose tumorale (TNF) dans le cortex frontal, qui ont ensuite provoqué des déficits cognitifs de type vieillissement.
conclusion
La présente étude a identifié des changements d’expression génique semblables au vieillissement chez les personnes atteintes de COVID-19 sévère qui expliquent les déficits cognitifs observés dans les cas récupérés. De plus, les résultats ont montré que les cytokines pro-inflammatoires circulantes étaient à l’origine de ces changements d’expression génique liés au vieillissement, ce qui suggère qu’une inflammation sévère induite par le COVID-19 pourrait être neuroprotectrice.
Sur la base de ces résultats, les chercheurs recommandent que ceux qui se sont remis d’un COVID-19 sévère subissent un suivi neurologique. La surveillance et les interventions précoces pourraient potentiellement empêcher les pathologies neurologiques de type vieillissement et le déclin cognitif ultérieur chez ces personnes.
Référence de la revue :
- Mavrikaki, M., Lee, JD, Solomon, IH et al. (2022). Le COVID-19 sévère est associé à des signatures moléculaires du vieillissement dans le cerveau humain. Vieillissement naturel. doi:10.1038/s43587-022-00321-w.
