Identification des cellules exprimant la GFAP susceptibles à l’infection par le SARS‑CoV‑2 à l’aide de cellules neuronales humaines dérivées de cellules souches iPSC

Comment un virus du COVID‑19 peut atteindre les cellules cérébrales

Beaucoup de personnes atteintes de COVID‑19 signalent des symptômes tels que maux de tête, perte de l’odorat, confusion ou persistance d’un « brouillard cérébral ». Ces symptômes suggèrent que le virus responsable du COVID‑19, le SARS‑CoV‑2, peut dans certains cas affecter le cerveau. Pourtant, il a été difficile d’étudier précisément quelles cellules cérébrales sont à risque et par quelles voies le virus s’installe. Cette étude met au point un modèle rapide, humain et en laboratoire de tissu cérébral pour poser une question simple mais importante : quelles cellules cérébrales sont les plus vulnérables au SARS‑CoV‑2, et qu’est‑ce qui pourrait expliquer cette vulnérabilité ?

Construire une fine couche de cellules cérébrales en culture

Les chercheurs ont commencé avec des cellules souches pluripotentes induites humaines, des cellules adultes reprogrammées pour retrouver un état semblable à l’embryon. À l’aide d’une recette séquentielle de facteurs de croissance et de nutriments, ils ont encouragé ces cellules à mûrir en seulement deux semaines en une couche plane bidimensionnelle de cellules de type cérébral. Un « empreinte » génétique minutieuse au niveau unicellulaire a montré que cette feuille contenait un mélange de types cellulaires généralement présents dans la couche externe du cerveau, y compris plusieurs types de neurones et de cellules de soutien. De façon remarquable, la diversité des types cellulaires après seulement 14 jours ressemblait à celle observée dans des organoïdes cérébraux tridimensionnels bien plus âgés, qui prennent habituellement plusieurs mois à croître.

Comparer un modèle rapide à des organoïdes cérébraux complexes

Pour évaluer le réalisme de leur nouveau système, l’équipe a comparé ses profils d’activité génique à ceux d’organoïdes cérébraux publiés précédemment et cultivés pendant six et dix mois. Les deux systèmes partageaient de nombreux grands groupes cellulaires, tels que la glie radiale (cellules de soutien immatures), les neurones excitateurs et inhibiteurs, et les neurones en stade précoce. Une différence clé était que le modèle 2D rapide contenait davantage d’interneurones et d’astrocytes, un type de cellule aide en forme d’étoile, que les organoïdes plus anciens. Ce compromis suggère que si les cultures 2D n’offrent pas l’architecture 3D complète du tissu cérébral, elles captent une riche diversité d’identités cellulaires en une fraction du temps, ce qui les rend particulièrement utiles pour des études rapides lors d’événements épidémiques émergents.

Suivre quelles cellules cérébrales sont préférées par le virus

L’équipe a ensuite exposé ces cultures neuronales mixtes à différentes souches de SARS‑CoV‑2, y compris le virus de Wuhan et un variant Alpha, et a observé ce qui se passait pendant les trois jours suivants. Le virus pouvait infecter les cultures neuronales 2D et produire de nouvelles particules virales, tandis qu’une lignée de cellules nerveuses couramment utilisée (SH‑SY5Y) ne favorisait pas l’infection. Même si moins de 2 % des cellules présentaient des signes d’infection, la quantité de virus libérée dans le milieu de culture était substantielle. Lorsque les scientifiques ont coloré les protéines virales en association avec des marqueurs pour différents types cellulaires cérébraux, ils ont constaté que l’infection touchait principalement des cellules exprimant une protéine appelée GFAP, caractéristique de cellules de type astrocytaire, plutôt que des neurones.

À la recherche de la porte d’entrée virale sur les astrocytes

Le SARS‑CoV‑2 entre généralement dans les cellules en se liant à une protéine appelée ACE2, souvent aidé par d’autres facteurs à la surface cellulaire. De façon surprenante, lorsque les chercheurs ont mesuré ACE2 et des facteurs d’entrée associés dans l’ensemble de la culture, les niveaux étaient très faibles, et il n’y avait guère de différence entre les cellules cérébrales 2D susceptibles et les cellules résistantes SH‑SY5Y. Environ 2 % seulement des cellules présentaient une protéine ACE2 détectable, et celles‑ci ne se recoupaient pas avec les cellules de type astrocytaire positives pour GFAP. Pour obtenir une vision plus précise, l’équipe est revenue aux données géniques unicellulaires et a examiné un panel plus large de gènes candidats d’entrée. Ici, les clusters d’astrocytes se sont distingués par des niveaux beaucoup plus élevés d’un gène appelé BSG, qui code pour la protéine de surface CD147, ainsi que HSPA5, un autre aide‑mécanisme proposé pour l’entrée virale. Ce profil suggère que, du moins dans ce modèle, le SARS‑CoV‑2 pourrait exploiter des voies alternatives sur les cellules de type astrocytaire plutôt que de dépendre d’ACE2.

Ce que cela signifie pour le cerveau et le COVID‑19

Dans ce modèle humain simplifié de cellules cérébrales, le SARS‑CoV‑2 peut infecter des cellules mais cible principalement des cellules de type astrocytaire exprimant de hauts niveaux de BSG, tout en laissant la plupart des neurones indemnes et sans déclencher une réaction inflammatoire forte et généralisée. Pour les non‑spécialistes, l’essentiel est que le virus semble capable d’atteindre et d’infecter certains éléments de soutien du cerveau, et qu’une protéine de surface alternative, CD147 (issue du gène BSG), pourrait aider à ouvrir la porte. Le modèle ne reproduit pas encore toutes les caractéristiques du cerveau vivant, comme les vaisseaux sanguins ou les cellules immunitaires, mais il offre un moyen rapide et réaliste d’explorer comment le COVID‑19 pourrait perturber la fonction cérébrale et de tester des hypothèses sur le COVID long et d’autres effets neurologiques persistants.

Citation: Asavapanumas, N., Chaiwijit, P., Suksatu, A. et al. Identifying GFAP-expressing cell susceptibility to SARS-CoV-2 infection using human iPSC-derived neural cells. Sci Rep 16, 10433 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41177-z

Mots-clés: COVID‑19 et cerveau, Néotropisme du SARS‑CoV‑2, astrocytes, organoïdes cérébraux et iPSC, récepteurs d’entrée virale