Ce que les coronavirus font au système nerveux

De nombreuses infections virales induisent des atteintes neurologiques de type encéphalite, encéphalopathie toxique, lésions démyélinisantes aiguës tardives (Michalicova et al., 2017, Wright et al., 2008), infections des macrophages, de la microglie ou des astrocytes à fonction immunitaire dans le SNC (Al-Obaidi et al., 2018, Soung et Klein, 2018). Le SARS-CoV-2, agent pathogène de l’actuelle pandémie est le septième CoV connu pouvant infecter les humains ; les six autres sont le HCoV-229E, le HCoV-OC43, le HCoV-NL63, le HCoV-HKU1, le SARS-CoV et le MERS-CoV (Corman et al., 2019).

SARS-CoV

L’infection par le SARS-CoV qui a débuté en Asie et s'est répandue dans le monde entier en 2003 a induit des polyneuropathies, encéphalites et AVC ishémiques (Tsai et al., 2005). Des études autopsiques ont mis en évidence un œdème cérébral et une vasodilatation méningée chez la plupart des patients décédés. En outre, ont été objectivés : une infiltration des monocytes et des lymphocytes des paroi vasculaires, des lésions neuronales ischémiques, des démyélinisations. Les particules virales du SRAS-CoV et les séquences génomiques ont été détectées dans le cerveau (Gu et al., 2005, Zhang et al., 2003).

MERS-CoV

Le MERS-CoV est connu pour être neuro-invasif. Une étude rétrospective a montré que 25,7 % des patients atteints d’infection à MERS-CoV ont développé une démence et 8,6 % des crises d'épilepsie (Saad et al., 2014). Kim et al. ont rapporté que près d'un cinquième des patients présentaient des symptômes neurologiques en phase aiguë : troubles de la conscience, paralysie, AVC ischémique, syndrome de Guillain-Barré. Les complications neurologiques ne s'accompagnaient pas de symptômes respiratoires, mais étaient retardées de 2 à 3 semaines (Kim et al., 2017).

SARS-CoV-2

En sus des symptômes systémiques et respiratoires, 36,4 % (78/214) des patients atteints de COVID-19 développent des symptômes neurologiques, notamment céphalées, troubles de la conscience et paresthésies. Les patients les plus graves seraient plus susceptibles de développer des symptômes neurologiques que les autres (Mao et al., 2020). En outre, les données autopsiques ont révélé un œdème du tissu cérébral et une dégénérescence neuronale partielle (Xu et al., 2020). Le 4 mars 2020, l'hôpital Ditan de Pékin a signalé pour la première fois un cas d'encéphalite virale causée par un nouveau coronavirus (CoV) avec présence du CoV-2 dans le LCR authentifiée par séquençage du génome (Xiang et al., 2020).

Des stratégies diaboliques

Le matériel génétique et même les protéines de divers virus peuvent souvent être détectés dans des échantillons de tissus du système nerveux (LCR, encéphale) ce qui suggère une invasion directe (Koyuncu et al., 2013, Leber et al., 2016).

Il existe de rares preuves que le CoV, en particulier le CoV-2 du SRAS, envahit le système nerveux par la voie hématogène (Koyuncu et al., 2013, Desforges et al., 2019).

Les virus peuvent migrer en infectant les terminaisons nerveuses sensorielles ou motrices, en réalisant une migration neuronale rétrograde ou antérograde à travers les protéines motrices, la dynéine et les kinésines (Swanson et McGavern, 2015). Un exemple de voie neuronale est celle du transport neuronal olfactif. L'organisation anatomique unique des nerfs olfactifs et du bulbe olfactif dans la cavité nasale et le cerveau antérieur trace un canal entre l'épithélium nasal et le SNC (Koyuncu et al., 2013). En conséquence, le CoV peut pénétrer dans le cerveau par les voies olfactives aux premiers stades de l'infection nasale (Desforges et al., 2019, Mori, 2015), puis diffuser au cerveau et au LCR par le nerf olfactif et le bulbe olfactif en 7 jours et provoquer une inflammation et une réaction de démyélinisation.

Dans le poumon le virus provoque une exsudation inflammatoire alvéolaire et interstitielle diffuse, un œdème et la formation de membranes, d’où une altération de l'échange gazeux alvéolaire, une hypoxémie du SNC et une augmentation du métabolisme anaérobie dans les mitochondries des cellules de l’encéphale (Abdennour et al., 2012). L'accumulation d'acide induit à son tour une vasodilatation cérébrale, un œdème cellulaire, un œdème interstitiel, une obstruction du flux sanguin cérébral (Abdennour et al., 2012) pouvant aller jusqu’à l’HIC et à l’AVC.

Les lésions du SNC d’origine virale peuvent être médiées par le système immunitaire (Klein et al., 2017), étroitement liées au syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS) lequel peut être enclenché par la pneumopathie à CoV. En outre, le SRAS et le COVID-19 ont entraîné un grand nombre de décès, la plupart étant dus à des défaillances multi-viscérales d’origine immunitaire (Yin et al., 2004, Chen et al., 2020). La persistance des infections à CoV et leur capacité à infecter les macrophages, les microglies et les astrocytes du SNC joueraient également un rôle important. Un virus neurotrope peut activer les cellules gliales et induire un état pro-inflammatoire (Li et al., 2004). Le niveau d’IL-6 est positivement corrélé à la gravité des symptômes de COVID-2019 (Wan et al., 2020).

L'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) est un facteur de protection vasculaire cardio-cérébrale présente notamment dans le SNC et les muscles squelettiques. Elle joue un rôle majeur dans la régulation de la pression sanguine et les mécanismes de lutte contre l'athérosclérose (Miller et Arnold, 2019). Parallèlement, l'ACE2 est la cible principale de divers virus, du CoV et de la grippe (Turner et al., 2004, Wrapp et al., 2020, Yang et al., 2014). En se liant aux récepteurs de l'ACE2, les virus susmentionnés peuvent induire une HTA anormalement forte et augmenter le risque d'AVC hémorragique. En outre, étant donné que la protéine de pointe S du SRAS-CoV-2 pourrait interagir avec l'ACE2 exprimée dans l'endothélium capillaire, le virus peut également endommager la barrière hémato-encéphalique et pénétrer dans le SNC en attaquant le système vasculaire (Baig et al., 2020).

Pour corroborer cet état des lieux…

Une équipe française vient de décrire les atteintes neurologiques de 58 patients atteints de COVID-19 hospitalisés en réanimation (NEJM. 15 April 2020) : agitation (69 %), confusion (65 %), syndrome pyramidal (67 %). Chez les 13 patients qui ont eu une IRM : prise de contraste leptoméningée (62 %), hypoperfusion fronto-temporale bilatérale (100 %) et 3 AVC. La recherche du SARS-CoV-2 s’est avérée négative dans tous les LCR testés. Reste à déterminer l’imputabilité.

Un bilan neurologique systématique et précoce

Les infections à CoV peuvent donc affecter le système nerveux, et de concert avec les mécanismes immunitaires de l'hôte, transformer ces infections en infections ou en lésions persistantes. Il est donc nécessaire de ne pas se laisser obnubiler par la symptomatologie respiratoire et de procéder à une évaluation neurologique des patients à un stade précoce.  

Dr Bernard-Alex Gaüzère