Valentin Sencio, Arnaud Machelart, Cyril Robil, Nicolas Benech, Eik Hoffmann, Chloé Galbert, Lucie Deryuter, Séverine Heumel, Aline Hantute-Ghesquier, Anne Flourens, Priscille Brodin, Fabrice Infanti, Virgile Richard, Jean Dubuisson, Corinne Grangette, Thierry Sulpice, Isabelle Wolowczuk, Florence Pinet, Vincent Prévot, Sandrine Belouzard, François Briand, Martine Duterque-Coquillaud, Harry Sokol, François Trottein, CHU Lille, Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche Saint-Antoine (CRSA), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU), CHU Saint-Antoine [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Cancer Heterogeneity, Plasticity and Resistance to Therapies - UMR 9020 - U 1277 (CANTHER), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Sciempath Labo [Larçay] (SL), Physiogenex, Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 (RID-AGE), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Lille Neurosciences & Cognition - U 1172 (LilNCog), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Excellence Laboratory LabEx DISTALZ, MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, Centre de Recherche Saint-Antoine (CR Saint-Antoine), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Saint-Antoine [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Mécanismes de tumorigenèse et thérapies ciblées, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lille Neurosciences & Cognition - U 1172 (LilNCog (ex-JPARC)), Gestionnaire, HAL Sorbonne Université 5, Wolowczuk, Isabelle, and ANR-17-CE15-0020,ACROBAT,Rôle de l'axe poumon/intestin/moelle osseuse et du microbiote au cours de la grippe(2017)
Mounting evidence suggests that the gut-to-lung axis is critical during respiratory viral infections. We herein hypothesized that disruption of gut homeostasis during severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection may associate with early disease outcomes. To address this question, we took advantage of the Syrian hamster model. Our data confirmed that this model recapitulates some hallmark features of the human disease in the lungs. We further showed that SARS-CoV-2 infection associated with mild intestinal inflammation, relative alteration in intestinal barrier property and liver inflammation and altered lipid metabolism. These changes occurred concomitantly with an alteration of the gut microbiota composition over the course of infection, notably characterized by a higher relative abundance of deleterious bacterial taxa such as Enterobacteriaceae and Desulfovibrionaceae. Conversely, several members of the Ruminococcaceae and Lachnospiraceae families, including bacteria known to produce the fermentative products short-chain fatty acids (SCFAs), had a reduced relative proportion compared to non-infected controls. Accordingly, infection led to a transient decrease in systemic SCFA amounts. SCFA supplementation during infection had no effect on clinical and inflammatory parameters. Lastly, a strong correlation between some gut microbiota taxa and clinical and inflammation indices of SARS-CoV-2 infection severity was evidenced. Collectively, alteration of the gut microbiota correlates with disease severity in hamsters making this experimental model valuable for the design of interventional, gut microbiota-targeted, approaches for the control of COVID-19. Abbreviations: SARS-CoV-2, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2; COVID-19, coronavirus disease 2019; SCFAs, short-chain fatty acids; dpi, day post-infection; RT-PCR, reverse transcription polymerase chain reaction; IL, interleukin. ACE2, angiotensin converting enzyme 2; TMPRSS2, transmembrane serine protease 2.