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Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients

Authors :
Aurélien Corneau
David Veyer
Tali Anne Szwebel
Nicolas Roche
Bruno Charbit
Darragh Duffy
Laura Barnabei
Hélène Péré
Flore Rozenberg
Nathalie Marin
Vincent Bondet
Benjamin Terrier
Pierre-Louis Tharaux
Solen Kernéis
Nader Yatim
Jeremy Boussier
Nikaïa Smith
Sarah H. Merkling
Alain Fischer
Nicolas Carlier
Frédéric Rieux-Laucat
Jean-Marc Treluyer
Camille Chenevier-Gobeaux
Paul Breillat
Rémy Gauzit
Luc Mouthon
Frédéric Pène
Jérôme Hadjadj
Caroline Morbieu
Catherine Blanc
CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Immunogenetics of pediatric autoimmune diseases (Equipe Inserm U1163)
Imagine - Institut des maladies génétiques (IHU) (Imagine - U1163)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Immunobiologie des Cellules dendritiques
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Cytométrie Pitié-Salpêtrière (PASS-CYPS)
Unité Mixte de Service Production et Analyse de données en Sciences de la vie et en Santé (PASS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)
Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire (PARCC (UMR_S 970/ U970))
Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Laboratoire de Virologie [Hôpital Européen Georges Pompidou - APHP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)
Cytometrie et Biomarqueurs – Cytometry and Biomarkers (UTechS CB)
Institut Pasteur [Paris] (IP)
Diagnostic biologique automatisé [AP-HP Cochin]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Cochin [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Service de pneumologie [CHU Cochin]
Hôpital Cochin [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016))
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Unité Equipe mobile d'Infectiologie [AP-HP Cochin]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-AP-HP - Hôpital Cochin Broca Hôtel Dieu [Paris]
Unité de Soins Intensifs [CHU Cochin]
Interactions Virus-Insectes - Insect-Virus Interactions (IVI)
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre Régional de Pharmacovigilance (CRPV)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)
Service de Virologie [CHU Cochin]
Département d'Immunologie, hématologie et rhumatologie pédiatriques [Hôpital Necker-Enfants malades - APHP]
CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP]
Collège de France - Chaire Médecine expérimentale (A. Fischer)
Collège de France (CdF (institution))
Epidémiologie et modélisation de la résistance aux antimicrobiens - Epidemiology and modelling of bacterial escape to antimicrobials (EMAE)
Service de médecine interne et centre de référence des maladies rares [CHU Cochin]
This study was supported by the Fonds IMMUNOV, for Innovation in Immunopathology. The study was also supported by the Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) and the Institut Pasteur, by a government grant managed by the Agence National de la Recherche as part of the 'Investment for the Future' program (ANR-10-IAHU-01 and the Laboratoire d’Excellence ‘‘Milieu Intérieur', grant no. ANR-10-LABX-69-01), and by a grant from the Agence National de la Recherche (ANR-flash Covid19 'AIROCovid' to FRL and 'CoVarImm' to DD), and by the FAST Foundation (French Friends of Sheba Tel Hashomer Hospital). J.H. is a recipient of an Institut Imagine MD-PhD fellowship program supported by the Fondation Bettencourt Schueller. L.B. is supported by the EUR G.E.N.E. (reference #ANR-17-EURE-0013) program of the Université de Paris IdEx #ANR-18-IDEX-0001 funded by the French Government through its 'Investments for the Future' program.
We acknowledge all health-care workers involved in the diagnosis and treatment of patients in Cochin Hospital, especially C. Azoulay L. Beaudeau, E. Canoui, P. Cohen, A. Contejean, B. Dunogué, D.Journois, P. Legendre, J. Marey and A. Régent. We thank Y. Gaudin for his advices on viral mechanism. We thank all the patients, supporters and our families for their confidence in our work.
ANR-10-IAHU-0001,Imagine,Institut Hospitalo-Universitaire Imagine(2010)
ANR-10-LABX-0069,MILIEU INTERIEUR,GENETIC & ENVIRONMENTAL CONTROL OF IMMUNE PHENOTYPE VARIANCE: ESTABLISHING A PATH TOWARDS PERSONALIZED MEDICINE(2010)
Centre National de Référence Maladies auto-immunes Systémiques Rares [CHU Pitié-Salpêtrière]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Institut Pasteur [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Institut Pasteur [Paris]
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris]
Chaire Médecine expérimentale (A. Fischer)
Source :
Science, Science, 2020, Online ahead of print, pp.eabc6027. ⟨10.1126/science.abc6027⟩, Science, American Association for the Advancement of Science, 2020, Online ahead of print, pp.eabc6027. ⟨10.1126/science.abc6027⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

Interferons interfere with lung repair Interferons (IFNs) are central to antiviral immunity. Viral recognition elicits IFN production, which in turn triggers the transcription of IFN-stimulated genes (ISGs), which engage in various antiviral functions. Type I IFNs (IFN-α and IFN-β) are widely expressed and can result in immunopathology during viral infections. By contrast, type III IFN (IFN-λ) responses are primarily restricted to mucosal surfaces and are thought to confer antiviral protection without driving damaging proinflammatory responses. Accordingly, IFN-λ has been proposed as a therapeutic in coronavirus disease 2019 (COVID-19) and other such viral respiratory diseases (see the Perspective by Grajales-Reyes and Colonna). Broggi et al. report that COVID-19 patient morbidity correlates with the high expression of type I and III IFNs in the lung. Furthermore, IFN-λ secreted by dendritic cells in the lungs of mice exposed to synthetic viral RNA causes damage to the lung epithelium, which increases susceptibility to lethal bacterial superinfections. Similarly, using a mouse model of influenza infection, Major et al. found that IFN signaling (especially IFN-λ) hampers lung repair by inducing p53 and inhibiting epithelial proliferation and differentiation. Complicating this picture, Hadjadj et al. observed that peripheral blood immune cells from severe and critical COVID-19 patients have diminished type I IFN and enhanced proinflammatory interleukin-6– and tumor necrosis factor-α–fueled responses. This suggests that in contrast to local production, systemic production of IFNs may be beneficial. The results of this trio of studies suggest that the location, timing, and duration of IFN exposure are critical parameters underlying the success or failure of therapeutics for viral respiratory infections. Science , this issue p. 706 , p. 712 , p. 718 ; see also p. 626

Details

Language :
English
ISSN :
00368075 and 10959203
Database :
OpenAIRE
Journal :
Science, Science, 2020, Online ahead of print, pp.eabc6027. ⟨10.1126/science.abc6027⟩, Science, American Association for the Advancement of Science, 2020, Online ahead of print, pp.eabc6027. ⟨10.1126/science.abc6027⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7191c4670494ed7b2ba47c93771b3a5f