SARS-CoV-2 infects the olfactory epithelium of hamsters and humans and persists in it in individuals with COVID-19 for several months after infection.

ABSTRACT Understanding how SARS-CoV-2 spreads within the respiratory tract is important to define the parameters controlling the severity of COVID-19. We examined the functional and structural consequences of SARS-CoV-2 infection in a reconstituted human bronchial epithelium model. SARS-CoV-2 replication caused a transient decrease in epithelial barrier function and disruption of tight junctions, though viral particle crossing remained limited. Rather, SARS-CoV-2 replication led to a rapid loss of the ciliary layer, characterized at the ultrastructural level by axoneme loss and misorientation of remaining basal bodies. The motile cilia function was compromised, as measured in a mucociliary clearance assay. Epithelial defense mechanisms, including basal cell mobilization and interferon-lambda induction, ramped up only after the initiation of cilia damage. Analysis of SARS-CoV-2 infection in Syrian hamsters further demonstrated the loss of motile cilia in vivo . This study identifies cilia damage as a pathogenic mechanism that could facilitate SARS-CoV-2 spread to the deeper lung parenchyma.

Abstract While recent investigations have revealed viral, inflammatory and vascular factors involved in SARS-CoV-2 lung pathogenesis, the pathophysiology of neurological disorders in COVID-19 remains poorly understood. Yet, olfactory and taste dysfunction are rather common in COVID-19, especially in pauci-symptomatic patients which constitutes the most frequent clinical manifestation of the infection. We conducted a virologic, molecular, and cellular study of the olfactory system from COVID-19 patients presenting acute loss of smell, and report evidence that the olfactory epithelium represents a highly significant infection site where multiple cell types, including olfactory sensory neurons, support cells and immune cells, are infected. Viral replication in the olfactory epithelium is associated with local inflammation. Furthermore, we show that SARS-CoV-2 induces acute anosmia and ageusia in golden Syrian hamsters, both lasting as long as the virus remains in the olfactory epithelium and the olfactory bulb. Finally, olfactory mucosa sampling in COVID-19 patients presenting with persistent loss of smell reveals the presence of virus transcripts and of SARS-CoV-2-infected cells, together with protracted inflammation. Viral persistence in the olfactory epithelium therefore provides a potential mechanism for prolonged or relapsing symptoms of COVID-19, such as loss of smell, which should be considered for optimal medical management and future therapeutic strategies.

Abstract Central nervous system infections are amongst the most severe 1,2 , yet the mechanisms by which pathogens access the brain remain poorly understood. The model microorganism Listeria monocytogenes (Lm) is a major foodborne pathogen that causes neurolisteriosis, one of the deadliest central nervous system infections 3,4 . While immunosuppression is a well-established host risk factor for neurolisteriosis 3,5 , little is known regarding the bacterial factors underlying Lm neuroinvasion. We have developed a clinically-relevant experimental model of neurolisteriosis, using hypervirulent neuroinvasive strains 6 inoculated in a humanized mouse model of infection 7 , and we show that the bacterial protein InlB protects infected monocytes from CD8 + T-cells Fas-mediated cell death, in a c-Met/PI3-kinase/FLIP-dependent manner. This blockade of anti- Lm specific cellular immune response lengthens infected monocytes lifespan, favoring Lm transfer from infected monocytes to the brain. The intracellular niche created by InlB-mediated cell-autonomous immunosuppression also promotes Lm fecal shedding, accounting for its selection as a Lm core virulence gene. Here, we have uncovered an unanticipated specific mechanism by which a bacterial pathogen confers to the cells it infects an increased lifespan by rendering them resistant to cell-mediated immunity. This promotes Lm within-host persistence and dissemination to the central nervous system, and transmission.