Le parasite du paludisme a son cycle de développement, l’hôte humain, son horloge biologique. Cette recherche menée à la Florida Atlantic University, révèle un « couplage » entre le parasite et l’hôte, ouvrant la voie à de nouveaux traitements. En montrant que le cycle du parasite Plasmodium est synchronisé avec l’horloge circadienne de son hôte humain, ces travaux, publiés dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine (PNAS) suggèrent une adaptation évolutive permettant au parasite d’optimiser l’utilisation des ressources de l’hôte mais également de cibler les signaux moléculaires qui coordonnent cette synchronisation. Avec des implications importantes pour de nouvelles thérapies antipaludiques.
Transmis par des moustiques infectés, le parasite du paludisme, une fois dans la circulation sanguine humaine, pénètre de manière synchrone les globules rouges, les infecte rapidement et renouvelle ainsi ce cycle. Contrôlé par une horloge intrinsèque, ce cycle se déroule sur des multiples de 24 heures. Les humains infectés par les parasites du paludisme présentent des fièvres rythmiques et des frissons toutes les 24, 48 ou 72 heures selon les espèces de Plasmodium.
L’horloge biologique du parasite « en phase » avec l’horloge circadienne de l’hôte humain ?
Les chercheurs de la Florida Atlantic University, avec des collègues de la Duke University rapportent en effet les preuves d’un mécanisme de « couplage » entre le parasite et son hôte, qui pourrait conduire à de nouveaux traitements. Tout est parti de l’hypothèse qu’il pourrait être avantageux pour le parasite de chronométrer son développement et sa division cellulaire aux moments où le système immunitaire de l’hôte est le moins efficace. Pour tester cette théorie, les scientifiques se sont basés sur l’alignement de phase des 2 horloges et ont regardé si le cycle de 48 heures du parasite s’alignait sur les processus circadiens de son hôte.
L’étude a analysé des prélèvements de sang d’humains infectés, cultivés ex vivo et a mesuré l’expression génique du parasite du paludisme et des humains pour observer quels gènes s’activaient et se désactivaient selon des schémas rythmiques sur des périodes de 48 et 24 heures. L’examen des oscillations génétiques sur 48 heures a permis aux scientifiques de comparer les changements d’horloges chez les humains et les parasites et si les avances ou les retards d’horloges étaient synchronisés entre le parasite et l’hôte. Cette analyse apporte des preuves directes :
- de l’alignement du cycle de développement du parasite sur le rythme circadien de l’hôte pendant l’infection palustre ;
- en effet, le cycle circadien de l’hôte et le cycle parasitaire sont corrélés chez la plupart des patients, ce qui confirme que les cycles sont couplés et suggère que des oscillateurs contrôlant le cycle intra-érythrocytaire du parasite infectant l’homme sont couplés au rythme circadien de l’hôte ;
- cet alignement suggère une adaptation évolutive qui a visé à créer une synchronisation entre les parasites pendant la phase sanguine de manière à permettre au parasite d’échapper aux défenses de l’hôte et d’optimiser l’utilisation des ressources de l’hôte contrôlées par l’horloge circadienne de l’hôte ;
- il existe donc des signaux chimiques ou physiologiques qui peuvent être lus par l’hôte et l’agent pathogène ou par les deux et qui leur permettent de s’aligner en phase ;
- l’identification de ces signaux moléculaires qui coordonnent cette synchronisation du parasite du paludisme et de l’hôte, promet de nouvelles cibles pour de nouvelles thérapies.
Des implications ? Savoir que ces 2 horloges sont couplées permet de mieux comprendre la maladie et d’identifier de nouvelles cibles génétiques pour le traitement : ainsi, chez la souris, les chercheurs montrent que le désalignement ou la perturbation du cycle de développement du parasite diminue sa capacité à prospérer et la maladie « plus facile » à traiter.
L’étude réalise une prouesse scientifique : l’extraction des signaux circadiens du sang total était extrêmement complexe car les gènes ne sont pas exprimés de manière robuste dans le sang total. « Nous avons laissé les données nous raconter l’histoire sans avoir à assumer des connaissances que nous n’avions pas encore, et ce sont les mathématiques nous ont vraiment permis de réaliser ces travaux ».
Source: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 6 June, 2023 DOI: 10.1073/pnas.2216522120 The parasite intraerythrocytic cycle and human circadian cycle are coupled during malaria infection
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Équipe de rédaction SantélogJuin 13, 2023Équipe de rédaction Santélog