Avec près de 250 millions de cas par an, dont 621 000 mortels, le paludisme reste un problème majeur de santé publique, notamment en Afrique subsaharienne. Le paludisme est une maladie parasitaire transmise par les moustiques et causée par un microbe du genre Plasmodium. Au cours de son parcours du moustique à l’homme, Plasmodium doit s’adapter aux spécificités des nombreux organes et cellules qu’il parasite. Les microbes n’ont pas d’organes sensoriels ; à la place, ils disposent de capteurs constitués de protéines pour détecter des molécules spécifiques aux environnements qu’ils colonisent. Alors que la plupart des organismes vivants partagent les mêmes types de capteurs, Plasmodium est une exception.
Des biologistes de l’Université de Genève (UNIGE) ont identifié un nouveau type de capteur qui permet à Plasmodium de savoir précisément où il se trouve et quoi faire. Ce travail, publié dans la revue Avancées scientifiquesouvre la possibilité de brouiller les signaux perçus par ce capteur pour désorienter le parasite et empêcher ainsi sa réplication et sa transmission.
Lorsqu’un humain est piqué par un moustique infecté par Plasmodium, le parasite pénètre dans la circulation sanguine et se déplace vers le foie, où il se développe pendant environ 10 jours sans provoquer de symptômes. Après cette période, Plasmodium réintègre la circulation sanguine, où il parasite les globules rouges. Une fois à l’intérieur des globules rouges, les parasites se multiplient selon un cycle synchronisé de 48 heures.
À la fin de chaque cycle de multiplication, les parasites nouvellement formés quittent les globules rouges de leur hôte, les détruisant et en infectant de nouveaux. C’est cette destruction des globules rouges qui provoque les vagues de fièvre associées au paludisme. Les formes graves de paludisme sont liées à l’obstruction des vaisseaux sanguins par des globules rouges infectés.
Lorsqu’un moustique pique un humain dont le sang est infecté par Plasmodium, le parasite modifie son programme de développement pour coloniser l’intestin de son nouvel hôte. Après une nouvelle période de multiplication, Plasmodium retourne dans les glandes salivaires du moustique, prêt à infecter un nouvel humain.
Canaux de communication inconnus
De la chaleur du globule rouge aux profondeurs de l’intestin du moustique en passant par le foie, comment Plasmodium perçoit-il les changements de son environnement pour modifier son programme de développement ? « Comprendre ce mécanisme biologique très particulier est une étape importante pour lutter contre le parasite », explique Mathieu Brochet, professeur associé au Département de microbiologie et médecine moléculaire de la Faculté de médecine de l’UNIGE, qui a dirigé ce projet. « A chaque étape de son cycle de vie, le parasite doit logiquement capter des signaux lui permettant de réagir correctement, mais lesquels et comment ? »
Il existe de petites molécules absentes dans le sang mais présentes chez le moustique que le parasite est capable de détecter. « A partir de ce seul élément connu, nous avons identifié un capteur qui permet au parasite de détecter la présence de ces molécules lorsqu’il est ingéré par un moustique », expliquent Ronja Kühnel et Emma Ganga, Ph.D. étudiants du laboratoire de Mathieu Brochet et premiers auteurs de cette étude. « Ce capteur est composé de cinq protéines. En son absence, le parasite ne se rend pas compte qu’il a quitté la circulation sanguine pour le moustique, et est donc incapable de poursuivre son développement. »
De manière surprenante, ce capteur est également présent à d’autres stades du cycle de vie du parasite, notamment lorsque le parasite doit quitter le globule rouge. « On observe alors exactement le même mécanisme : sans ce capteur, Plasmodium est piégé dans les globules rouges, incapable de continuer son cycle d’infection. » Cependant, les scientifiques n’ont pas identifié les molécules humaines détectées par le parasite ; les identifier pourrait permettre de mieux comprendre comment les vagues de fièvre sont provoquées par Plasmodium.
Le complexe protéique découvert ici est absent chez l’homme, mais se retrouve dans toute la famille des parasites apicomplexes à laquelle appartient Plasmodium, ainsi que Toxoplasma, l’agent de la toxoplasmose. En identifiant ce capteur, les scientifiques peuvent désormais imaginer comment brouiller les signaux perçus par le parasite à différents stades de son développement, le désorientant ainsi et bloquant sa multiplication et sa transmission.
Plus d’information:
Ronja Kühnel et al, Une plate-forme de récepteurs membranaires Plasmodium intègre des signaux de sortie et d’invasion dans les formes sanguines et l’activation des étapes de transmission, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adf2161. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf2161