« Nous nous sommes intéressés à la vie amoureuse du parasite cryptosporidium depuis un certain temps », explique Boris Striepen, chercheur à la Penn’s School of Veterinary Medicine.
Cryptosporodium est l’une des principales causes de maladies diarrhéiques chez les jeunes enfants dans le monde. Le parasite intestinal contribue à la mortalité infantile et provoque la malnutrition et un retard de croissance. La manière dont un parasite comme celui-ci se reproduit et complète son cycle de vie a des implications importantes pour la santé des enfants.
« C’est le produit du sexe du parasite qui est l’agent infectieux ici, une spore qui se transmet par l’eau contaminée », explique Striepen. « Donc, si vous perturbiez sa capacité à avoir des relations sexuelles, vous rompriez le cycle de transmission et d’infection. »
Dans un nouveau journal de Biologie PLOSStriepen et ses collègues de son laboratoire innovent pour comprendre comment cryptosporidium se reproduit dans un hôte. Grâce à une méthode d’imagerie avancée, les scientifiques ont pu observer le cycle de vie complet en laboratoire. Ils ont découvert que le parasite passe par trois cycles de réplication asexuée, puis passe directement aux formes sexuelles masculines et féminines. Leurs observations réfutent un stade intermédiaire introduit dans les années 1970 et concordent bien avec la description originale du médecin et parasitologue Edward Tyzzer, qui a découvert ce pathogène il y a plus d’un siècle.
« Ce que nous avons montré contredit ce que vous voyez dans la plupart des manuels aujourd’hui, y compris ce qui est décrit sur le site Web des Centers for Disease Control and Prevention », déclare Striepen. « C’est vraiment un cycle de vie super simple, achevé en trois jours dans un seul hôte, et qui ne comporte que trois caractères : des cellules asexuées, des cellules mâles et des cellules femelles. »
D’autres parasites, comme le parasite du paludisme plasmodiumune « cousine » de cryptosporidium, ont des moyens plus compliqués et plus longs de suivre un cycle de vie global similaire. Pendant crypto Après avoir terminé leur cycle de vie dans un hôte, la plupart des parasites du paludisme se déplacent entre deux : un moustique, où se produit la reproduction sexuée du parasite, et un humain, où se produit sa reproduction asexuée.
« cryptosporidium est un excellent modèle pour étudier le développement des parasites ; vous pouvez voir des étapes similaires à celles du parasite du paludisme, mais c’est beaucoup plus simple car tout se passe en seulement trois jours chez un hôte et nous pouvons le voir dans de simples cultures cellulaires », explique Striepen.
Dans des travaux antérieurs sur cryptosporidiumStriepen et ses collègues avaient découvert que la reproduction sexuée semble nécessaire pour que le parasite se déplace d’un hôte à l’autre pour en infecter un autre, mais aussi pour se maintenir chez un hôte lors d’une infection chronique. Bloquer les progrès du développement et le sexe du parasite se présente donc comme une stratégie pour guérir ou prévenir l’infection.
cryptosporidium est un minuscule parasite unicellulaire qui envahit et se multiplie dans les cellules intestinales de ses hôtes. Pour mieux comprendre ce qui se passait, les chercheurs ont mis au point une technique d’imagerie microscopique de cellules vivantes permettant de suivre la progression du parasite sur plusieurs jours dans des cultures cellulaires. Grâce au génie génétique, ils ont ajouté une étiquette fluorescente au noyau de chaque parasite, ce qui leur a permis de suivre la réplication du parasite en temps réel et de distinguer les différentes étapes de son cycle de vie.
Ce qu’ils ont vu, c’est que les parasites « comptaient jusqu’à trois », explique Striepen. Au lieu de répondre aux stimuli environnementaux, les parasites ont suivi un plan rigide et intégré. Après avoir infecté une culture, le parasite a subi trois cycles de reproduction asexuée. Chaque cycle a duré environ 12 heures, au cours desquelles le parasite s’est établi dans la cellule hôte et s’est répliqué, entraînant huit nouveaux parasites infectieux. Ceux-ci ont ensuite été libérés pour infecter les cellules hôtes environnantes.
Après ces trois vagues de renforcement, leur destin change brusquement et ils se transforment en gamètes mâles ou femelles ou en cellules sexuelles dans un processus qui a également duré environ 12 heures. En suivant les parasites individuels et leurs descendants, les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve d’une forme intermédiaire spécialisée, assumée par de nombreux manuels, qui démontre une évolution directe.
Fait intéressant, le parasite semblait prédestiné à son destin futur et transportait ce plan d’une cellule hôte à l’autre d’une manière qui n’est pas encore comprise.
Les chercheurs ont été intrigués de voir que les mâles et les femelles émergent des formes infectieuses libérées par les mêmes parasites asexués. « L’un des aspects vraiment intéressants de l’identité sexuelle ici est qu’elle n’est pas héritée et câblée dans le génome, elle est beaucoup plus fluide », explique Striepen. « Il y a une cellule asexuée qui se divise en clones génétiquement identiques, puis ces clones deviennent spontanément mâles ou femelles, ce qui entraîne des formes et des comportements cellulaires radicalement différents. »
Les recherches futures se concentreront sur le mécanisme moléculaire de l’attachement pour comprendre comment ce cycle de vie est programmé dans la biologie du parasite. Comprendre le cycle de vie de cryptosporidium est crucial lorsque l’on réfléchit à la façon de développer un vaccin ou une thérapie pour la maladie, dit Striepen.
« La façon dont les cellules prennent des décisions et exécutent des plans de développement est l’une des questions les plus fondamentales en biologie. cryptosporidium fournit un système gérable pour mieux comprendre ce mécanisme chez les parasites. Espérons que nous pourrons obtenir des informations qui aideront à comprendre la cryptosporidiose et le paludisme et ouvriront la voie à de nouvelles interventions indispensables pour ces maladies importantes. »
Boris Striepen est professeur Mark Whittier et Lila Griswold Allam de microbiologie et d’immunologie à l’École de médecine vétérinaire de l’Université de Pennsylvanie.
Les co-auteurs de Striepen étaient les membres du laboratoire Elizabeth D. English, Amandine Guérin et Jayesh Tandel.
L’étude a été soutenue par des subventions des National Institutes of Health à Striepen et une bourse postdoctorale de l’Organisation européenne de biologie moléculaire à Guérin.