Lutte contre le paludisme

Cycle évolutif du P. falciparum chez la femme enceinte

Le parasite du paludisme est principalement transmis la nuit, lors de la piqûre (a) par une moustique femelle du genre Anophèle elle-même contaminée après avoir piqué un individu impaludé. Il injecte, en même temps que la salive, des formes plasmodiales infectantes appelées sporozoïtes. Ceux-ci, après avoir transité dans la circulation périphérique pendant environ une demi-heure, pénètrent rapidement dans (b) les hépatocytes où (c) ils grossissent, se multiplient et se différencient en mérozoïtes. La rupture des hépatocytes (d) libère des milliers de mérozoïtes dans la circulation sanguine. Les mérozoïtes libérés envahissent les hématies (e), et les parasites continuent à se multiplier dans les globules rouges (f) en passant par les stades trophozoïtes jeunes (en anneau ou ring) et trophozoïtes matures (qui digèrent l’hémoglobine et libèrent un pigment malarique, l’hémozoïne), pour finalement donner des schizontes formés de plusieurs mérozoïtes. 48 heures après invasion, ces schizontes, après éclatement, libèrent toutes 20 à 32 mérozoïtes capables de parasiter de nouvelles hématies et recommencer un cycle érythrocytaire. La succession de cycles érythrocytaires provoque les accès fébriles concomitants à la libération d’antigènes et à l’hémolyse. En effet, durant leur développement dans le globule rouge, des protéines dont la très variable protéine antigénique VAR2CSA /PFEMP1 (P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein 1), sont exprimées et transportées par les parasites à la surface du globule rouge parasité. Ce sont ces protéines qui vont se lier à la molécule placentaire la CSA localisée sur le syncytiotrophoblaste (g), cellule tapissant le placenta humain. Chez une femme enceinte infectée par P. falciparum, le placenta est le siège d’une importante accumulation de globules rouges parasités du fait de cette adhérence placentaire. Après plusieurs cycles schizogoniques (h) certains mérozoïtes vont se différencier en gamétocytes mâles ou femelles qui pourront être ingérés par un anophèle femelle au cours d’un repas sanguin. La fusion des gamètes mâles et femelles (i), qui a lieu dans le tube digestif du moustique, engendre alors un zygote diploïde, qui va se différencier à son tour en ookinète puis en oocyste pour finalement donner des sporozoïtes.
Ces sporozoïtes vont alors migrer vers les glandes salivaires de l’anophèle, et pourront être injectés à un nouvel hôte .

La protéine VAR2CSA/ PfEMP1

PfEMP1 (Plasmodium falciparum Erythrocytes Membrane Protein 1) est une famille de protéine d’adhésion présente dans le parasite plasmodium falciparum. Codée par approximativement 50 à 60 gènes VAR, elle est à la fois responsable de la variation antigénique et de la cytoadhérence des érythrocytes infectées dans les microvasculatures sanguins. La protéine VAR2CSA codée par le gène var2csa appartient à cette famille de protéines, elle intervient dans la séquestration des hématies parasitées par les formes mûres du parasite dans le placenta par adhésion à la CSA. C’est une protéine transmembranaire de grande taille ~ 350 kilos Daltons (kDa), sa partie extracellulaire de 300 KDa est constituée de six domaines riches en cystéine communément appelés « Duffy binding like (DBL) domaines ». Ces domaines sont entrecoupés par de courtes régions appelées inter-domaines (id, CIDR) . La protéine VAR2CSA comprend une grande région N-terminale extracellulaire avec six domaines DBL, un segment transmembranaire unique (segment d’acide cytoplasmique (ATS)) à l’extrémité C-terminale. Les trois premiers domaines DBL appartiennent à la classe X, alors que les trois derniers appartiennent à la classe epsilon. Ces domaines DBL sont entrecoupés par des régions appelées inter-domaines (Id ou CIDR). La région constituée par Id1-DBL2X est identifiée comme ayant la plus forte affinité avec la CSA. Le domaine DBL2x prédit, illustré comme un élargissement sous forme de ruban, est une protéine fortement en hélice alpha. La partie colorée en rouge correspond à la région dimorphique du domaine. VAR2CSA se lie à la molécule placentaire CSA chondroïtine sulfate A présente à la surface des cellules syncytiotrophoblastes du placenta.

Lutte contre le paludisme

Elle concerne la lutte anti-vectorielle (utilisation des insecticides), la chimioprophylaxie (le Traitement Préventif Intermittent (TPI) par exemple) et la chimiothérapie (les associations), les mesures de prévention individuelle et collective, la volonté politique tant au niveau local qu’au niveau international et la recherche. Dans le PPG, d’importantes découvertes sont faites par des chercheurs de l’IRD (Institut de Recherche pour le Développement) : celle de la molécule placentaire, la CSA, impliquée dans la fixation du parasite au placenta et l’identification de la protéine VAR2CSA qui se lie spécifiquement à cette molécule en 2000 et 2005 respectivement. Cependant, et malgré ces progrès considérables, le paludisme demeure un problème de santé publique dans de nombreuses régions, en particulier en Afrique subsaharienne. Les personnes les plus à risque sont les voyageurs non ou peu immuns, les enfants de moins de cinq ans et les femmes enceintes.

Le paludisme chez la femme enceinte

En Afrique, le paludisme entraîne chez la femme enceinte des complications pendant la grossesse, à l’origine d’une surmortalité chez la mère et l’enfant. Les symptômes et complications liés à l’infection pendant la grossesse varient en fonction de l’intensité de la transmission palustre dans une zone géographique donnée, ainsi que du niveau individuel d’immunité acquise. Dans les zones où la transmission du paludisme est instable, les femmes adultes n’acquièrent pas une immunité antipaludique substantielle, l’infection à P. falciparum pendant la grossesse est associée à un risque accru de paludisme sévère. Dans ces circonstances, le paludisme touche toutes les femmes enceintes, indépendamment du nombre de leurs grossesses. Par contre, dans les zones endémiques où sévit le paludisme, les femmes acquièrent une immunité protectrice considérable, l’infection à P. falciparum est habituellement asymptomatique pendant la grossesse. Toutefois, les plasmodies peuvent être présentes dans le placenta et contribuer à une anémie maternelle et à l’infection placentaire, surtout chez les primipares et les secondipares. Une anémie maternelle, comme une parasitémie placentaire, peut être responsable d’un faible poids de naissance, le plus grand facteur de risque de la mortalité infantile en Afrique . Ce phénomène est surtout observé en Afrique sub-saharien qui totalise 90% de la charge mondiale de morbidité et de mortalité liée au paludisme [RBM 2010]. La plus grande sensibilité des femmes enceintes à l’infection palustre, la diminution du poids de naissance et l’anémie maternelle associées à l’infection palustre placentaire, justifient le fait que ce problème soit considéré comme une priorité de santé publique en zone de forte endémie. Le risque est particulièrement important en Afrique où moins de 5% des femmes enceintes bénéficient de mesures de prévention efficaces [Ramsay, 2003].

Extraction des domaines ID1 et DBL2X

L’extraction des domaines ID1 et DBL2X dans les séquences de VAR2CSA est effectuée en utilisant les scripts du programme Hmmer et le logiciel R. Le programme Hmmer, utilisé pour rechercher dans une base de séquences homologues, des séquences protéiques requêtes, et faire des alignements de séquences protéiques. Hmmer crée un profil HMM de la requête qui attribue un système de notation de position spécifique des substitutions, insertions et délaissions. Ce profil HMM est créé à partir d’un alignement de séquences entre la requête et ses homologues. Cette propriété de profil capture des informations importantes sur le degré de conservation à différentes positions dans l’alignement multiple, et le degré variable à laquelle les délaissions et les insertions sont autorisés . Une fois que le logiciel Hmmer est installé dans le système Linux (Windows non pris en compte), l’alignement multiple et la création du profile Hmm sont faites à travers les scripts suivants :
Hmmbuild : crée un profil Hmm à partir d’un alignement multiple de séquences en entrée. Hmmsearch : recherche un profil Hmm dans une base de données de séquences protéiques. Hmmscan : recherche une séquence protéique dans une base de données de profil déjà créée. Hmmalign : Crée un alignement de séquences multiple de plusieurs séquences ayant le même profil Hmm.

Table des matières

I. INTRODUCTION GENERALE
I.1. Répartition géographique du paludisme dans le monde
I.2. Lutte contre le paludisme
I.3. Le paludisme chez la femme enceinte
I.3.1. Cycle évolutif du P. falciparum chez la femme enceinte
I.3.2. Le placenta
I.3.3. La protéine VAR2CSA/ PfEMP1
I.3.4. La chondroïtine sulfate A (CSA)
II. METHODOLOGIE DE L’ETUDE
II.1. Population d’étude et sources des données
II.2. Méthodologie de traitement des données
III. RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1. Alignement de séquences et analyse du dimorphisme des séquences des domaines ID1 et DBL2X
III.1.1. Dimorphisme du domaine ID1
III.1.2. Dimorphisme de séquences du domaine DBL2X
III.2. Arbres phylogénétiques de ces deux domaines
III.3. Combinaison des haplotypes des motifs dimorphiques de ID1 et DBL2X
III.4. Modélisation
III.4.1. Evaluation de la qualité des modèles 3D prédits
III.4.2. Visualisation sous pymol des structures 3D du domaine DBL2X
IV.4.3. Structure 3D de la molécule CSA
III.5. Amarrage Moléculaire (Docking)
III.5.1. Docking entre le DBL2X type 1 et la CSA
III.5.2. Docking entre le DBL2X type 2 et la CSA
Site de Liaison dans le complexe 1 formé avec DBL2X type 2
IV. CONCLUSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES