Soutenance mémoire
Schistosoma mekongi
Schistosoma mekongi, strictement asiatique, est également très pathogène; sa morphologie est semblable à celle de S. japonicum. Son hôte intermédiaire est un mollusque appelé Tricula aperta, plus petit que les Oncomélanies et ne survit pas à la sécheresse. Il existe des foyers limités en Thaïlande, aux confins du Laos et du Cambodge [40].
Schistosoma intercalatumet S. guineensis
Agents de la bilharziose rectale, S. intercalatumet S. guineensissont très proches morphologiquement mais présentent des répartitions géographiques différentes. Les vers adultes vivent essentiellement dans les plexus veineux périrectaux. Leur longévité est assez mal connue ; leurs hôtes intermédiaires sont des bulins (Bulinus africanuset B. globosus) [37].
Ces deux bilharzioses sévissent en Afrique équatoriale et de l’Ouest : République Démocratique du Congo pour S. intercalatum ; République Centrafricaine, République Démocratique du Congo, Guinée équatoriale, Cameroun, Gabon, Nigéria, Angola, Tchad et Sao Tomé pour S. guineensis [37].
Cycle évolutif des schistosomes
Le cycle évolutif des six espèces de schistosome est identique dans ses grandes lignes et nécessite l’intervention obligatoire d’un hôte intermédiaire, un mollusque d’eau douce. Les femelles, localisées selon l’espèce dans les fines ramifications veineuses de l’intestin ou de la vessie, pondent des œufs qui, par effraction, tombent dans la cavité de l’organe et sont éliminés par les selles ( S. mansoni, S. japonicum, S. mekongi, S. interculatum, S. guineensis) ou par les urines (S. haematobium) (Figure 1). Si les œufs sont stoppés dans leur progression par les défenses de l’organisme ou s’ils sont pondus dans des organes pleins (foie, poumon,…), il n’y a pas d’évolution et on retrouve les œufs calcifiés en coupe histologique [41]. Si, par contre, les œufs sont rejetés dans le milieu extérieur et si les conditions sont favorables (pH voisin de la neutralité et température comprise entre 18°C et 33°C), au contact de l’eau douce, ils libèrent une forme larvaire ciliée, le miracidium (dont la durée de vie est courte : quelques heures), qui doit nager à la recherche du mollusque spécifique de l’espèce de schistosome [42].
Auniveau de l’hépato-pancréas du mollusque, lorsque la température est adéquate (30°C), les formes larvaires donnent les sporocystes de stades I et II.
L’évolution larvaire chez le mollusque demande un mois. Du mollusque, sort la forme ultime de l’évolution larvaire : la cercaire. Par phénomène de polyembryonnie, un miracidium donne des milliers de cercaires. Cette cercaire mesure 0,5 mm, possède une « queue » bifide (furcocercaire) et circule dans l’eau, prête à pénétrer par voie transcutanée dans toute partie du corps humain immergée (la contamination par voie buccale reste cependant une éventualité très rare) [43;44].
Epidémiologie de la schistosomiase
Au cours des 60 dernière années, des centaines de millions de cas d’infections parasitaires ont été rapportés à travers le monde [32;46] avec une grande part d’helminthiases souvent associées à des morbidités sévères [47].
L’OMS estime à 207 millions le nombre de personnes infectées à travers le monde [48] dont la plupart se trouvent en Afrique, en Amérique du Sud et Sud Est de l’Asie [49]. Et selon certaines prévisions, 800 millions de personnes seraient à risque de contracter ces maladies [32], particulièrement en Afrique Sub-saharienne où elles sont souvent associées à d’importants signes de morbidité [49;50].
L’ankylostomiase et la schistosomiase peuvent causer durant la grossesse, une prématurité néonatale, la réduction du poids de naissance du nouveau-né et l’augmentation de la morbidité et la mortalité maternelle [29]. Ces helminthiases sont également d’importants déterminants de la réduction de la productivité surtout en milieu rural car la chronicité qui s’y est associée peut être invalidante [51-53].
Physiopathologie de la schistosomiase
La plupart des infections par les helminthes entrainent une inflammation chronique avec comme conséquence chez l’homme des signes pathologiques qui peuvent apparaitre de manière précoce ou tardive [13-15]. La schistosomiase est l’une principale causes de morbidité et de mortalité parmi les helminthiases et certaines études montrent que sa répartition géographique et son impact sur la santé publique vont au-delà des estimations officielles [7-9]. Les cas de morbiditéliés à la schistosomiase méritentune attention particulière surtout dans les zones ruralesdes pays en voie de développement ou sa forte prévalence pose un problème socio-économique et de santé publique [63]. Pour la plupart des parasites à tropisme tissulaires, les dommages causés au niveau des organes atteints peuvent persister au-delà de l’âge adulte longtemps même après l’élimination du parasite. Les obstructions urinaires causées par la bilharziose urinaire sont des conséquences fréquentes de l’infection; et les affections hépatospléniques et gastro-intestinales au décours de la bilharziose intestinale conduisent souvent à un issu fatal [10-12].
La pathologie induite au cours de la schistosomiase est principalement due à un granulome réactionnel développé en réponse à l’accumulation des œufs de parasite [10;19;29]; et la sévérité de la maladie est associée à l’intensité et à la durée de l’infection. Le ver adulte réside en effet au niveau de la veine portale. Quelques-unsde œufs sont libérés à travers les selles tandis que d’autres restant au niveau de l’organise sont entrainés par le flux sanguin vers les capillaires pré-sinusoïdes où ils entrent dans la formation du granulome. Les œufs sont alors détruits par le granulome qui va séquestrer les antigènes pathogéniques avec comme conséquence une fibrose tissulaire [29].
La plupart des signes pathologiques se développent en effet au niveau des sites oùl’accumulation des œufs est importante tels que le foie dans le cas de Schistosoma mansoni et au niveau du tractus urinaire avec le Schistosome haematobium [10]. Cependant, il existe des localisations atypiques telles que la peau, les poumons, le cerveau, les muscles squelettiques… [11]. Pour des raisons non encore élucidées, les enfants tendent à avoir une plus grande charge de parasites intestinaux par rapport aux adultes, avec comme conséquence un retard de la croissance, une diminution des conditions physiques et un retard cognitif [64;65]. Ceci pourrait résulter de phénomènes physiologiques ou être lié à une immaturité des fonctions de reconnaissance, effectrices et/ou mémoiresdes cellules immunitaires de l’enfant [66].
Physiopathologie de la schistosomiase aiguë
La schistosomiase aiguë est similaire aux trois principales espèces et est caractérisée par une dermite due aux cercaires et un syndrome de Katayama [11;67]. Pour S. mansoni et S. haematobium, cette phase aiguë est la mêmechez tous les individus exposés pour la première fois [10;67] tandis que pour S. japonicum, elle est associée à des manifestions sévères et persistantes qui peuvent rapidement évoluer vers l’hépatosplénomégalie et l’hypertension portale [10;67;68]. La dermite est une hypersensibilité de type IgE en réponse à la pénétration des cercaires et est caractérisée par des lésions maculo-papuleuses et des éruptions prurigineuses qui peuvent persister plusieurs jours [10;11;67].
La dermite survient de manière inconstante chez les sujets en zone endémique mais restent fréquents chez les sujets neufs [10]. Le syndrome de Katayama quand à lui est une hypersensibilité par complexe immun en réponse à la migration des schistosomules et la libération précoce des œufs [10;67]. La migration des vers juvéniles peut aussi entrainer des syndromes abdominaux.
Physiopathologie de la schistosomiase chronique
Les manifestations chroniques sont variables et dépendent de la localisation anatomique des schistosomes. Dans le cas des schistosomiases à S. mansoniet S. japonicum, on assiste à une hépatosplénomégalie tandis la forme chronique de la schistosomiase à S. haematobium est caractérisée par des atteintes du tractus urinaire [10;67]. Ces manifestations peuvent être plus complexes en cas de co-infection par plusieurs espèces de schistosomes.
Les atteintes hépatiques, spléniques et gastro intestinales
Ces sont des manifestations graves liées à la schistosomiase à S. mansoni et sont caractérisées par une hépatosplénomégalie, une fibrose périportale, une hypertension portale, des accumulations d’ascites et des varices œsophagiennes [63;70]; la progression vers l’hépatosplénomégalie varie entre 5 et15 ans [10].
Les manifestations gastro-intestinales sont causées par une réponse granulomateuse aux œufs au niveau de la muqueuse intestinale, conduisant à des pseudoplypes, des ulcérations et des saignements superficiels [11]. La splénomégalie quant à elle est due aux œufs de schistosome au niveau des sinusoïdes hépatiques aboutissant au développement de granulomes.
L’inflammation associée au granulome conduit à un excès de dépôt de collagène et d’autres composants de la matrice du granulome au niveau du foie ; ceci est à l’origine de la fibrose périportale et de l’occlusion progressive de la veine porte.
Cette occlusion de la veine porte about au développement d’hypertension portale, de splénomégalie, à des ascites, des varices et des saignements gastrointestinaux [10;11]. L’anémie associée à la schistosomiase résulte des pertes de sang suite aux hématuries, aux saignements viscéraux et intestinaux et auxfacteurs hémolytiques produits par les schistosomes [71].
Facteurs impliqués dans la différentiation des lymphocytes T CD4 +
Les mécanismes impliqués dans l’induction des différents lymphocytes T CD4+ ne sont pas encore complètement élucidés. De façon générale, un signal de différentiation ou « troisième signal » reçu par des lymphocytes T CD4 naïfs durant leur activation est a été suggéré. Ce signal dépend de la nature et de la quantité d’antigènes reconnus par les cellules présentatrices d’antigènes. Par exemple, l’interaction entre les PAMP («Pathogen-associated molecular patterns») et les PRR («Pattern Recognition Receptors») induit l’activation des
cellules présentatrices d’antigène et la sécrétion de cytokines inductrices d’une réponse Th1 (IL-12, IFN-γ).
Le troisième signal dérive principalement des cytokines présentes dans le microenvironnement où a lieu l’interaction physique entre les cellules présentatrices d’antigènes et les lymphocytes T. Une synergie des cytokines est nécessaire pour la différentiation de chaque type de lymphocytes T, notamment l’IL-12 et l’IFN-γ pour les cellules Th1, l’IL-4, l’IL-2 et le TLSP (Thymic Stromal Lympho Poietin) pour les cellules Th2, le TGF-β et l’IL-6 (et provisoirement l’IL-21et l’IL-23) pour les cellules Th17 et le TGF-β et l’IL-2 pour les iTreg [90;119-121].
L’interaction des cytokines avec leur récepteur initie l’activation des protéines de la famille STAT (Signaling Transducer and Activator of Transcription) qui induisent une augmentation de l’expression des facteurs de transcription de différents gènes, y compris ceux des cytokines elles-mêmes.
Chaque type de lymphocyte T possède ainsi un facteur de transcription majeur et spécifique qui, dans une action conjointe et complexe avec des protéines STAT spécifiques, inhibe le développement des autres lignées et polarise la cellule [90].
Il existe une certaine plasticité entre les différents profils de lymphocytes T CD4+. De cette plasticité qui est sous le contrôle de modifications épigénétiques des facteurs de transcription, résulte une adaptation des cellules T effectrices au « contexte immunologique » dans lequel elles se trouvent. Par exemple, des cellules Th17 peuvent, sous l’effet d’IL-12, produire de l’IFN-γ, cytokine caractéristique d’un profil Th1 [94]. Cette plasticité qui commence à mieux être comprise démontre que la « destinée » des lymphocytes T CD4 + effecteurs n’est pas « gravée dans le marbre ».
En somme, l’activation et la différentiation des lymphocytes T CD4 + naïfs (ou priming) permet l’amplification clonale des lymphocytes spécifiques d’antigènes et une efficacité accrue des réponses immunes adaptatives. Ces cellules jouent un rôle majeur dans la coordination des réponses immunitaires, notamment par leur « aide » apportée aux lymphocytes T CD8 cytotoxiques et aux lymphocytes B spécifiques d’antigènes, ainsi que par l’amplification de laréponse immunitaire innée.
Immunopathologie de la schistosomiase
Les mécanismes sous-jacents du développement des signes pathologiques au cours de la schistosomiase apparaissent complexes et ne sont pas encore bien élucidés. Bien que l’intensité de l’infection puisse être associée à la morbidité [198;199], les aspects immunologiques seraient associés à la survenue des atteintes tissulaires [67;200]. En effet comme dans la plupart des maladies infectieuses, la réponse de l’hôte aux schistosomes est coordonnée par les cellules T auxiliaires dont chacune est caractérisée par un ou plusieurs profil(s) cytokinique(s) distincte(s) et un rôle relativement unique incluant une fonction effectrice vis-à-vis du parasite [18], des réactions inflammatoires au niveau des tissus [21] ou encore des mécanismes de modulation des réponses immunitaires [201]. La connaissance des mécanismes cellulaires impliqués dans la physiopathologie de la schistosomiase pourraient avoir d’importantes implications non seulement dans le contrôle de la maladie, mais aussi dans les stratégies d’intervention d’autres syndromes inflammatoires et pathologies granulomateux et fibrotiques.
La réponse Th1/Th2 dans la pathologie au cours de la schistosomiase
Il est bien connu qu’au cours des infections par les nématodes, la réponse effectrice Th2, à travers l’interleukine-4 (IL-4) [176], IL-5 [203], IL-9 [177], IL-13[178], joue un rôle primordial en favorisant le changement isotopique des cellule B productrices d’immunoglobuline E (IgE) ainsi que l’activation des réponses effectrices des polynucléaires éosinophiles etdes basophiles. En plus de l’IL-4, l’IL-13, l’IL-5, l’IL-9 et IL-10, il a été montré chez la souris que les cellules Th2 pouvaient aussi induire l’IL-25 et l’IL-31qui ont aussi un important rôle dans l’induction et la régulation de la réponse Th2[86;193;194;204;205].
Des études expérimentales sur des souris infectées par Schistosoma mansoni ont mis en évidence le rôle important de la réponse Th2 dans la formation du granulome sous forme d’une rection d’hypersensibilité retardée régulée par plusieurs populations cellulaires, cytokines et chémokines [29].
Dans la plupart des infections par les helminthes, les réponses de cicatrisation seraient à l’origine des damages tissulaires [206]. Le rôle de certains composants de la réponse immunitaire Th2 dans la protection de l’hôte et dans les processus immunopathologiques, tels que l’IL-25 et l’IL-31, a fait l’objet de plusieurs investigations [86;207] mais peu travaux ont été fait chez l’homme. Néanmoins chez des patients présentant des fibroses hépatiques, il a été montré des taux élevés de cellules T productrices d’IL4 et d’IL5 avec une faible production d’IL10 [189]. De plus, un risque élevé de développer une fibrose sévère a été associé à une faible production d’IFN-γ et des taux élevés de TNF-α en réponse aux antigènes solubles de l’œuf [208]; de même, la fibrose serait corrélé à une forte production d’IL-4 en réponse aux antigènes d’œuf et extraits d’antigènes de ver adulte [209]. Cependant, l’absence d’association entre la production de cytokines, l’expression de marqueurs d’activation et le taux de lymphocytes producteur d’IL-10 suggèrent que l’absence de fonction immunorégulatrice de l’IL10 serait un facteur important dans l’instauration des formes sévères chez les patients présentant avec une fibrose périportale [210]. A l’opposé, chez des patients présentant une splénomégalie, l’altération de la réponse Th2 était associée à une production importante d’IFN-γ en réponse aux antigènes solubles d’œufs et aux extraits devers adultes [188] et à une faible expression de cellules T productrices d’IL-10 [189] avec comme conséquence une réponse proinflammatoire. Ces études suggèrent ainsi que l’issue de l’infection par le schistosome ne dépend pas seulement de la nature de la réponse Th1/Th2 mais aussi de la régulation de cette réponse par l’IL10 produit par les cellules T régulatrices. De toute évidence chez la souris, les cytokines Th2 (IL-4 et l’IL-13) participent à l’immunopathologie tandis que la réponse Th1 (à travers l’IFN-γ) intervient dans la protection contrele développement de pathologie sévère [29].
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Table des matières
Introduction
Première partie : Rappels bibliographique
1. Généralités sur les schistosomes
1.1.Rappel sur les helminthes
1.2.Caractéristiques des différentes espèces de schistosomes
1.2.1. Schistosoma haematobium
1.2.2. Schistosoma mansoni
1.2.3. Schistosoma japonicum
1.2.4. Schistosoma mekongi
1.2.5. Schistosoma intercalatumet S. guineensis
1.3.Cycle évolutif des schistosomes
1.4.Epidémiologie de la schistosomiase
1.5.Physiopathologie de la schistosomiase
1.5.1.Physiopathologie de la schistosomiase aiguë
1.5.2. Physiopathologie de la schistosomiase chronique
1.5.2.1.Les atteintes hépatiques, spléniques et gastro intestinales
1.5.2.2.Les atteintes du tractus uro-génital
1.5.2.3. Aspects génétiques
2. Généralités sur les cellules T auxiliaires
2.1.Les cellules T auxiliaires 1 et 2 (Th1 et Th2)
2.2.Les cellules T auxiliaires 17 (Th17)
2.3.Les cellules T régulatrices (Treg)
2.4.Les cellules T auxiliaires 22 (Th22)
2.5.Les lymphocytes T CD4 + folliculaires (Tfh)
2.6.Les cellules T auxiliaires 9 (Th9)
2.7.Facteurs impliqués dans la différentiation des lymphocytes T CD4+
2.8. Hétérogénéité de la fonction T effectrice et spécificités de la réponse immunitaire selon l’environnement
2.8.1.Aspects généraux de la réponse T effectrice
2.8.2.Spécificités de la réponse immunitaire selon l’environnement
3. Immunopathologie de la schistosomiase
3.1.Réponses immunitaires contre les schistosomes
3.1.1.Réponse immunitaire innée
3.1.2. Réponse immunitaire adaptative
3.2.Immunopathologie de la schistosomiase
3.2.1.La réponse Th1/Th2 dans la pathologie au cours de la Schistosomiase
3.2.2. Rôle des cellules Th17 dans l’induction de la pathologie
3.2.3. Rôle des cellules T régulatrices dans la pathologie au cours de la schistosomiase
3.2.4.L’équilibre Treg et Th17 au cours de la schistosomiase
Deuxième partie : résultats et discussion
4. Objectifs
5. Résultats
5.1. Article 1 : Les changements du profil immunitaire sont fonction de l’urbanisation et du mode de vie
Résumé
Introduction
Matériels et méthodes
– Population d’étude
– Séparation et fixation des cellules
– Stimulation cellulaire
– Analyse par cytométrie de flux
– Analyses statistiques
Résultats
– Population d’étude
– Distribution des sous-populations des lymphocytes
T CD4+, des cytokines pro- et anti-inflammatoires dans les populations des zones rurales et urbaines
– L’IL-10 est corrélée à l’IFN-γ, l’IL-17 et l’IL-4 dans la population rurale et pas dans les populations urbaines
– Augmentation de la proportion des cellules mémoires T CD4 + et B dans la population rurale
– L’activation des lymphocytes T et B est plus
importante chez les sénégalais par rapport au Néerlandais
5.2. Article 2 : Réponses cytokine aux Schistosoma mansoni et Schistosoma haematobiumen relation à l’infection en zone co endémique au nord du Sénégal
Résumé
Introduction
Matériels et méthodes
– Aspects éthiques
– Sites de l’étude
– Parasitologie
– Culture cellulaire
– Détermination des cytokines
– Analyses statistiques
Résultats
– Caractéristiques de la population d’étude
– Les antigènes de S. haematobiuminduisent des niveaux de cytokine plus élevés que ceux de S. mansoni
– Profil général des cytokines
– Relation entre les profils de cytokine et l’infection par les schistosomes
– Relation entre les profils de cytokine et le statut infectieux
5.3. Article 3 : Les cellules Th17 sont associées à la pathologie au cours de la schistosomiase humaine
Résumé
Introduction
Matériels et méthodes
– Population d’étude
– Examens parasitologiques et radiologiques
– Séparation et fixation des cellules
– Stimulation cellulaire
– Analyse par cytométrie de flux
– Les différentes souches de souris
– Préparation des cellules animales et stimulation cellulaire
– Analyse des cellules murines par cytométrie
– Analyses statistiques
Résultats
– Analyse de la population d’étude
– Les sujets avec des atteintes du tractus urinaire présentaient des proportions plus importantes de cellules Th17 au niveau du sang périphérique
– Les proportions des cellules Th1 et Th2 ne montrent pas de différence significative entre sujets avec ou sans signes pathologiques
– Les granulocytes du sang périphérique sont plus élevés chez patients présentant des signes de morbidité
– La proportion des cellules Th17 au niveau du sang périphérique, de la rate et du foie était plus élevées chez les souris CBA
6 : Discussion
6.1.Spécificités « environnementales » du profil immunitaire
6.2.Réponse immunitaire au cours de la schistosomiase
6.3.Rôle des cellules T régulatrices et Th17 dans la pathologie au cours de la schistosomiase
7. Conclusions
8. Perspectives
9. Références bibliographiques
Annexes
Annexe 1: Tirés-à-part des articles utilisés pour la thèse
Annexe 2 : Bio-sketch
Annexe 3: Liste des publications et communication orales
