Cycle biologique de P. falciparum

Cycle biologique de P. falciparum 

Bien que le rôle clé du moustique anophèle dans la transmission de la maladie ait été reconnu par le passé, ce n’est qu’à partir de 1948 que toutes les phases du cycle de développement du parasite ont été élucidées. Ce cycle comprend une multiplication asexuée ou schizogonie (comportant une phase hépatique ou exo-érythrocytaire et une phase érythrocytaire) qui se déroule chez l’homme (hôte intermédiaire) et une multiplication sexuée ou sporogonie chez le moustique anophèle (hôte définitif).

La Schizogonie ou multiplication asexuée 

Phase hépatique ou exo-érythrocytaire 

Au cours de son repas sanguin nécessaire à la maturation de ses œufs, l’anophèle femelle infesté en piquant l’homme lui injecte les formes primitives du parasite appelées sporozoïtes contenues dans ses glandes salivaires avant d’ingérer le sang. Ces sporozoïtes restent dans le sang pendant une courte durée (30 mn) puis migrent dans le foie où ils s’installent dans le parenchyme des hépatocytes. Ils se multiplient pour devenir des trophozoïtes, puis des cryptozoïtes qui forment à leur tour des schizontes hépatiques. Après 12 jours environ, le schizonte éclate et libère des mérozoïtes qui vont intégrer le sang et les hématies amorçant ainsi la phase érythrocytaire. Dans les cas de P. vivax, P. ovale et P. malariae, le cycle hépatique se répète alors que P. falciparum n’a pas un cycle continu dans le foie.

Phase érythrocytaire 

Les mérozoïtes hépatiques libérés dans le sang pénètrent les hématies, prennent une forme en anneau et se différencient en trophozoïtes. À l’intérieur de l’hématie, le parasite produit le pigment malarique, l’hémozoïne, et se multiplie de façon asexuée pour conduire à la formation de schizontes érythrocytaires. Le schizonte éclate et libère 8 à 32 mérozoïtes dans le sang. Ces mérozoïtes peuvent envahir de nouvelles hématies (dans un délai de 15 à 30 mn) réalisant ainsi un nouveau cycle schizogonique érythrocytaire (qui dure 48 heures chez P. falciparum). Certains mérozoïtes subissent une différenciation pour donner des gamétocytes mâles et femelles, éléments de contamination du moustique lors de son prochain repas sanguin.

La Sporogonie ou multiplication sexuée

Après un repas infestant contenant des gamétocytes mâles et femelles, ces derniers se libèrent rapidement de leur enveloppe érythrocytaire pour se transformer en 08 microgamètes flagellés mobiles pour le gamétocyte mâle, et en macrogamètes immobiles pour la femelle dans l’intestin moyen du moustique. Microgamète et macrogamète fusionnent dans l’estomac du moustique pour former un zygote qui évolue en ookinète mobile qui traverse la paroi de l’estomac et forme sur sa face externe un oocyste. Ce dernier se développe en quelques jours et regorge de nombreux sporozoïtes qui gagnent les glandes salivaires et sont alors prêts à être injectés à l’homme au prochain repas sanguin.

Lutte antipaludique 

La lutte antipaludique a été définie comme l’ensemble des mesures destinées à supprimer, ou tout au moins à réduire la mortalité et la morbidité dues au paludisme (OMS, 1974). Elle comporte des actions curatives, basées sur la chimiothérapie des malades, et des actions préventives, basées sur la prophylaxie et/ou sur la lutte ou la protection contre les vecteurs. La place d’une prévention par la vaccination n’est pas actuellement déterminée, faute de vaccin opérationnel. Ces trois types d’activités sont complémentaires et, exécutées conjointement, ils devraient permettre de maintenir le paludisme à un niveau suffisamment bas pour qu’il ne soit plus un problème de santé publique.

Lutte anti-vectorielle

Dans les années 1960, la lutte anti-vectorielle a consisté à l’éradication du paludisme par l’assèchement des marais associé à l’usage massif d’insecticides comme le DDT (Dichloro Diphényl Trichloroéthane) et plus tard par l’imprégnation des moustiquaires par des insectifuges. Au cours de cette phase d’éradication, une forte résistance à la dieldrine a été observée chez la plupart des vecteurs majeurs du paludisme (Guillet, 2001). La résistance au DDT est nettement moins répandue mais l’usage massif de la DDT induit une résistance croisée à l’ensemble des pyréthrinoïdes (Guillet, 2001), une famille d’insecticides largement utilisés dans la lutte antipaludique, notamment pour les moustiquaires imprégnées. Les cas de résistance aux organophosphorés et aux carbamates sont peu nombreux. L’insectifuge de référence le plus efficace reste le DEET (Combemale, 2001) bien que comportant une certaine toxicité vis-à-vis des enfants et nourrissons. En effet, des cas de convulsions et d’encéphalopathies convulsivantes ont été rapportés avec le DEET habituellement utilisé (Barry, 1992 ; Lipscomb et al., 1992).

Chimioprophylaxie et Chimiothérapie 

Il existe plusieurs molécules antipaludiques naturelles ou de synthèse qui peuvent être utilisées soit en prophylaxie, soit en thérapeutique. Les molécules les plus efficaces agissent lors de la phase d’invasion des globules rouges, laquelle phase est responsable des accès palustres ressentis. À l’heure actuelle, moins d’une dizaine de ces produits sont disponibles, témoignant de la difficulté d’une recherche qui s’avère peu productive et du génie évolutif des plasmodies qui résistent de plus en plus aux médicaments.

Dans cette situation, il convient de bien connaître les quelques produits encore utilisables afin de tirer le meilleur profit de leur qualité. Il est possible de classer les antipaludiques en fonction de leur nature chimique (amino-4-quinoléines, amino-8- quinoléines, amino-alcools, sesquiterpènes lactones…), de leur point d’impact sur l’un des stades du cycle évolutif du parasite (gamétocytocides, schizonticides, sporontocides) et en fonction de leur origine (naturelle, synthèse). De façon générale, les antipaludiques jusque-là mis à disposition par les firmes pharmaceutiques sont tous des schizonticides sanguins, actifs sur les formes asexuées du parasite. Néanmoins, certains exercent une action inhibitrice sur les gamétocytes immatures de P. falciparum (Bryskier & Labro, 1988). Les schizonticides intra-érythrocytaires peuvent être divisés en trois classes selon leur lieu d’action : les lysosomotropes, les antimétabolites et les antibiotiques.

Lysosomotropes
L’efficacité sélective de ces antipaludiques est le fait de leur concentration très élevée atteinte dans les hématies parasitées par rapport aux hématies non parasitées. Ils agissent sur le processus ou les produits de digestion de l’hémoglobine (Warhurst et al., 2002). Ce sont essentiellement les amino-4 quinoléines, les bases de mannich, les amino-alcools, et les dérivés de l’artémisinine. Les amino-4-quinoléines représentent une famille de médicaments dont le plus utilisé est la chloroquine, antipaludique majeur qui a révolutionné le traitement du paludisme en Afrique. Ainsi, par son efficacité, sa tolérance exceptionnelle et sa moindre toxicité par rapport aux autres molécules de la même famille, la chloroquine a pratiquement éclipsé pendant longtemps les autres molécules antipaludiques découvertes dans les années 1950. Malheureusement, elle est confrontée à une résistance confirmée des hématozoaires du paludisme du fait de sa moindre accumulation à l’intérieur des érythrocytes parasités par les plasmodies résistants. Les bases de mannich comprennent l’amodiaquine, l’amopyroquine et la pyronaridine. L’amodiaquine est indiquée dans les cas de chloroquino-résistance. Elle est rapidement et presque totalement absorbée et est entièrement métabolisée dans le foie pour donner un métabolite actif, la monodeséthylamodiaquine. Néanmoins, elle entraîne des troubles digestifs (nausées, vomissements), oculaires, visuels, cutanés (prurit, urticaire). De plus l’amodiaquine provoque une agranulocytose et une hépato-toxicité. Elle est donc contre-indiquée en prophylaxie. Quant à la pyronaridine, elle a été synthétisée en Chine en 1970 (Chang et al., 1992 ; Zoguéreh & Delmont, 2000) et dérive à la fois de la quinacrine (mépacrine) et de l’amino-4-quinoléine (amodiaquine). Les concentrations inhibant 50 % des parasites (CI50) sur les souches sensibles et chloroquinorésistantes sont comparables à celles de la méfloquine (Basco et al., 1999). Néanmoins sa biodisponibilité est faible (35 %) (Debaert, 2000). Les amino-alcools regroupent des composés à structures chimiques diverses. Ils ont en commun un radical carbinol ou méthanol. La connaissance de la structure chimique de la quinine a servi de modèle au développement et à la synthèse des aryl-amino alcools (Basco et al., 1994 ; Ridley & Hudson, 1998). Ces derniers comprennent essentiellement les quinoléines méthanols (méfloquine), les phénanthrènes méthanols (halofantrine) et la luméfantrine.

Table des matières

INTRODUCTION
I – Généralités sur le paludisme
1. Définition
2. Cycle biologique de P. falciparum
2.1. La Schizogonie ou multiplication asexuée
2.2. La Sporogonie ou multiplication sexuée
3. Lutte antipaludique
3.1. Lutte anti-vectorielle
3.2. Chimioprophylaxie et Chimiothérapie
3.2.1. Lysosomotropes
3.2.2. Antimétabolites
3.2.3. Antibiotiques
3.2.4. Cas particulier de l’artémisinine et ses dérivés
3.3. Schéma de l’utilisation des antipaludiques
4. Chimiorésistance
4.1. Définition
4.2. Résistance au Sénégal
4.3. Mécanismes de résistance de P. falciparum aux antipaludiques
4.3.1. Mécanisme de résistance aux lysosomotropes
4.3.2. Mécanisme de résistance aux antimétabolites (antifoliques et antifoliniques)
4.3.3. Mécanismes d’action des artémisinines
4.3.3.a. La protéine TCTP : Translationally Controlled Tumor Protein
4.3.3.b. La protéine ATP6
4.4. Facteurs favorisant la résistance
4.4.1. La pression médicamenteuse et la sélection des mutants
4.4.2. Le degré d’immunité de la population
4.4.3. Les voyages
4.4.4. Le rôle des vecteurs anophéliens
4.5. Contrôle génétique de la résistance au paludisme
4.5.1. Contrôle génétique de la résistance au paludisme dans les modèles murins
4.5.2. Contrôle génétique de la résistance au paludisme chez l’homme
4.6. Etude de la chimiorésistance
4.6.1 Test de l’efficacité thérapeutique
4.6.2. Test in vitro
4.6.2.a. Généralités
4.6.2.b. Culture in vitro de P. falciparum
4.6.3 Test moléculaire
4.6.3.a. Génome de Plasmodium falciparum
4.6.3.b. Etude des gènes impliqués dans la résistance de P. falciparum aux antipaludiques
4.7. Dosage de médicaments dans le sang
II.MATÉRIELS & MÉTHODES
A – Etude de la résistance aux antipaludiques des souches de P. falciparum en milieu péri-urbain à Guédiawaye
1. Présentation de la zone d’étude
2.1. Sélection des sujets
2.2. Prélèvements d’isolats de P. falciparum
2.3. Milieux de culture et réactifs pour le test in vitro
2.4. Gènes de P. falciparum à amplifier et oligonucléotides
2.5. Endonucléases pour l’étude du codon 108 de Pfdhfr
2.6. Endonucléase pour l’étude du codon 76 de Pfcrt
3. Méthodes
3.1. Chimiosensibilité in vivo de P. falciparum
3.1.a. Administration des traitements et suivi des patients
3.1.b. Exclusion en cours d’étude
3.1.c. Interprétation des résultats du test in vivo
3.2. Chimiosensibilité in vitro de P. falciparum
3.2.a. Préparation du milieu de culture
3.2.b. Préparation des solutions de travail d’antipaludiques
3.2.b.1. Préparation des solutions prédosées
3.2.b.2. Gammes de concentration des antipaludiques
3.2.c. Préparation des plaques
3.2.d. Préparation de l’échantillon de globules rouges parasités et de la suspension globulaire
3.2.e. Mise en culture de l’inoculum
3.2.f. Collecte cellulaire et comptage
3.2.g. Interprétation des résultats du test in vitro
3.3. Tests moléculaires
3.3.a. Extraction de l’ADN plasmodial
3.3.b. Amplification de l’ADN des isolats de P. falciparum
3.3.c. Digestion enzymatique des produits PCR ou PCR-RFLP
3.4. Analyse statistique
B – Etude du polymorphisme des gènes Pftctp & Pfatp6
1. Recrutement des patients et collecte des isolats
2. Amplification du gène Pftctp
3. Amplification du gène Pfatp6
4. Analyse des séquences des gènes Pftctp et Pfatp6
III. RÉSULTATS
A – Etude de la résistance aux antipaludiques en milieu péri-urbain
1. Caractéristiques de la population d’étude
2. Chimio sensibilité in vivo de P. falciparum
2.1. Efficacité thérapeutique de la chloroquine
2.2. Efficacité thérapeutique de l’association artéméther-luméfantrine
3. Chimiosensibilité in vitro de P. falciparum aux antipaludiques
4. Tests couplés efficacité thérapeutique/sensibilité in vitro de P. falciparum à la chloroquine
5. Détection des mutations associées à la résistance aux antipaludiques
5.1. Mutation K76T du gène Pfcrt et sensibilité in vivo de P. falciparum à la chloroquine
5.2. Mutation K76T et sensibilité in vitro de P. falciparum à la chloroquine
5.3. Mutation du codon 108 du gène dhfr et sensibilité in vitro de P. falciparum à la pyriméthamine
5.4. Mutations du gène Pfmdr-1 et sensibilité de P. falciparum à la chloroquine
5.4.a. Profil génétique de Pfmdr-1 et efficacité thérapeutique à la chloroquine
5.4.b. Profil génétique de Pfmdr-1 et sensibilité in vitro de P. falciparum à la chloroquine
5.5. Mutations du gène Pfmdr-1 et sensibilité in vitro de P. falciparum à la quinine
B – Etude du polymorphisme des gènes Pftctp & Pfatp6
1. Polymorphisme du gène Pftctp
2. Polymorphisme du gène Pfatp6
IV. DISCUSSIONS
CONCLUSION

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