Cycle biologique du Plasmodium

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DEFINITION ET HISTORIQUE

Définition

Le paludisme est une érythrocytopathie provoquée par le développement dans les hématies d’un hématozoaire du genre Plasmodium transmis par un moustique, l’anophèle femelle (47). Cinq espèces de Plasmodium sont susceptibles d’infecter l’Homme: Plasmodium falciparum, P. vivax, P. ovale et P. malaria, voire plus rarement P. knowlesi. La gravité de cette maladie, principalement observée lors de l’infection par P. falciparum, découle d’un ensemble de mécanismes physiopathologiques complexes et encore mal décrits. Les accès graves à P. falciparum engendrent un taux de mortalité élevé, notamment dans les pays où l’accès aux soins est restreint ainsi que dans ceux où le diagnostic et la prise en charge de cette infection sont méconnus (3).

Historique

Les premières observations rapportées de cas de paludisme remontent à plus de 1500 avant Jésus Christ en Chine puis dans l’Ancienne Egypte. Les premières références chinoises connues parlent de démons armés de marteau, du brasero et à la marmite d’eau froide, ces descriptions reflétant les trois phases successives de l’accès palustre simple. Des études récentes basées sur l’analyse de fragment d’ADN ont prouvé que Toutankhamon un ancien Pharaon d’Egypte était atteint du paludisme au moment de son décès (Vers -1327).
C’est plus tard que la nature saisonnière des cas de paludisme fut décrite par Hippocrate (20). Par la suite, les médecins de l’Inde parlaient de fièvres intermittentes épidémiques ou endémiques et les égyptiens rapportaient une corrélation entre l’arrivée des pluies et les épidémies de fièvre. Cela s’est confirmé par la mise en évidence de Plasmodium dans les momies égyptiennes vieilles de plus de 5000 ans (32).
Les études scientifiques ne devinrent possibles qu’après la découverte des parasites eux-mêmes par Laveran en 1880 et l’incrimination des moustiques comme vecteurs, d’abord pour le paludisme aviaire par Ross en 1897, puis pour le paludisme humain par les scientifiques italiens Grassi (10).
Concernant le traitement médicamenteux, le premier antipaludique véritablement actif n’a été découvert qu’au XVIIe siècle. Cependant, bien que les hommes souffrent du paludisme depuis si longtemps, il fallait attendre l’année 1630 pour voir apparaitre le premier traitement à base d’écorce de Quinquina découvert par Don Francisco Lopez. Deux siècles plus tard, les pharmaciens Pelletier et Caventou parviennent à isoler le principe actif : la quinine (41).

EPIDEMIOLOGIE DE L’INFECTION PALUSTRE

Répartition du paludisme dans le monde

En 2017, l’OMS a estimé qu’il y eu 219 millions de cas de paludisme dans 87 pays. Entre 2010 et 2017, le nombre de décès dus au paludisme a régressé au niveau mondial passant de 607 000 à 435 000. Toutes les régions à l’exception du continent américain ont été concernées par cette baisse de la mortalité en 2017 par rapport à 2010. Les diminutions les plus fortes ont été enregistrées en Asie du Sud-Est (54%), Afrique (40%) et Méditerranée orientale (10%). Cependant, malgré cette baisse de la mortalité, il faut signaler qu’en 2017, 3,5 millions de cas dits supplémentaires ont été rapportés dans les 10 pays africains les plus touchés par la maladie. En effet, parmi les pays les plus affectés par le paludisme, seule l’Inde a progressé dans la réduction du fardeau de cette maladie (36).

Situation du paludisme au Sénégal

Au Sénégal, les différents paramètres caractérisant le profil épidémiologique n’ont pas connu de changement notable ces cinq dernières années. La transmission du paludisme est toujours étroitement liée au rythme des pluies et s’effectue en général au cours de la saison des pluies et au début de la saison sèche. Cette période correspond à celle des fortes densités des populations vectorielles, à travers le pays. En général, les pluies commencent en Juin ou Juillet, plus tôt au Sud qu’au Nord et se poursuivent jusqu’en Octobre. Entre Octobre et Novembre, sont diagnostiqués la plus part des cases (43).
Une répartition inégale de la charge du paludisme est toujours constatée. Cinq régions (Kolda, Tambacounda, Kédougou, Kaolack, Diourbel) supportent l’essentiel de la charge du paludisme. Elles concentrent 88% des cas confirmés de paludisme (348 712 sur 395 706 cas), 63% des cas graves et 72% des décès dus au paludisme. Ces mêmes régions sont les seules à enregistrer une augmentation de l’incidence entre 2016 et 2017. Les régions du Nord en pré élimination ont toutes enregistré une forte baisse de leur incidence allant de – 39% pour Louga à – 62% pour la région de Matam (42).
La mise en place d’un Programme Nationale de Lutte contre le Paludisme (PNLP) en 1995 a permis une meilleure définition des politiques et stratégies de lutte contre la maladie ainsi qu’une coordination des activités sur l’étendue du territoire (42). Parmi les stratégies de lutte présentement utilisées par le PNLP, on retrouve la promotion de l’utilisation des moustiquaires imprégnées d’insecticides, la chimio-prophylaxie chez les enfants de 0 à 10 ans et les femmes enceintes ainsi que la pulvérisation intra-domiciliaire (34).

BIOLOGIE DU PLASMODIUM

Agents pathogènes

Les agents étiologiques du paludisme sont des protozoaires appartenant au phylum des Apicomplexa, à la classe des Sporozoea ; à la sous-classe des Coccidia ; à l’ordre des Eucoccidiida ; au sous – ordre des Haemosporina ; à la famille des Plasmodiidae. Ils sont du genre Plasmodium et cinq espèces peuvent infecter l’homme :
— P. falciparum, décrite en 1887 par Welch, est l’espèce la plus connue. Responsable de la majorité des cas elle peut entraîner des formes graves, voire mortelles en l’absence de traitement ;
— P. vivax décrite par Grassi ; elle est beaucoup plus répandue en dehors de l’Afrique avec près de 34% en Asie du Sud Est, 42% en région Méditerranéenne, et seulement 0,3% en région Africaine selon l’OMS. Elle est l’agent de la fièvre tierce bénigne. Elle évolue par des rechutes à long terme en raison de l’existence de formes hypnozoïtes qui restent quiescentes au niveau hépatique ;
— P. malariae, décrite en 1881 par Laveran, elle est moins fréquente que les deux premières espèces. Elle est responsable de la fièvre quarte ;
— P. ovale, morphologiquement assez proche de P. vivax avec laquelle elle a été longtemps confondue. Elle a été décrite en 1922 par Stephens. Elle entraîne une fièvre tierce bénigne évoluant à long terme. Elle est moins pathogène que les autres espèces. Une classification récente en sort deux espèces sympatriques : P curtisi et P. walletieri.
— P. knowlesi décrite en 1930 par Knowles, elle était antérieurement connue chez les macaques. Cette espèce a été récemment retrouvée chez l’homme en Malaisie. Elle serait proche de P. vivax du point de vue génétique et identique à P. malariae au plan microscopique (15).

Vecteurs

Au niveau taxonomique, les vecteurs de Plasmodium sont des insectes diptères appartenant à la famille des Culicidae et à la sous-famille des Anophelinae. On dénombre environ 500 espèces d’anophèles dans le monde, parmi lesquelles une cinquantaine est capable de transmettre le paludisme à l’homme (4). Seule la femelle, hématophage, transmet la maladie. Elle ne pique qu’à partir du coucher du soleil avec un maximum d’activité entre 23 heures et 6 heures du matin. Cela explique que l’utilisation des moustiquaires imprégnées est le moyen de prévention individuelle le plus efficace (2). Ils présentent des métamorphoses complètes et passent au cours de leurs vie par 4 stades successifs : œuf, larve, nymphe et adulte. Les 3 premiers stades sont aquatiques tandis que les adultes mènent une vie aérienne (5).Les larves d’anophèles se développent dans les collections d’eau. La nature des sols, le régime des pluies, la température et l’altitude, la végétation naturelle ou l’agriculture, rendent les collections d’eau plus ou moins propices au développement des espèces vectrices. Le développement et la longévité des anophèles dépendent de la température avec un optimum entre 20 et 30°C pour une durée de vie de l’ordre de 30 jours (2).

Cycle biologique du Plasmodium

Le Plasmodium possède un cycle parasitaire hétéroxène faisant intervenir deux hôtes: l’Anophèles femelle chez qui s’effectue la reproduction sexuée et l’homme qui héberge la reproduction asexuée (3).

Cycle chez l’homme

L’homme est contaminé lors du repas sanguin de l’anophèle femelle inoculant à partir de ses glandes salivaires des millions de sporozoïtes mobiles. En effet, les sporozoïtes sont injectés au site de la piqûre et restent quelques minutes dans le derme avant de gagner la circulation lymphatico-sanguine pour rejoindre les hépatocytes de l’hôte et s’y multiplier. Après maturation et formation de schizontes intra-hépatiques, l’hépatocyte se rompt et libère de nouvelles formes mérozoïtes qui gagnent la circulation sanguine. La phase de migration des sporozoïtes du site d’inoculation à l’hépatocyte et la phase de développement hépatique ou exo-érythrocytaire sont cliniquement silencieuses et de durée variable, selon l’espèce infestante : 7-12 jours pour P. falciparum, environ trois semaines pour P. vivax et P. ovale, plus pour P. malariae.
La phase sanguine ou phase intra-érythrocytaire correspond à la phase clinique de l’infection. Elle débute lors de la libération des mérozoïtes intra-hépatiques dans la circulation sanguine. Ces formes parasitaires pénétrer dans le globule rouge et se différencient en trophozoïtes. Elles s’y multiplient par reproduction asexuée ou schizogonie, pour se transformer en schizonte multinucléé. Arrivé à maturité, la membrane du globule rouge parasité par un schizonte mûr se rompt et des mérozoïtes vont être libérés. Ils vont à nouveau parasiter des hématies saines pour perpétuer ainsi le cycle intra-érythrocytaire.
Lors de ce développement intra-érythrocytaire par mitoses successives, le parasite se nourrit du contenu du globule rouge, modifie la paroi de celui-ci en y insérant des protéines parasitaires. Le parasite dégrade l’hémoglobine sous forme de cristaux inertes appelés hémozoïne. Ce cycle asexué est de 48 heures pour P. falciparum, P. vivax et P. ovale, 72 heures pour P. malariae et 24 heures pour P. knowlesi.
Dans des conditions encore mal connues, certaines trophozoïtes asexuées se différencient en gamétocytes mâle ou femelle. Ce sont les formes sexuées non réplicatives du parasite, qui seront ingérées par le moustique femelle vecteur lors d’un repas sanguin chez un hôte infecté. (3).

Cycle chez le moustique

Les gamétocytes ingérés par le moustique lors d’un repas sanguin sur un sujet infecté, vont initier une reproduction sexuée en se transformant en gamètes mâles et femelles qui fusionnent en un œuf libre, mobile appelé ookinète. Cet ookinète quitte la lumière du tube digestif, se fixe ensuite à la paroi externe de l’estomac et se transforme en oocyste. Les cellules parasitaires se multiplient à l’intérieur de cet oocyste, produisant des centaines de sporozoïtes qui migrent ensuite vers les glandes salivaires du moustique. Ces sporozoïtes sont les formes infectantes prêtes à être inoculées avec la salive du moustique, lors d’un repas sanguin sur un hôte vertébré (2).

PATHOLOGIE DE L’INFECTION PALUSTRE

Les signes cliniques du paludisme sont extrêmement divers et vont du simple portage asymptomatique aux manifestations graves telles que le coma, l’anémie sévère, l’insuffisance rénale aiguë ou l’œdème pulmonaire pouvant entraîner la mort. Il existe donc toute une échelle de symptômes et les critères permettant de classer les accès en accès simple ou grave, semblent varier selon les praticiens. Cette symptomatologie dépend de la virulence du parasite, du niveau d’immunité acquise par le malade et de divers facteurs génétiques. Ces signes sont observés après une phase d’incubation est asymptomatique. Elle correspond au délai entre la piqûre infectante et les premiers symptômes. Ceux-ci apparaissent au début de la phase de lyse érythrocytaire qui peut intervenir dans un intervalle allant de sept jours à plusieurs mois (11).

Accès palustre simple

L’accès palustre non aggravé est caractérisé par une symptomatologie peu spécifique. Initialement, le sujet infecté présente une asthénie et une fièvre fluctuante évoluant par pics. Après quelques jours d’évolution, la fièvre devient intermittente. Une succession frissons/ fièvre/sueur se met en place sur une dizaine d’heures. Elle se répète tous les jours pour P. knowlesi, tous les deux jours pour P. falciparum, P. vivax et P. ovale, et tous les trois jours pour P. malariae. Cependant, cette périodicité n’est pas toujours aussi régulière. Il s’y associe de manière variable des céphalées, des courbatures et une symptomatologie digestive (douleurs, nausées, vomissements, diarrhées). Une splénomégalie liée à une séquestration splénique des érythrocytes infectés et sains apparaît secondairement. Un ictère cutané-conjonctival peut découler de l’hémolyse. Chez l’enfant, l’hépatomégalie est classique. Ce tableau clinique est aspécifique. Le diagnostic est en premier lieu évoqué dans un contexte épidémique ; en zone d’endémie, l’accès palustre est la première cause de fièvre.
En revanche, dans les pays hors zone d’endémie, la spécificité du tableau clinique peut conduire à un retard de diagnostic (11).

Formes palustres graves

Classiquement, l’accès pernicieux palustre se définit depuis Alphonse Laveran comme une « forme suraiguë de paludisme à P. falciparum susceptible de tuer rapidement le malade en 36-72 heures si un traitement spécifique n’est pas rapidement et correctement institué». Les auteurs anglo-saxons ont longtemps utilisé le terme de cérébral malaria ou neuropaludisme qui, pour les auteurs français, n’était en fait qu’une forme clinique de l’accès pernicieux. À ces deux appellations, il faut aujourd’hui préférer celle de paludisme grave, véritable syndrome de dysfonction multi-viscérale pouvant conduire au décès malgré un traitement étiologique bien conduit (47).
La symptomatologie et la physiopathologie des accès sévères restent encore très complexes et de nombreuses définitions ont été émises pour une meilleure prise en charge des malades. L’OMS a défini le paludisme grave comme la présence de formes asexuées de P. falciparum dans le sang, associée à un ou plusieurs critères cliniques ou biologiques (Tableaux I et II) (1).
L’anémie est constante dans le paludisme. Elle a tendance à s’aggraver durant l’évolution, du fait de l’hémolyse persistante et de la fragilisation des hématies (48). Une anémie grave avec état de choc et insuffisance rénale aiguë doit faire rechercher une hémolyse aiguë intravasculaire, réalisant la classique fièvre bilieuse hémoglobinurique chez des sujets prenant une prophylaxie irrégulière par la quinine. Certaines hémolyses aiguës ont également été décrites avec l’halofantrine (47).

ASPECTS IMMUNOLOGIQUES DE L’INFECTION PALUSTRE

L’infection par le Plasmodium engendre une réponse immunitaire chez l’hôte. Il s’agit d’une réponse concernant aussi bien le système immunitaire non spécifique que les composants et mécanismes de l’immunité adaptative. Cette réponse est aussi dépendante de plusieurs facteurs environnementaux. Les deux types d’immunité sont complémentaires.

Notion de prémunition

La prémunition a été décrite pour la première fois par Sergent et al. en 1924. Elle correspond à une situation où le maintien d’une inoculation parasitaire minimale est une condition indispensable pour une protection contre une infection ultérieure. Cette pression minimale peut correspondre à la survie pendant une longue durée d’une population parasitaire chez l’hôte ou à l’exposition permanente à des nouvelles infections.
En zone d’endémie l’immunité contre le paludisme se développe avec l’âge et l’exposition. Cette immunité dite de prémunition est protectrice contre les accès mais elle est non stérilisante. Dans les régions de transmission intense du paludisme, cette immunité se développe plus rapidement (33). Cette prémunition permet une protection clinique contre le développement des formes graves de la maladie et maintient la parasitémie à un faible niveau permettant le portage asymptomatique (49). Cette immunité s’instaure rapidement contre les formes graves mais plus lentement contre les accès simples. En plus de son acquisition lente, son maintien nécessite des piqûres infectantes régulières (12). A cela s’ajoute une spécificité d’espèce ; il n’existe pas d’immunité croisée entre les différentes espèces plasmodiales, ni une spécificité de stade (13).

Réponse immunitaire innée

Il s’agit de mécanismes cellulaires et humoraux non spécifiques du parasite et ils sont partiellement connus. Des études récentes dans des systèmes non parasitaires ont permis de démontrer qu’une famille de protéines codées par la lignée germinale : les TLRs (Toll Like Receptors), serait importante pour la défense innée de l’hôte (28). Ce sont des récepteurs appartenant au groupe des PRR (Pattern Recognition Receptor) et présent surtout à la surface des cellules de l’immunité innée et reconnaissant des ligands exprimés à la surface des pathogènes. Chez les mammifères, l’activation des macrophages par l’intermédiaire de ces TLRs entraine l’induction de gènes effecteurs qui contrôlent et initient les défenses immunitaires innées contre un grand nombre de pathogènes (7). Bien qu’il n’y ait pas encore, à ce jour, de recherches considérables sur le rôle des TLRs dans les infections parasitaires, il est probable que ce système soit d’égale importance dans la défense innée contre P falciparum avec le système classique initialement décrit.
Toutefois, les neutrophiles, les phagocytes, les mononuclées et les cellules « tueuses naturelles » ou NK, jouent un rôle prépondérant dans les défenses innées observées au cours des infections palustres. Les cellules NK augmentent particulièrement en nombre et sont capables de détruire in vitro les globules rouges parasités par P. falciparum(29, 38). En outre, une étude antérieure a montré que les cellules NK localisées au niveau hépatique sont capables de détruire les hépatocytes parasités par des sporozoïtes (46).
Les cellules NK stimulent aussi la production d’IFN-γ qui active le macrophage conduisant ainsi à la lyse des cellules parasitées (33).

Réponse immunitaire acquise

Elle repose sur l’intervention des lymphocytes T et B qui sont spécifiquement dirigés contre le parasite. Cette réponse immunitaire adaptative se divise en deux composantes essentielles l’immunité à médiation cellulaire et l’immunité humorale.
L’immunité à médiation cellulaire a été mise en évidence à la suite d’un transfert adoptif de ses cellules en absence de réponse humorale détectable. Elle est surtout l’œuvre des cellules TCD4+ et TCD8+ spécifiques au parasite et protégerait l’hôte contre les stades hépatocytaires et érythrocytaires car les parasites y sont intracellulaires et difficilement accessibles par les anticorps. Les lymphocytes TCD4 sont classés en plusieurs sous-groupes qui agissent différemment selon le type de cytokines produites. Les cellules Th1 produisent des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IFN-γ et l’IL-2 intervenant dans la réponse cytotoxique alors que les Th2 produisent des cytokines anti-inflammatoires comme IL-4 et IL-13 qui régulent la réponse humorale (57). Une forte prolifération cellulaire TCD4+ et TCD8+ liée à une réponse cytokinique Th1 (IFN-γ et IL2) a été retrouvée associée à la protection contre le paludisme, indépendamment de la production d’anticorps (45, 51).
La réponse humorale repose surtout sur l’intervention des cellules B qui après stimulation antigénique puis différenciation en plasmocytes, produisent les Ac. Le rôle des anticorps dans l’immunité anti palustre, bien étudié, est démontré.
Les Ac peuvent bloquer l’invasion des hépatocytes. En effet, les fragments Fab d’Ac monoclonaux spécifiques des séquences répétées de la CSP inhibent l’infectivité des sporozoïtes in vivo et in vitro. Les Ac protecteurs sont principalement de type IgG1 et IgG3. Ils peuvent activer le complément et induire une lyse des sporozoïtes libres dans le sang. Les IgG1 et IgG3 spécifiques peuvent se fixer sur leurs récepteurs présents à la surface de cellules comme les neutrophiles et monocyte-macrophages pour entraîner la lyse des sporozoïtes par ADCI ou par phagocytose (39). Les IgG2 et IgG4 seraient non protecteurs et des études ont montré qu’il existe une relation entre les taux d’IgG non cytophiles et la gravité de la maladie (52). Les sporozoïtes de P. falciparum et de P. vivax semblent activer le complément par la voie classique via des complexes immuns. Les Ac spécifiques des protéines de surface des gamétocytes de P. falciparum ingérés par le moustique peuvent empêcher la fertilisation des gamètes et le développement de l’oocyste (19, 31).

Particularités au sein du couple Mère/enfant

La réponse innée se mobilise dès le début de l’infection et les effets de l’immunité adaptative sont ressentis au bout de 7 à 15 jours suivant l’infection. Cette immunité acquise dépend des espèces parasitaires mais aussi des stades de développement du parasite ainsi que de la répétition de l’exposition (26, 58).
Dans les régions où le paludisme est endémique avec une transmission annuelle stable, les enfants nés de mères semi-immunes seraient protégés par les anticorps maternels contre la maladie durant leurs six premiers mois de vie. En effet, il a été largement décrit que de tels enfants seraient protégés contre l’infection palustre d’une part par la présence d’une hémoglobine fœtale néfaste à la croissance intra-érythrocytaire du parasite et d’autres parts par les IgG anti-Plasmodium d’origine maternelle, en zone de forte endémicité palustre. Après le sixième mois de sa vie, on observe chez l’enfant une augmentation de la sensibilité au paludisme (26). En zone de forte endémicité, l’acquisition d’une immunité semi protectrice contre le paludisme par la mère expliquerait ce phénomène de transferts d’immunité à l’enfant qui entre autres bénéficierait des immunoglobulines contenues dans le lait maternel selon certains auteurs, jusqu’à un âge avancé (23). Ainsi l’enfant acquiert avec l’âge une immunité protectrice encore appelée prémunition (26, 56).

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPEL BIBLIOGRAPHIQUE
I – DEFINITION ET HISTORIQUE
I-1- Définition
I-2- Historique
II – EPIDEMIOLOGIE DE L’INFECTION PALUSTRE
II-1 Répartition du paludisme dans le monde
II-2- Situation du paludisme au Sénégal
III-BIOLOGIE DU PLASMODIUM
III-1- Agents pathogènes
III-2 Vecteurs
III-3- Cycle biologique du Plasmodium
III-3-1- Cycle chez l’homme
III-3-2- Cycle chez le moustique
IV – PATHOLOGIE DE L’INFECTION PALUSTRE
IV-1- Accès palustre simple
IV-2 – Formes palustres graves
.V- ASPECTS IMMUNOLOGIQUES DE L’INFECTION PALUSTRE
V-1- Notion de prémunition
V-2- Réponse immunitaire innée
V-3- Réponse immunitaire acquise
V-4- Particularités au sein du couple Mère/enfant
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
I – OBJECTIFS
II – MATERIELS ET METHODES
II-1 – Type et période d’étude
II-2 – Recrutement et critères de sélection des patients
II-3- Recueil des données clinico-biologiques
II-4- Matériels
II-4-1- Equipements de laboratoire et petits matériels
II-4-2- Tampons et réactifs chimiques
II.4.3 Matériel biologique
II.5. Méthodes
II -5-1 – Technique de dosage des anticorps
II -5-2 – Analyses statistiques des résultats
III – RESULTATS
III.1. Caractéristiques de la population d’étude
III-1-1- Caractéristiques générales
III-1-2 Données hémato-parasitologiques de la population d’étude
III.2. Analyse des réponses anticorps entre les différents antigènes testés
III.3. Analyse des réponses anticorps chez les enfants
III.3.1 Comparaison entre les enfants malades et les enfants contrôles
III.3.2 Relation entre les taux d’anticorps et l’âge chez les enfants
III.3.3 Influence de l’âge et de l’infection sur les taux d’anticorps
III.4. Profils des réponses anticorps chez les couples mères/enfants
III.4.1 Comparaison des taux d’anticorps entre les mères et les enfants
III.4.2 Relation entre les taux d’anticorps des mères et des enfants
IV- DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES

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