Les mouches tsé-tsé et leur rôle dans la propagation des maladies
Les mouches tsé-tsé transmettent des maladies graves qui touchent les humains et le bétail en Afrique.
Erick Otieno Awuoche, G. Smallenberger, D. Bruzzese, A. Orfano, B. L. Weiss, S. Aksoy
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Table des matières
- Le Défi de la Prévention des Maladies
- Résistance des Mouches Tsé-tsé et Transmission des Parasites
- Facteurs Génétiques dans la Compétence du Vecteur
- Spiroplasma et Son Impact
- Le Rôle du Peptide Stomoxyn
- La Relation Entre les Niveaux de Lipides et l'Infection
- Enquête sur les Effets des Infections
- L'Avenir de la Recherche et des Solutions Potentielles
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Les mouches tsé-tsé sont des insectes qui jouent un grand rôle dans la propagation de maladies en Afrique. Elles transmettent des parasites appelés Trypanosomes, qui causent la maladie du sommeil chez les humains et la Nagana chez le bétail. C'est un vrai problème, car environ 60 millions de personnes vivent dans des zones où on trouve ces mouches, les exposant au risque de tomber malades. La propagation de ces maladies impacte aussi les agriculteurs, puisque le bétail tombe malade et que la production agricole en pâtit.
Le Défi de la Prévention des Maladies
Pour l’instant, il n’y a pas de vaccins disponibles pour stopper ces infections chez les humains ou les animaux. C'est parce que les parasites trypanosomes peuvent changer leurs protéines de surface, ce qui les aide à échapper aux systèmes immunitaires de leurs hôtes. Réduire le nombre de mouches tsé-tsé peut aider à contrôler les maladies, mais ça vient avec pas mal de défis. Ça inclut les coûts élevés pour contrôler les populations de mouches et le risque qu’elles reviennent si les efforts de contrôle s’arrêtent.
Une autre solution possible se concentre sur l'arrêt de la transmission des parasites par les mouches tsé-tsé. Pour avancer dans ce domaine, il est important de mieux comprendre comment les parasites et les mouches interagissent, comment la transmission fonctionne et quelles substances pourraient aider à bloquer cette transmission.
Résistance des Mouches Tsé-tsé et Transmission des Parasites
Fait intéressant, les mouches tsé-tsé résistent naturellement à l'infection par les trypanosomes. Des recherches montrent qu'il y a très peu d'infections dans les populations de mouches sauvages. Plusieurs facteurs influencent l'efficacité avec laquelle ces mouches peuvent transmettre les parasites. Cela inclut l'âge de la mouche et sa condition nutritionnelle au moment de l'exposition, le type de souche de trypanosome et les bactéries présentes dans l'intestin moyen de la mouche.
Parmi les différentes espèces de mouches tsé-tsé, celles du sous-groupe Morsitans sont généralement plus susceptibles aux infections que celles du sous-groupe Palpalis. Le sous-groupe Palpalis, qu'on trouve souvent près des rivières en Afrique de l'Ouest et centrale, est particulièrement important pour la santé publique, car il transporte les parasites responsables de la maladie du sommeil chronique.
Facteurs Génétiques dans la Compétence du Vecteur
Les différences dans l'efficacité de transmission de ces mouches peuvent provenir de différences génétiques. L'analyse des génomes de mouches a montré que le sous-groupe Palpalis a certains gènes uniques. Certains de ces gènes sont liés à la production de protéines qui les aident à se protéger contre les infections.
Des études en laboratoire indiquent que les mouches plus jeunes sont plus susceptibles d'être infectées par les trypanosomes quand elles prennent leur premier repas de sang. Cependant, à mesure que les mouches vieillissent, elles deviennent meilleures pour résister aux infections. Elles peuvent éliminer les parasites tôt dans l'infection avant qu'ils ne s'établissent dans l'intestin moyen de la mouche.
Plusieurs composés présents dans les mouches, comme les peptides antimicrobiens et d'autres protéines, contribuent à cette résistance. En plus, certaines bactéries qui vivent dans l'intestin des mouches peuvent influencer leur capacité à transmettre les parasites.
Spiroplasma et Son Impact
Les mouches tsé-tsé hébergent un mélange de bactéries bénéfiques, y compris une appelée Spiroplasma. Cette bactérie semble aider les mouches à combattre les infections par les trypanosomes. En fait, des études ont suggéré que des niveaux plus élevés de Spiroplasma dans les mouches correspondent à des taux d'infection par les trypanosomes plus bas. Cependant, le mécanisme exact derrière cette relation n'est pas encore clair.
Des recherches ont montré que Spiroplasma affecte la façon dont les mouches réagissent aux parasites. Après avoir examiné les tissus de l'intestin moyen de mouches infectées par Spiroplasma ou des trypanosomes, les scientifiques ont trouvé que les réponses immunitaires activées par ces infections étaient très différentes. L'infection par les trypanosomes a causé une réponse immunitaire robuste, tandis que Spiroplasma semblait créer une réaction beaucoup plus discrète.
Le Rôle du Peptide Stomoxyn
En plus d'étudier les bactéries, les scientifiques ont aussi découvert un peptide dans les mouches tsé-tsé appelé GffStomoxyn. On pense que ce peptide joue un rôle crucial dans la capacité des mouches à lutter contre les infections par les trypanosomes. Le peptide Stomoxyn a montré de fortes propriétés antimicrobiennes, ce qui le rend efficace contre les parasites qui causent la maladie du sommeil.
Les chercheurs explorent comment ce peptide fonctionne et comment il est régulé chez les mouches. Le Stomoxyn se trouve principalement dans la cardia des mouches, une partie de l'intestin moyen, et son expression varie avec l'âge des mouches et quand elles ont consommé du sang. Lorsqu'elles sont confrontées à des pathogènes, les niveaux de Stomoxyn restent élevés ; cependant, il ne semble pas augmenter en réponse à des infections comme le font les protéines immunitaires traditionnelles.
La Relation Entre les Niveaux de Lipides et l'Infection
Un autre domaine clé d'étude a été l'impact des infections sur les niveaux de lipides chez les mouches. Les lipides sont importants pour l'énergie et la santé globale. Lorsque les mouches sont infectées soit par Spiroplasma soit par des trypanosomes, l'expression des gènes impliqués dans la production de lipides diminue. Cela indique que les infections pourraient limiter la disponibilité des lipides, qui sont cruciaux pour l'énergie et les réponses immunitaires des mouches.
Dans des expériences mesurant les niveaux de lipides dans l'hémolymphe des mouches, celles infectées par l'un ou l'autre pathogène montraient des niveaux de lipides plus bas comparés aux mouches non infectées. Cela suggère que la présence de ces infections pourrait entraîner une compétition pour les ressources, rendant difficile pour les mouches de rester en bonne santé.
Enquête sur les Effets des Infections
Pour comprendre mieux comment les infections affectent les mouches, les chercheurs ont réalisé un séquençage ARN sur les tissus de l'intestin moyen des mouches infectées. Ce séquençage aide à identifier les gènes qui sont activés ou supprimés durant les infections. En réponse à l'infection par les trypanosomes, un grand nombre de gènes ont été trouvés exprimés différemment, indiquant une forte réponse immunitaire.
En revanche, les mouches avec des infections par Spiroplasma ont montré un nombre beaucoup plus petit de gènes exprimés différemment, signalant une interaction plus subtile. Cette différence est importante car elle indique que le système immunitaire de l'hôte réagit différemment selon le type d'infection.
L'Avenir de la Recherche et des Solutions Potentielles
Comprendre les interactions uniques entre les mouches tsé-tsé, leurs endosymbiontes et les maladies qu'elles propagent reste un domaine de recherche crucial. En explorant la composition génétique de ces mouches et le rôle de leurs bactéries intestinales, les scientifiques espèrent découvrir de nouvelles stratégies pour réduire la propagation de la trypanosomose.
Une approche potentielle pourrait impliquer d'améliorer les défenses naturelles des mouches par modification génétique. Par exemple, introduire des gènes ou des bactéries bénéfiques qui expriment des peptides antimicrobiens comme Stomoxyn pourrait améliorer leur capacité à résister aux infections.
Une autre stratégie pourrait se concentrer sur le contrôle des populations de mouches tsé-tsé par des méthodes respectueuses de l'environnement. Cela pourrait impliquer de cibler leur reproduction ou d'utiliser des méthodes qui favorisent les prédateurs naturels des mouches.
En gros, même si la lutte contre la maladie du sommeil et la Nagana reste un défi, la recherche continue sur la biologie des mouches tsé-tsé et leurs interactions avec les agents pathogènes et les bactéries symbiotiques pourrait mener à des méthodes efficaces pour contrôler ces maladies et protéger la santé publique.
Conclusion
En conclusion, la relation entre les mouches tsé-tsé, les maladies qu'elles propagent et les microbes qu'elles abritent est complexe. Grâce à la recherche et à la compréhension de ces interactions, on peut développer des façons innovantes de combattre ces maladies, aidant ainsi à protéger les populations vulnérables dans les régions touchées.
Titre: Spiroplasma endosymbiont reduction of host lipid synthesis and Stomoxyn-like peptide contribute to trypanosome resistance in the tsetse fly Glossina fuscipes
Résumé: Tsetse flies (Glossina spp.) vector African trypanosomes that cause devastating diseases in humans and domestic animals. Within the Glossina genus, species in the Palpalis subgroup exhibit greater resistance to trypanosome infections compared to those in the Morsitans subgroup. Varying microbiota composition and species-specific genetic traits can significantly influence the efficiency of parasite transmission. Notably, infections with the endosymbiotic bacterium Spiroplasma have been documented in several Palpalis subgroup species, including Glossina fuscipes fuscipes (Gff). While Spiroplasma infections in Gff are known to hinder trypanosome transmission, the underlying mechanisms remain unknown. To investigate Spiroplasma-mediated factors affecting Gff vector competence, we conducted high-throughput RNA sequencing of the midgut tissue along with functional assays. Our findings reveal elevated oxidative stress in the midgut environment in the presence of Spiroplasma, evidenced by increased expression of nitric oxide synthase, which catalyzes the production of trypanocidal nitric oxide. Additionally, we observed impaired lipid biosynthesis leading to a reduction of this important class of nutrients essential for parasite and host physiologies. In contrast, trypanosome infections in Gffs midgut significantly upregulated various immunity-related genes, including a small peptide, Stomoxyn-like, homologous to Stomoxyns first discovered in the stable fly Stomoxys calcitrans. We observed that the Stomoxyn-like locus is exclusive to the genomes of Palpalis subgroup tsetse species. GffStomoxyn is constitutively expressed in the cardia (proventriculus) and synthetic GffStomoxyn exhibits potent activity against Escherichia coli and bloodstream form of Trypanosoma brucei parasites, while showing no effect against insect stage procyclic forms or tsetses commensal endosymbiont Sodalis in vitro. Reducing GffStomoxyn levels significantly increased trypanosome infection prevalence, indicating its potential trypanocidal role in vivo. Collectively, our results suggest that the enhanced resistance to trypanosomes observed in Spiroplasma-infected Gff may be due to the reduced lipid availability necessary for parasite metabolic maintenance. Furthermore, GffStomoxyn could play a crucial role in the initial immune response(s) against mammalian parasites early in the infection process in the midgut and prevent gut colonization. We discuss the molecular characteristics of GffStomoxyn, its spatial and temporal expression regulation and its microbicidal activity against Trypanosome parasites. Our findings reinforce the nutritional influences of microbiota on host physiology and host-pathogen dynamics. Author SummaryThe tsetse fly, Glossina fuscipes fuscipes (Gff) is of high public health relevance. Gff exhibits strong innate resistance to trypanosomes, especially when infected with the endosymbiotic bacterium Spiroplasma. This study investigated how the bacterium Spiroplasma inside Gff enables them to be resistant to trypanosome infection. Our results indicate alterations in host lipid metabolism with reduction in levels of triglycerides, suggesting a potential metabolic barrier that limits the viability to parasite. In addition, we discovered a small peptide, stomoxyn, exclusively in Gff and related Palpalis tsetse species. We have shown that Gff synthetic Stomoxyn has antibacterial and antitrypanosomal properties and lowering Stomoxyn levels in Gff correlates with increased parasite prevalence. We suggest that strategies to increase Spiroplasma prevalence or enhance stomoxyn expression through paratransgenic approaches could be promising avenues for reducing trypanosomiasis transmission.
Auteurs: Erick Otieno Awuoche, G. Smallenberger, D. Bruzzese, A. Orfano, B. L. Weiss, S. Aksoy
Dernière mise à jour: 2024-10-24 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620045
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620045.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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