Avancées dans l'édition génétique pour la recherche sur le paludisme

Le paludisme est une maladie sérieuse qui touche plein de gens à travers le monde. C'est causé par le parasite Plasmodium, qui se propage par la piqûre d'un moustique Anopheles infecté. Quand le moustique pique une personne, il injecte de tout petits parasites appelés sporozoïtes dans la peau. Ces sporozoïtes se déplacent dans le corps et atteignent le foie, où ils peuvent se multiplier et ensuite envahir les globules rouges, provoquant les symptômes du paludisme.

#Cycle de Vie du Parasite Plasmodium

Le cycle de vie du parasite Plasmodium comporte plusieurs étapes. Après avoir été injectés par un moustique, les sporozoïtes voyagent vers le foie et infectent les cellules hépatiques (hépatocytes). À l'intérieur du foie, les parasites se développent en une autre forme appelée Mérozoïtes. Certains de ces mérozoïtes pénètrent dans les globules rouges et se multiplient, entraînant les symptômes du paludisme. D'autres mérozoïtes deviennent des gamétocytes, qui sont repris par un autre moustique quand il pique une personne infectée, permettant au cycle de continuer.

#Recherche sur le Cycle de Vie du Plasmodium

Les scientifiques étudient différentes étapes du cycle de vie du Plasmodium pour trouver des processus clés qui peuvent être ciblés pour le traitement ou la prévention. Un modèle courant utilisé pour cette recherche est le parasite P. berghei, qui infecte les rongeurs. Ce parasite est plus facile à manipuler en laboratoire et a des similarités avec le paludisme qui affecte les humains. Bien que les technologies d'édition génique aient aidé les chercheurs à en apprendre plus sur les Gènes du parasite, beaucoup de fonctions des gènes restent encore inconnues.

La transfection, une méthode utilisée pour insérer de nouveaux matériaux génétiques dans le parasite, est souvent réalisée pendant les étapes asexuées dans le sang. Cela signifie que les chercheurs pourraient passer à côté de gènes importants qui ne sont actifs que dans d'autres étapes. Récemment, de nouvelles techniques permettent aux scientifiques de contrôler l'activité des gènes de manière plus précise.

Une méthode comme le système DiCre a été développée. Ce système a d'abord été créé pour un autre parasite, Toxoplasma gondii, et a depuis été adapté pour P. falciparum et P. berghei. Le système DiCre permet aux chercheurs de supprimer des gènes spécifiques de manière contrôlée. Ça fonctionne en divisant l'enzyme Cre recombinase en deux parties, qui ne deviennent actives que lorsque une autre molécule appelée rapamycine est présente. Cela permet de contrôler précisément quels gènes sont supprimés durant le cycle de vie du parasite.

#Avancées dans l'Édition Génétique

Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont fait des progrès considérables dans les technologies d'édition génique, en particulier avec une méthode appelée CRISPR. Ce système est composé d'une protéine appelée Cas9, qui peut couper l'ADN à des emplacements spécifiques. Lorsqu'il est utilisé dans des parasites Plasmodium, CRISPR peut créer des ruptures dans l'ADN, qui peuvent ensuite être réparées en utilisant un modèle fourni, permettant l'introduction de nouveaux matériaux génétiques ou la suppression de gènes indésirables.

Les chercheurs ont amélioré le système CRISPR pour P. berghei afin d'augmenter son efficacité. En combinant CRISPR avec le système DiCre, les scientifiques peuvent créer de nouvelles souches de parasites ayant plus de flexibilité pour étudier la fonction des gènes tout au long du cycle de vie.

#Combinaison de CRISPR et DiCre

Pour créer de nouvelles souches de P. berghei qui expriment à la fois Cas9 et le système DiCre, les chercheurs ont intégré ces composants dans le génome du parasite avec un marqueur fluorescent. Cela aide à suivre les parasites sous un microscope. Ils ont créé deux nouvelles lignées : une avec un marqueur fluorescent vert (GFP) et l'autre avec un marqueur rouge (mCherry). Ces souches permettent aux scientifiques de surveiller visuellement les parasites tout en manipulant leurs gènes.

Par exemple, les chercheurs ont utilisé CRISPR pour modifier un gène essentiel appelé clamp dans l'une de ces lignées transgéniques. Quand ils ont induit la suppression conditionnelle du gène clamp en utilisant la rapamycine, les parasites ont eu du mal à envahir les globules rouges. Ça a montré que le gène clamp est vital pour la capacité du parasite à infecter son hôte.

#Progression du Cycle de Vie des Parasites Modifiés

Les souches modifiées de P. berghei ont été testées pour s'assurer qu'elles pouvaient toujours compléter leur cycle de vie normalement. Des souris ont été infectées avec les parasites modifiés, qui ont ensuite été transmis à des moustiques. Les chercheurs ont observé que les souches fluorescentes vertes et rouges se développaient normalement dans les moustiques et produisaient des sporozoïtes capables d'envahir les glandes salivaires du moustique.

Après avoir isolé les sporozoïtes, les scientifiques les ont injectés dans des cellules hépatiques humaines pour étudier leur comportement. Les parasites modifiés ont montré une activité normale, ce qui signifie qu'ils pouvaient traverser les cellules en laboratoire et se répliquer avec succès dans le foie. En plus, quand des sporozoïtes étaient injectés dans des souris, ils provoquaient les mêmes infections parasitaires que les souches de contrôle.

#Étudier la Fonction des Gènes

Pour enquêter davantage sur le rôle de gènes spécifiques durant le cycle de vie du Plasmodium, les chercheurs ont utilisé des techniques d'édition génique pour créer des souches knockout conditionnelles. Un gène essentiel étudié s'appelle CLAMP, qui joue un rôle critique dans la croissance au stade sanguin du parasite.

Les scientifiques ont introduit des sites LoxP dans le gène clamp en utilisant CRISPR. L'idée était que lorsque la rapamycine était donnée, cela déclencherait la suppression du gène clamp, permettant aux chercheurs de voir comment cela affectait la capacité du parasite à grandir et à infecter.

Quand les scientifiques ont traité les parasites knockout du clamp avec de la rapamycine, ils ont observé une diminution rapide de la parasitémie (la présence de parasites dans le sang). Cela a confirmé que le gène clamp est nécessaire aux parasites pour envahir les globules rouges. À l'inverse, lorsque des mérozoïtes non traités étaient injectés dans des souris, ils réussissaient à envahir et établir des infections comme d'habitude.

#Observations Détailées dans les Parasites Édités

Pour visualiser l'impact de l'édition génique sur les parasites modifiés, les scientifiques ont réalisé divers tests, y compris des tests d'immunofluorescence. Ils ont utilisé des anticorps qui se lient spécifiquement à la protéine CLAMP pour voir où elle était localisée dans les mérozoïtes. Ils ont découvert que la protéine était concentrée à une extrémité des mérozoïtes, ce qui est typique pour les protéines impliquées dans l'invasion des cellules hôtes.

La capacité de suivre ces modifications et leurs effets sur le cycle de vie du parasite fournit des informations précieuses. Cela permet aux chercheurs de mieux comprendre comment des gènes spécifiques contribuent à la survie et à la transmission du parasite du paludisme.

#Directions Futures dans la Recherche sur le Paludisme

La combinaison de CRISPR et du système DiCre représente une approche puissante pour l'étude du paludisme et d'autres maladies connexes. En créant des éditions précises du génome et en observant comment ces changements affectent le cycle de vie du parasite, les chercheurs peuvent identifier de nouvelles cibles potentielles pour le développement de médicaments ou la conception de vaccins.

D'autres études vont probablement se concentrer sur l'utilisation de cette technologie pour des dépistages génétiques plus larges. Cela pourrait ouvrir de nouvelles avenues pour comprendre les interactions complexes entre le parasite et son hôte, ainsi que les mécanismes qu'il utilise pour échapper au système immunitaire.

#Conclusion

Le paludisme reste un défi de santé mondial, et comprendre la biologie du parasite Plasmodium est crucial pour développer des traitements et des stratégies de prévention efficaces. Les avancées dans les technologies d'édition génique, notamment l'intégration des systèmes CRISPR et DiCre, fournissent aux chercheurs des outils innovants pour disséquer les fonctions des gènes essentiels tout au long du cycle de vie du parasite.

Le développement de souches marquées par fluorescence permet un suivi visuel et une observation en temps réel des parasites, permettant des études plus détaillées. Alors que les chercheurs continuent d'explorer les rôles de gènes spécifiques, ils visent à découvrir de nouvelles façons de lutter contre le paludisme et de réduire son impact sur la santé publique à l'échelle mondiale.