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Comprendre la Babésiose bovine et son impact sur le bétail

La babésiose bovine nuit au bétail, provoquant des pertes importantes pour les éleveurs.

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La babésiose bovine est une maladie qui touche le bétail, causée par de petits parasites qui se propagent par les piqûres de tiques. Cette maladie peut vraiment nuire aux bovins, entraînant des pertes importantes pour les agriculteurs et l'industrie du bétail en général. Les principaux parasites responsables de cette maladie incluent Babesia bovis, B. bigemina, B. divergens, B. major et B. ovata.

Comment la maladie se propage

Quand les tiques mordent les bovins, elles prennent un repas de sang. Pendant ce processus, elles libèrent les parasites de leur salive dans le sang des bovins. Les parasites envahissent ensuite les Globules rouges. À l'intérieur de ces cellules, les parasites se multiplient et finissent par éclater pour infecter d'autres globules rouges. Ce cycle d'infection peut causer de graves problèmes de santé chez les bovins.

Symptômes de la babésiose bovine

Les bovins infectés par ces parasites peuvent montrer divers signes de maladie. Les symptômes courants incluent :

  • Fièvre
  • Anémie (un nombre réduit de globules rouges)
  • Urine de couleur foncée (hémoglobinurie)
  • Dans les cas graves, les infections causées par B. bovis peuvent entraîner des problèmes cérébraux et même la mort.

Processus d'infection

Une fois que les parasites infectent les globules rouges, les cellules infectées deviennent rigides et moins flexibles. Ce changement fait qu'elles se coincent dans de petits vaisseaux sanguins, en particulier dans les poumons et le cerveau. Quand ça arrive, le flux sanguin est stoppé, ce qui peut causer des problèmes respiratoires ou des dommages cérébraux si ce n'est pas traité correctement.

Les globules rouges infectés sont capables d'éviter les dommages du système immunitaire en se cachant dans de petits vaisseaux sanguins, où il y a moins d'oxygène. Ça les aide à survivre et à rester dans l'hôte pendant longtemps.

Le rôle de VESA1

Une protéine particulière, appelée Antigène de Surface Érythrocytaire Varié 1 (VESA1), joue un rôle clé dans la façon dont ces parasites évitent le système immunitaire. VESA1 a deux parties : VESA1a et VESA1b, qui sont produites par des gènes séparés. Ces gènes sont situés près l'un de l'autre dans le matériel génétique du parasite.

La protéine VESA1a est importante pour que les parasites adhèrent aux parois des vaisseaux sanguins. Des études montrent que des changements dans cette protéine peuvent affecter la capacité des parasites à se fixer aux cellules endothéliales, qui tapissent les vaisseaux sanguins. Quand certaines versions de VESA1a sont exprimées, les parasites peuvent mieux s'accrocher.

Recherche sur la babésiose bovine

Les scientifiques étudient comment mieux comprendre cette maladie en examinant de près les globules rouges infectés et comment ils interagissent avec les cellules des vaisseaux sanguins. Ils ont créé différentes souches de parasites avec diverses capacités à s'attacher à ces cellules pour voir comment les protéines fonctionnent.

En analysant le matériel génétique de ces différentes souches de parasites, les chercheurs ont découvert que VESA1a varie dans différents clones des parasites, tandis que VESA1b semble rester similaire entre les souches. Cela suggère que VESA1a est le principal facteur déterminant la capacité des parasites à se fixer aux cellules des vaisseaux sanguins.

Expériences menées

Les chercheurs ont mené des expériences où ils ont pris le gène qui produit VESA1a d'une souche à forte adhérence et l'ont inséré dans une souche à faible adhérence. Les parasites modifiés ont montré une meilleure capacité à se fixer aux cellules des vaisseaux sanguins, confirmant que VESA1a joue un rôle crucial dans ce processus.

En utilisant des techniques spécialisées, les chercheurs ont pu confirmer que la nouvelle version de VESA1a était produite dans les parasites génétiquement altérés. Ils ont également observé comment ces protéines étaient disposées à la surface des globules rouges et ont trouvé des motifs qui correspondaient à ce qui serait attendu pour une adhérence efficace.

Comprendre les gènes

Pour étudier comment ces gènes se comportent, les chercheurs ont utilisé des techniques de séquençage avancées pour analyser l'ensemble du génome des souches de parasites. Ils ont pu identifier des régions spécifiques du génome où les gènes VESA1 étaient actifs pendant l'infection.

Ils ont découvert que la zone principale d'activité génétique, connue sous le nom de Locus de Transcription Active (LAT), est l'endroit où ces variations de VESA1a se produisent. Ce site permet aux parasites de changer et de produire différentes versions de VESA1a, les aidant à échapper au système immunitaire.

Implications de la recherche

Les résultats de la recherche suggèrent que VESA1a pourrait non seulement aider à attacher les parasites aux parois des vaisseaux sanguins, mais aussi les cacher du système immunitaire. Comprendre cela pourrait mener à de meilleurs traitements et mesures préventives contre la babésiose bovine.

Similitudes avec d'autres maladies

La babésiose cérébrale causée par B. bovis a des similitudes avec le paludisme cérébral causé par Plasmodium falciparum, le parasite responsable du paludisme chez les humains. Les deux maladies impliquent les globules rouges infectés qui collent aux parois des vaisseaux sanguins, entraînant de graves problèmes de santé.

Dans le paludisme, une autre protéine appelée PfEMP1 a une fonction similaire à VESA1 dans la babésiose bovine. Elle permet au parasite du paludisme de se fixer aux cellules des vaisseaux sanguins et d'échapper au système immunitaire. Savoir comment ces protéines fonctionnent dans différentes maladies parasitaires peut être précieux pour développer des traitements.

Directions futures

Les prochaines recherches se concentrent sur l'identification des récepteurs spécifiques sur les cellules des vaisseaux sanguins qui interagissent avec VESA1a. Comprendre cette interaction est important pour développer des traitements capables d'interrompre la capacité de ces parasites à se fixer efficacement.

De plus, l'utilisation de nouvelles techniques d'imagerie aidera les scientifiques à obtenir une image plus claire de la façon dont ces protéines fonctionnent ensemble à un niveau microscopique. Cela pourrait conduire à des découvertes sur la structure et la fonction des protéines impliquées dans la maladie.

Conclusion

La babésiose bovine est une maladie significative chez les bovins, et comprendre comment elle fonctionne à un niveau moléculaire peut aider à améliorer la santé animale et la productivité de l'industrie du bétail. La recherche continue sur les interactions entre ces parasites et le système immunitaire de l'hôte sera cruciale pour trouver des traitements efficaces et des méthodes de prévention.

En étudiant les caractéristiques uniques de ces parasites, les scientifiques peuvent développer des stratégies qui pourraient finalement mener à de meilleures façons de combattre cette maladie, au bénéfice des agriculteurs et de l'industrie du bétail dans son ensemble.

Source originale

Titre: ves1α genes expression is the major determinant of Babesia bovis-infected erythrocytes cytoadhesion to endothelial cells

Résumé: Babesia bovis causes the most pathogenic form of babesiosis in cattle, resulting in high mortality in naive adults. This parasite invades red blood cells (RBCs) within the bovine hosts where they multiply and produce clinical disease. Babesia bovis exports numerous proteins into invaded RBCs changing its properties. Thus, the infected RBCs (iRBCs) are capable to cytoadhere in the microvasculature of internal organs and brain, leading to respiratory distress, neurologic signs, and mortality. Variant Erythrocyte Surface Antigen 1 (VESA1) is one of those exported proteins by B. bovis which represents a major virulence factor due to its central role in immune evasion by antigenic variation and intravascular parasite sequestration. VESA1 is a heterodimer protein encoded by ves1 and ves1{beta} multigene family and localized on the ridges, the focal point for cytoadhesion. To gain further insights into the molecular mechanisms of cytoadhesion of B. bovis, we panned the parasites with bovine brain microvasculature endothelial cells, which resulted in obtaining several clones with different cytoadherence abilities. The transcriptome analysis of 2 high and 2 low cytoadherent clones revealed that ves1 sequences were diversified, likely resulting from genomic recombination. On the other hand, ves1{beta} sequences were almost identical among these 4 clones. Insertion and expression of ves1 of a clone with high binding into ef-1 locus of a low binging clone increased cytoadherence confirming the role of ves1 suggested by our transcriptome data. Whole genome sequencing of cytoadherent clones revealed active locus of ves1 on chromosome 2. These results suggest that VESA1a proteins encoded by ves1 genes determine the cytoadherence specificity and/or cytoadherence strength of B. bovis and they are in the active site for recombination. Author summaryBabesia bovis is an apicomplexan intraerythrocytic protozoan parasite which causes the most pathogenic form of babesiosis in cattle. This pathogenicity is the result of parasite multiplication and cytoadherence of infected red blood cells (iRBCs) in the microvasculature of brain and internal organs and is mediated by B. bovis surface exposed ligand, Variant Erythrocyte Surface Antigen 1 (VESA1). Here using parasite panning assay, transcriptomics, and genetic tools, we showed that VESA1a is the main determinant of B. bovis cytoadhesion. VESA1 are large hypervariable proteins (>100kDa) consisting of VESA1a and VESA1b subunits encoded by ves1 and ves1{beta} multigene family. Panning B. bovis with bovine brain endothelial cells resulted in obtaining cytoadherent parasite clones with different binding abilities. Comparative transcriptome analysis revealed diversification of ves1 sequences. Insertion and expression of ves1 of a clone with high-binding ability in the genome of a low-binding clone increased cytoadherence confirming the role of ves1. Mapping RNA-seq on the genome of cytoadherent clones revealed the locus of active transcription and this locus was suggested to be the active site for recombination which promoted the production of variants of ves1 with different binding abilities. Altogether, our results provide new insights into B. bovis cytoadhesion and VESA1 biology.

Auteurs: Hassan Hakimi, J. Yamagishi, M. Sakaguchi, G. G. Verocai, S.-i. Kawazu, M. Asada

Dernière mise à jour: 2024-09-12 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612601

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.12.612601.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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