L'impact de l'immunité sur la sévérité du paludisme
Des recherches montrent comment l'immunité déjà présente influence les résultats des infections à la malaria.
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Le paludisme, c'est une maladie grave causée par un parasite appelé Plasmodium, qui infecte les globules rouges chez les humains. Il y a plusieurs types de Plasmodium qui peuvent provoquer le paludisme, mais celui qui est le plus dangereux, c'est Plasmodium falciparum. Ce type particulier change la surface des globules rouges infectés, rendant plus difficile la détection et l'élimination par le système immunitaire.
Processus d'infection
Quand P. falciparum infecte une personne, il entre dans les globules rouges et commence à se développer et à se répliquer. Au fur et à mesure de son développement, les cellules infectées changent de manière à pouvoir s'accrocher aux petits vaisseaux sanguins. Ce processus aide le parasite à éviter d'être éliminé par la rate, qui filtre le sang. Mais ce collage peut aussi provoquer des obstructions dans les vaisseaux sanguins et entraîner une inflammation, rendant les symptômes du paludisme plus graves.
Protéines de surface et réponses immunitaires
La surface des globules rouges infectés est modifiée par des protéines appelées Antigènes de Surface Variants (VSA). L'une des plus importantes s'appelle PfEMP1. Le corps reconnaît différentes formes de PfEMP1 grâce à un grand nombre de variations dans les gènes qui les produisent. Chaque souche de P. falciparum a un ensemble unique de ces gènes, fournissant un large éventail de variations possibles dans le monde.
L'expression de ces gènes var est soigneusement régulée, ce qui signifie qu'à un moment donné, seul un type de gène var est actif tandis que les autres sont silencieux. Quand le parasite infecte une personne, il peut changer de gènes var au fil du temps, ce qui lui permet d'échapper à la réponse immunitaire développée contre lui.
Impact de l'immunité préexistante
La réponse immunitaire au paludisme est complexe. Les gens qui ont déjà eu le paludisme développent souvent un certain niveau d'immunité, ce qui les aide à contrôler les infections futures. Ces personnes, souvent appelées "sero-high", peuvent reconnaître un plus large éventail de variantes de PfEMP1 et réagir plus efficacement à l'infection. En revanche, les individus "sero-low" peuvent ressentir des symptômes plus graves car leur immunité est moins développée.
Pendant l'infection, les personnes sero-low ont tendance à exprimer une plus grande variété de gènes var, tandis que les personnes sero-high montrent plus de cohérence et moins de diversité dans les gènes qu'elles expriment. Cette différence peut entraîner des résultats distincts en termes de symptômes et de gravité de la maladie.
Résultats d'études sur l'expression des gènes var
Les recherches montrent que lorsque des individus infectés par le paludisme sont étudiés, des différences significatives apparaissent dans l'expression des gènes var selon leur immunité préalable à la maladie. Dans des essais où des volontaires ont été infectés par P. falciparum, ceux ayant des niveaux d'Anticorps plus élevés contre certains fragments de PfEMP1 ont montré une infection mieux contrôlée.
L'étude a évalué des échantillons de sang prélevés sur des volontaires à différents moments après l'infection. Elle a constaté que ceux avec une immunité préexistante géraient mieux l'infection, affichant des symptômes moins graves et des niveaux plus bas du parasite dans leur sang par rapport à ceux sans cette immunité. De plus, la variété des gènes var exprimés chez ces individus était plus faible, suggérant que leurs systèmes immunitaires étaient plus efficaces pour cibler le parasite.
Rôle des anticorps immunitaires
Le système immunitaire produit des anticorps pour reconnaître et cibler les protéines PfEMP1. Les individus avec des niveaux plus élevés d'anticorps spécifiques avaient tendance à mieux contrôler l'infection. De plus, l'étendue de la réponse des anticorps-c'est-à-dire combien de protéines PfEMP1 différentes le corps pouvait reconnaître-était liée à de meilleurs résultats.
Pendant les études, l'augmentation des niveaux d'anticorps contre les domaines de PfEMP1 était marquée chez ceux qui n'avaient pas été exposés au paludisme auparavant (individus sero-low). Ils ont montré une augmentation significative des anticorps après avoir été infectés, prouvant que leurs systèmes immunitaires apprenaient à reconnaître et à combattre le parasite.
Mécanismes de sélection virale
Les parasites du paludisme peuvent changer leurs protéines de surface pour éviter d'être ciblés par le système immunitaire. Ce changement s'appelle "changement intrinsèque", permettant au parasite de s'adapter rapidement. En plus de changer, P. falciparum peut modifier la proportion de gènes qu'il exprime en fonction de la pression de sélection du système immunitaire.
Chez les individus avec des réponses immunitaires robustes, certaines variantes de PfEMP1 sont éliminées plus rapidement. En revanche, les parasites chez ceux avec moins d'immunité peuvent exprimer une gamme plus large de gènes var, rendant plus difficile la tâche du système immunitaire.
Études in-vitro et résultats
Dans des études en laboratoire, les chercheurs ont cultivé des échantillons de parasites provenant à la fois d'individus sero-high et sero-low. Ils ont observé comment l'expression des gènes var changeait au fil du temps en l'absence de pression immunitaire. Les résultats ont montré que les échantillons des individus sero-low atteignaient relativement rapidement un état stable, exprimant une diversité de gènes var. En revanche, les échantillons des individus sero-high montraient plus de variabilité, prenant plus de temps pour se stabiliser dans un modèle d'expression cohérent.
Ces observations suggèrent que les individus avec des réponses immunitaires fortes peuvent connaître plus de fluctuations dans l'expression des gènes var. Cette variabilité indique que le système immunitaire s'ajuste continuellement pour combattre l'infection.
Conclusion
Les résultats des études sur les infections par P. falciparum soulignent l'importance de l'immunité préexistante dans la détermination des résultats des infections au paludisme. Ceux avec des réponses immunitaires plus robustes sont mieux équipés pour gérer la maladie, montrant des symptômes moins graves et une infection mieux contrôlée.
La capacité du parasite à passer d'un gène var à l'autre complique l'interaction avec le système immunitaire, lui permettant de prospérer même chez des individus ayant un certain niveau d'immunité. La recherche continue vise à mieux comprendre ces interactions complexes, ce qui pourrait finalement conduire à des traitements et des vaccins plus efficaces contre le paludisme.
Comprendre ces mécanismes contribue à la connaissance globale de la pathogénie du paludisme et au développement de stratégies pour lutter contre cette maladie dévastatrice.
Titre: Diverse and weakly immunogenic var gene expression facilitates malaria infection
Résumé: Plasmodium falciparum is believed to escape immunity via antigenic variation, mediated in part by 60 var genes. These genes undergo mutually exclusive expression and encode the PfEMP1 surface antigen. The frequency of var switching and the immunogenicity of each expressed PfEMP1 remain unclear. To this end, we carried out a Controlled Human Malaria Infection (CHMI) study with 19 adult African volunteers in The Gambia to gain insight into the effect of naturally acquired immunity on the expressed var gene repertoire during early phase of an infection. Our findings demonstrated a strong correlation between the diversity of var expression, quantified through entropy, and infection outcome. Low-immunity individuals were characterised by high var entropy profiles, higher parasitaemia, and lower sero-recognised PfEMP1 domains compared to high-immunity individuals. For the first time we recorded the probability of var gene switching in vitro and of turnover in vivo, enabling us to estimate both intrinsic switching and negative-selection effects. These processes are rapid, resulting in estimated turnover/switching probabilities of 69% - 97% and 7% - 57% per generation, in vivo and in vitro, respectively. Var (PfEMP1) expression triggered time-dependent humoral immune responses in low immunity individuals, with many PfEMP1 domains remaining weakly immunogenic. We conclude that the role of intrinsic var switching is to reset and maintain a diverse var repertoire. The high var switching rates and weak PfEMP1 immunogenicity benefit parasite survival during the CHMI.
Auteurs: Antoine Claessens, I. Bhardwaj, P. B. Nyarko, A. B. Ashn, C. Cohen, S. Ceesay, J. Achan, E. Dabira, R. Nakajima, A. Jain, O. Taghavian, A. Jasinskas, P. L. Felgner, U. D'Alessandro, T. Bousema, M. Travassos, O. Radulescu
Dernière mise à jour: 2024-01-02 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.27.23300577
Source PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.27.23300577.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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