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S'attaquer au défi des nématodes parasites

La recherche étudie la résistance chez les parasites et explore des stratégies de traitement efficaces.

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Résistance aux nématodesRésistance aux nématodes: Une menace croissanteles nématodes.de la résistance aux médicaments chezDes recherches montrent les complexités
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Les nématodes parasites sont de petits vers qui peuvent causer de gros problèmes de santé chez les humains et les animaux. Ils sont super communs et peuvent entraîner des problèmes de santé importants et des pertes économiques, touchant des millions de personnes dans le monde. Pour gérer ces parasites, on utilise souvent des médicaments appelés anthelminthiques, parfois donnés à de gros groupes de gens en même temps.

Mais il y a de plus en plus d'inquiétudes concernant l'efficacité de ces médicaments. Beaucoup de parasites deviennent résistants aux traitements, ce qui veut dire que ça ne marche plus aussi bien qu'avant. Cette résistance est pas seulement chez les humains ; on la voit aussi en médecine vétérinaire. Une utilisation excessive de ces médicaments chez les animaux a mené à la résistance dans plusieurs types de parasites. Ça alerte sur la manière dont ces parasites résistants pourraient se propager aux populations humaines.

Méthodes de traitement

Pour lutter contre cette résistance, on utilise souvent deux stratégies principales. La première est de combiner différents médicaments, en les utilisant en même temps. Ça s'appelle la co-administration. En utilisant des médicaments de différentes classes, ça peut aider à ralentir le développement de la résistance. L'autre stratégie, c'est la rotation des anthelminthiques, qui consiste à changer les médicaments utilisés au fil du temps pour les garder efficaces.

Les deux stratégies ont montré un certain succès, mais elles comportent aussi des risques. Si un mécanisme de résistance est partagé entre deux médicaments différents, ça peut mener à ce qu'on appelle la Résistance croisée. Ça veut dire que si un parasite devient résistant à un médicament, il peut aussi devenir résistant à un autre médicament auquel il n'a jamais été exposé auparavant. Même s'il n'y a pas beaucoup de preuves que la résistance croisée soit courante, le potentiel pour que ça arrive est inquiétant.

Médicaments anthelminthiques courants

L'Albendazole et l'Ivermectine sont deux médicaments anthelminthiques couramment utilisés. Ces médicaments sont essentiels pour traiter les maladies causées par des vers intestinaux et la filariose lymphatique, une condition sérieuse causée par des infections parasitaires. Vu leur importance, comprendre comment les parasites développent une résistance à ces médicaments est crucial.

Étudier la résistance chez ces parasites peut être compliqué. Il y a plein de facteurs en jeu, comme le fait de ne pas avoir accès à tous les stades de vie des parasites ou les difficultés à les cultiver en laboratoire. En plus, les chercheurs disposent de peu d'outils pour étudier ces parasites à un niveau moléculaire.

Pour surmonter ces défis, les chercheurs utilisent souvent un nématode libre appelé Caenorhabditis elegans comme modèle. Cet organisme se développe facilement en laboratoire et peut aider les scientifiques à comprendre comment les médicaments fonctionnent et comment la résistance se développe.

Cibler l'albendazole et l'ivermectine

Des recherches ont montré qu'un gène spécifique appelé ben-1 est une cible clé pour l'albendazole et d'autres médicaments similaires. Des mutations dans ce gène peuvent mener à la résistance. En gros, quand le gène ben-1 ne fonctionne pas bien, ça peut permettre au parasite de survivre malgré la présence du médicament.

Pour l'ivermectine, la situation est un peu différente. Elle agit en affectant certains canaux dans les cellules des nématodes. Ces canaux, appelés GluCls, sont responsables de réguler certains mouvements dans l'organisme. Bien qu'on sache que ces canaux sont importants pour l'efficacité du médicament, la relation exacte entre les canaux et la résistance n'est pas entièrement comprise.

Coûts de la résistance

Résister à ces médicaments peut avoir des coûts pour les nématodes. Dans des études, certaines mutations dans le gène ben-1 ou les gènes GluCl peuvent affecter la façon dont les vers grandissent et se reproduisent. Par exemple, si un ver a une mutation qui lui confère une résistance mais réduit aussi sa capacité à produire des descendants, les avantages de la résistance peuvent être éclipsés par les coûts.

Les chercheurs ont découvert que certaines mutations peuvent mener à de faibles taux de survie quand ils ne sont pas exposés aux médicaments. Par exemple, les vers sans le gène avr-15 peuvent avoir beaucoup de mal quand ils ne sont pas sous pression médicamenteuse. Cette découverte suggère que les mutations conférant une résistance peuvent aussi rendre plus difficile la survie des parasites dans des environnements naturels.

Résultats de la recherche

Dans des études sur C. elegans, différentes souches ont été testées pour voir comment leurs mutations génétiques affectaient leur réponse à l'albendazole et à l'ivermectine. Les expériences se concentraient sur trois traits de forme : à quelle vitesse elles produisaient des descendants, leurs taux de reproduction globaux et leur développement au fil du temps.

Quand ces souches étaient placées sous pression médicamenteuse, il a été constaté que la perte du gène ben-1 offrait un avantage pour survivre à l'exposition à l'albendazole. Fait intéressant, la perte des gènes GluCl n'offrait aucun avantage contre l'albendazole et, en fait, affectait négativement la forme.

D'un autre côté, lorsqu'elles étaient soumises à l'ivermectine, la perte des gènes avr-14 et avr-15 entraînait une amélioration des taux de survie, montrant que ces gènes sont essentiels pour l'efficacité du médicament. Cependant, si les vers perdaient la fonction de plusieurs gènes GluCl en même temps, ils commençaient à montrer une plus grande résistance.

Évaluation de la résistance croisée

Pour évaluer s'il y a une résistance croisée entre l'albendazole et l'ivermectine, les chercheurs ont soigneusement analysé les effets des mutations dans les gènes respectifs. Ils n'ont trouvé aucune preuve qu'une perte du gène ben-1 entraînait une résistance à l'ivermectine. De même, des mutations dans les gènes GluCl n'ont pas conféré de résistance à l'albendazole.

Ces découvertes sont importantes parce qu'elles suggèrent que les mécanismes de résistance pour chaque médicament sont distincts. Ainsi, utiliser les deux médicaments ensemble dans des traitements pourrait ne pas poser de risque de développer une résistance croisée.

Implications plus larges

Comprendre comment la résistance se développe est vital pour des stratégies de traitement efficaces. Avec des parasites résistants devenant de plus en plus courants, les chercheurs insistent sur l'importance d'adopter une approche globale pour étudier les mécanismes de résistance. Cela inclut l'examen de plusieurs gènes, traits et interactions pour comprendre pleinement comment la résistance peut se propager à travers les populations.

Étant donné l'impact sanitaire significatif des infections parasitaires et le potentiel pour que ces infections augmentent à l'échelle mondiale, garantir que des traitements efficaces restent disponibles est une préoccupation urgente. Alors que les scientifiques rassemblent plus de données sur la façon dont la résistance se développe et se propage, ils peuvent aider à informer les stratégies de santé publique et les protocoles de traitement.

Conclusion

Pour résumer, la lutte contre les nématodes parasites nécessite une approche multifacette. Les chercheurs travaillent dur pour comprendre les mécanismes de résistance chez ces organismes. En examinant comment des gènes spécifiques influencent l'efficacité des médicaments anthelminthiques, les scientifiques peuvent mieux prédire comment la résistance pourrait se développer dans les populations humaines et vétérinaires.

Cette recherche continue est cruciale pour s'assurer que des traitements efficaces restent accessibles et puissent continuer à aider ceux touchés par des infections parasitaires. Les aperçus obtenus en étudiant des organismes modèles comme C. elegans joueront un rôle clé dans l'élaboration de futures stratégies pour combattre ces parasites difficiles.

Source originale

Titre: Quantifying the fitness effects of resistance alleles with and without anthelmintic selection pressure using Caenorhabditis elegans

Résumé: Albendazole and ivermectin are the two most commonly co-administered anthelmintic drugs in mass-drug administration programs worldwide. Despite emerging resistance, we do not fully understand the mechanisms of resistance to these drugs nor the consequences of delivering them in combination. Albendazole resistance has primarily been attributed to variation in the drug target, a beta-tubulin gene. Ivermectin targets glutamate-gated chloride channel (GluCl) genes, but it is unknown whether these genes are involved in ivermectin resistance in nature. Using Caenorhabditis elegans, we defined the fitness costs associated with loss of the drug target genes singly or in combinations of the genes that encode GluCl subunits. We quantified the loss-of-function effects on three traits: (i) multi-generational competitive fitness, (ii) fecundity, and (iii) development. In competitive fitness and development assays, we found that a deletion of the beta-tubulin gene ben-1 conferred albendazole resistance, but ivermectin resistance required loss of two GluCl genes (avr-14 and avr-15) or loss of three GluCl genes (avr-14, avr-15, and glc-1). The fecundity assays revealed that loss of ben-1 did not provide any fitness benefit in albendazole and that no GluCl deletion mutants were resistant to ivermectin. Next, we searched for evidence of multi-drug resistance across the three traits. Loss of ben-1 did not confer resistance to ivermectin, nor did loss of any single GluCl subunit or combination confer resistance to albendazole. Finally, we assessed the development of 124 C. elegans wild strains across six benzimidazoles and seven macrocyclic lactones to identify evidence of multi-drug resistance between the two drug classes and found a strong phenotypic correlation within a drug class but not across drug classes. Because each gene affects various aspects of nematode physiology, these results suggest that it is necessary to assess multiple fitness traits to evaluate how each gene contributes to anthelmintic resistance. AUTHOR SUMMARYControl of parasitic nematodes often depends on mass-drug administration (MDA) programs, where combinations of anthelmintics are distributed to at-risk populations. Two commonly co-administered anthelmintic drugs in MDA programs are albendazole and ivermectin, and resistance to both drugs has emerged. Although the mechanism of resistance (MoR) to albendazole has been primarily attributed to variation in a beta-tubulin gene, the MoR to ivermectin remains unknown. Ivermectin acts through pentameric glutamate-gated chloride channels (GluCls). However, it is unclear whether genes that encode GluCls are involved in ivermectin resistance in parasitic nematodes. Using Caenorhabditis elegans, we quantified the fitness costs associated with deletions of the beta-tubulin gene ben-1 and three genes encoding GluCl subunits avr-14, avr-15, and glc-1 on three traits: (i) multi-generational competitive fitness, (ii) fecundity, and (iii) development. We found different anthelmintic responses across strains and traits but no evidence of multi-drug resistance. Our results suggest that multiple traits should be considered to understand resistance comprehensively and that the determination of whether a gene plays a role in anthelmintic resistance depends on the trait measured. Understanding the quantitative effects and fitness-associated costs of each GluCl subunit in C. elegans can help explain the costs of mutations in these subunits in parasites.

Auteurs: Erik C Andersen, A. O. Shaver, I. R. Miller, E. S. Schaye, N. D. Moya, J. B. Collins, J. Wit, A. H. Blanco, F. M. Shao, S. A. Khan, G. Paredes

Dernière mise à jour: 2024-02-06 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.01.578300

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.01.578300.full.pdf

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

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