Trouver une aiguille dans une botte de foin : la lutte contre l'infection à P. falciparum à faible densité

Finding a needle in a haystack; tackling low density P. falciparum infection

• Auteur / Autrice : Prince Nyarko
• Direction : Antoine Claessens, Jose-Juan Lopez-rubio
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPHI - Laboratory of Pathogens and Host Immunity
• Jury : Président / Présidente : Lars Hviid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alfred CORTéS, Sandrine Marquet, Antoine Claessens
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alfred CORTéS, Lars Hviid

Mots clés

Mots clés libres

Variation antigénique

Transcriptomique

Génomique

Bioinformatique

Plasmodium

Paludisme

Antigenic variation

Transcriptomics

Genomics

Bioinformatics

Plasmodium

Malaria

Résumé

Le paludisme continue de ravager une grande partie de la population mondiale. Les efforts soutenus déployés au fil des ans ont permis d'enregistrer des succès, mais ont largement marqué le pas, voire se sont inversés ces derniers temps. Si l'accès aux efforts d'intervention peut jouer un rôle, les stratégies d'adaptation des parasites et des vecteurs, telles que la chimiorésistance, sont des éléments essentiels. Néanmoins, les infections asymptomatiques, qui passent inaperçues et servent de réservoirs de transmission, sont peut-être un facteur silencieux. La caractérisation moléculaire de ces infections pourrait fournir des informations précieuses. Cependant, la faible biomasse parasitaire généralement associée à ces infections rend difficile une caractérisation moléculaire complète. Pour relever ce défi, cette thèse explore différentes approches et leur faisabilité pour une application à des infections parasitémiques extrêmement faibles. Les parasites provenant de volontaires symptomatiques, asymptomatiques chroniques et CHMI de Gambie ont été profilés dans cette étude. Différentes procédures expérimentales ont été optimisées pour la caractérisation transcriptomique et génomique des infections à faible densité. L'enrichissement enzymatique des érythrocytes infectés directement à partir de sang veineux non cultivé et son application ultérieure pour le tri cellulaire et le profilage transcriptionnel dans une approche pseudo-bulk à faible débit sont décrits, avec son application aux parasites CHMI montrant que les principaux gènes différentiellement exprimés entre les volontaires hautement et faiblement immunisés étaient ceux codant pour les ASV. Les isolats de terrain ont également fait l'objet d'un profilage transcriptionnel par séquençage du transcriptome entier et séquençage DBLα-tag pour les gènes var. Les génomes entiers de cellules uniques ont été amplifiés et séquencés avec succès pour l'analyse des mutations et des variantes structurelles. En outre, les parasites ont été adaptés avec succès à des cultures in vitro, clonés et des génomes de référence spécifiques aux allèles ont été assemblés par séquençage à longue lecture PacBio. Cette étude présente une procédure réalisable qui peut être affinée à l'avenir pour la caractérisation complète des infections chroniques asymptomatiques à faible densité.

Malaria continues to ravage large proportions of the world’s population. Sustained efforts over the years have chalked successes, but have largely stalled, if not reversing in recent times. While access to interventional efforts may play a role, parasite and vector adaptation strategies such as chemo-resistance are vital components. Notwithstanding, perhaps a silent contributor is asymptomatic infections which go unnoticed, serving as reservoirs for transmission. Valuable information could be garnered from the molecular characterisation of such infections. However, the low parasite biomass usually associated with such infections makes it difficult for comprehensive molecular characterisation. To address this challenge, this thesis explores various approaches and their feasibility for application to extremely low parasitaemic infections. Parasites derived from field symptomatic, chronic asymptomatic and CHMI volunteers from the Gambia were profiled in this study. Different experimental procedures were optimised for transcriptomic and genomic characterisation of low-density infections. Enzymatic enrichment of infected erythrocytes directly from uncultured venous blood and its subsequent application for cell sorting and transcriptional profiling in a low-input pseudo-bulk approach is described, with its application to CHMI parasites showing that, the main differentially expressed genes between high and low immune volunteers were those coding for VSAs. Field isolates were also transcriptionally profiled both by whole transcriptome sequencing and DBLα-tag sequencing for var genes. Single cell whole genomes were successfully amplified and sequenced for mutational and structural variant analysis. Furthermore, parasites were successfully adapted to in vitro cultures, cloned and allele-specific reference genomes assembled by PacBio long read sequencing. This study presents a workable procedure that can be fine-tuned in future for comprehensive characterisation of low density, chronic asymptomatic infections.