Détermination des facteurs associés à l'engagement sexuel chez Plasmodium falciparum

Determination of factors associated with sexual commitment rings

• Auteur / Autrice : Christelle Ngou Maffo
• Direction : Isabelle Morlais, Arthur Talman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 23/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Antoine Berry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Morlais, Arthur Talman, Antoine Berry, Catherine Lavazec, Florence Migot-Nabias, Antoine Claessens
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Lavazec, Florence Migot-Nabias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmodium falciparum

Paludisme

Érythrocytes

Mots clés libres

Facteurs environnementaux

Engagement sexuel

Transmission de P. falciparum

Environmental factors

Sexual commitment

Malaria transmission

Résumé

Au cours de son cycle intra-érythrocytaire chez l’Homme, Plasmodium falciparum, l’agent pathogène responsable du paludisme se réplique dans les érythrocytes. Le parasite peut envahir des érythrocytes à différentes étapes de leur maturation et il peut aussi se retrouver chez des hôtes porteurs d’anomalies de l’hémoglobine qui modifient les propriétés de l’érythrocyte. L’impact de cette hétérogénéité des globules rouges sur le développement des stades sexués, seuls stades infectieux pour le vecteur, est particulièrement inexploré.Dans cette thèse, nous avons cherché à caractériser l’effet de l’hétérogénéité de l’environnement érythrocytaire sur l’engagement sexuel du parasite et sur la transmission chez le moustique. Nous avons développé des approches basées sur de nouvelles technologies, dont la transcriptomique en cellule unique, pour rechercher des facteurs associés à l’engagement sexuel à partir d’échantillons de terrain prélevés au Cameroun chez des porteurs asymptomatiques. Au Cameroun, nous avons réalisé des gorgements de moustiques sur sang contenant des gamétocytes issus de porteurs du trait drépanocytaire ou d’une hémoglobine normale pour la mesure de l’infection selon le génotype de l’hôte.Dans un premier temps, nous avons montré que les gamétocytes circulant chez des porteurs du trait drépanocytaire sont plus infectieux pour le vecteur. La prévalence et la charge oocystique des moustiques femelles gorgés sur sang d’individus HbAS sont significativement plus élevées que celles obtenues pour des femelles nourries sur sujets HbAA. Les sujets drépanocytaires contribueraient alors de manière accrue à la transmission du paludisme et ces résultats doivent être pris en compte dans les interventions de prévention afin de mieux protéger ces populations plus à risque de propager le parasite.Dans un second temps, nous avons observé que P. falciparum envahit préférentiellement les érythrocytes jeunes et que la biomasse parasitaire est plus élevée dans les réticulocytes infectés. Nous avons aussi montré que les parasites évoluent plus souvent vers des stades sexuellement engagés dans des érythrocytes plus jeunes, ce qui suggère que la cellule hôte est un des déterminants clés de l’engagement sexuel.Ce travail de thèse apporte des résultats importants pour notre compréhension de la transmission et particulièrement sur les mécanismes mis en jeu par le parasite pour optimiser sa transmission selon l’environnement dans lequel il se développe. Nos résultats vont apporter de nouvelles voies pour le développement de stratégies bloquant la transmission.Mots clés : Engagement sexuel, trait drépanocytaire, préférence des cellules hôtes.

Malaria parasite can encounter heterogenous hosts and different type of host cells. In particular during the intra-erythrocytic cycle the parasite replicates inside an erythrocyte and can encounter different erythrocytes in term of maturation stage or in host carrying haemoglobin variants modifying the red blood cell environment. The impact of this heterogeneity on mosquito-transmissible stages is particularly unexplored. Characterising their effects on both sexual commitment and transmission to mosquitoes is of paramount importance in the fight against malaria. Here we leveraged new technologies including single cell transcriptomics as well as samples collected in naturally infected carriers to understand the impact of RBC heterogeneity on transmission phenotypes.Firstly, we find that sickle cell trait carrier has an enhanced mosquito transmission through both an increase in prevalence of transmission stages and are more infectious to mosquitoes, suggesting they excessively contribute to malaria transmission and should be taken into account in our understanding of the spread of malaria.Secondly, we find that P. falciparum preferentially invades younger erythrocytes and that the biomass of infected reticulocyte is important within an infection. We further show that parasites preferentially commit to sex within younger erythrocytes, suggesting that the host cell is one of the key determinants in environmentally-induced sexual fate determination.Our data show cases the power of combining cutting edge methods with parasites in their natural environment as a source for identifying new and exciting parasite biology. This work has important implication for our understanding of how parasites maximise their transmission in response to a carrying environment and therefore on the spread of malaria and how it may be targeted in transmission blocking interventionsKey words: Sexual commitment, sickle cell trait, host cell preference