Pour être transmis à un hôte vertébré
et ainsi assurer leur cycle, les parasites du paludisme doivent se reproduire
efficacement. La fécondation des parasites a lieu chez le moustique
tandis que le passage du stade asexué au stade sexué (gamétocytes)
se fait chez l'hôte vertébré (homme ou animal).
Richard PAUL et Anna RAIBAUD, dans le Laboratoire de Biochimie et Biologie
Moléculaire des Insectes, dirigé par Paul BREY, à l'Institut
Pasteur, en collaboration avec Timothy COULSON, de l'Institut de Zoologie
de Londres, viennent d'élucider un des mécanismes du déterminisme
sexuel des parasites du paludisme.
Au cours de l'anémie provoquée par l'infection, la fabrication
de globules rouges (érythropoïèse) se déclenche
en même temps que l'augmentation de la réponse immunitaire.
Les scientifiques ont montré que lorsque le système immunitaire
de l'hôte menace l'efficacité de leur reproduction, les parasites
utilisent l'érythropoïèse comme un signal pour en contourner
les effets : ils vont modifier le sexe ratio des gamétocytes mâles
et femelles afin de préserver les conditions optimales pour leur
reproduction.
Ces travaux seront publiés dans la revue " Science " du 7 janvier 2000*.
Les parasites du paludisme sont transmis de l'hôte vertébré au moustique au stade sexué (gamétocytes) quand le moustique femelle prend son repas de sang. Chez le moustique, un gamétocyte mâle donne jusqu'à huit gamètes (équivalent des spermatozoïdes); un gamétocyte femelle ne produit qu'un seul gamète (équivalent de l'ovule) qui sera fécondé par un unique gamète mâle. Dans toutes les espèces de parasites du paludisme, le sexe ratio est toujours en faveur des gamétocytes femelles. Le sexe des gamétocytes n'est pas déterminé par les chromosomes sexuels. Une seule cellule peut produire à la fois des gamétocytes mâles et femelles. Comment est déterminé le sexe des parasites ?
Pour répondre à cette question les scientifiques ont utilisé
comme modèle le parasite du paludisme des oiseaux, Plasmodium
gallinaceum. Ils ont examiné, chez le poulet, le sexe ratio des
gamétocytes du parasite pendant toute la durée de l'infection
: s'il y a bien davantage de gamétocytes femelles au tout début
de l'infection (jusqu'à huit fois plus que de gamétocytes
mâles), le sexe ratio se modifie progressivement au cours de l'infection
et les gamétocytes mâles sont finalement presque aussi nombreux
que les femelles au moment du pic de la parasitémie, quand les conditions
deviennent défavorables au parasite. Au moment où la réponse
immunitaire de l'hôte est accompagnée par une intense activité
érythropoïétique ( formation de globules rouges ou réticulocytes)
, le sexe ratio s'équilibre. Il y a donc une forte corrélation
entre la présence de ces jeunes globules rouges et le sexe ratio
des gamétocytes.
Pour vérifier le rôle direct de l'activité érythropoïétique
de l'hôte sur la modification du sexe ratio des gamétocytes,
les chercheurs ont induit la formation de globules rouges (érythropoïèse)
chez le poulet au tout début de l'infection, avant l'apparition normale
des réticulocytes et avant le développement d'une réponse
immunitaire. Ils ont démontré que la formation des globules
rouges modifie considérablement le sexe ratio en faveur des gamétocytes
mâles. Dans ce cas, en intervenant au tout début de l'infection,
la modification du sexe ratio a conduit à un excès de gamétocytes
mâles, réduisant le taux d'infection du moustique et donc l'
efficacité de la reproduction.
Dans les conditions naturelles, le sexe ratio est le résultat d'une adaptation : quand le parasite se sent menacé par le système immunitaire de l'hôte, il équilibre le nombre de gamétocytes mâles et femelles pour optimiser sa reproduction.
Chez les mammifères, la formation des globules rouges se produit, en général, trois à quatre jours après une élévation de l'hormone érythropoiétine (EPO) dans le plasma. En injectant de l'EPO recombinante à des souris infectées avec Plasmodium vinckei, les scientifiques ont observé une modification significative du sexe ratio avec un rééquilibrage des gamétocytes mâles/femelles.
Ces résultats démontrent que le sexe des parasites du paludisme est déterminé, au moins en partie, par les signaux hormonaux de l'hôte vertébré. Les parasites utilisent ces signaux pour déterminer leur sexe ratio optimal afin de préserver les conditions les plus favorables à leur reproduction et à leur transmission.
En démontrant que les mécanismes de la détermination du sexe des parasites du paludisme sont le résultat d'une adaptation à l'environnement, les scientifiques ouvrent une voie totalement nouvelle de recherche qui pourrait notamment apporter des données pour l'épidémiologie de la transmission du paludisme chez l'homme.
"Sex Determination in Malaria Parasites", Science, 7 janvier 2000
Richard E. L. PAUL 1, Timothy N. COULSON 2, Anna RAIBAUD 1, Paul T. BREY1
1 Laboratoire Biochimie et Biologie Moléculaire
des Parasites, Institut Pasteur, Paris
2 Institut de Zoologie, Londres
- Richard PAUL, tél : 01 40 61 36 28
- Paul BREY, tél : 01 45 68 82 53