Comment le parasite s'adapte à la nutrition de son hôte

Publié par Isabelle le 03/04/2020 à 14:00
Source: CNRS INSB

© Cyrille Botté
Existe-t-il un lien entre notre état de santé et notre alimentation et la propagation de maladies infectieuses et chroniques dues à des agents parasitaires présents dans notre organisme ? Dans cet article paru dans la revue Cell reports, les scientifiques montrent comment des parasites intracellulaires de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon, tandis que...) responsables de la toxoplasmose (La toxoplasmose est une infection parasitaire dont l'agent est le protozoaire Toxoplasma gondii. Le parasite infecte le plus souvent des animaux à sang chaud, y compris...) et du paludisme (Le paludisme (du latin paludis, « marais »), aussi appelé malaria (de l'italien mal'aria, « mauvais air »), est une maladie infectieuse due à un parasite du genre...) sont capables de ressentir l'état nutritionnel de leur hôte pour mettre en place un programme métabolique unique assurant leur survie. Ces travaux apportent un éclairage nouveau dans la compréhension de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) métabolique entre ces pathogènes et leurs hôtes humains.

Les parasites Apicomplexa sont des organismes unicellulaires responsables de maladies infectieuses et chroniques graves chez l'homme, notamment la toxoplasmose et le paludisme (causé par Plasmodium falciparum). Les parasites responsables de ces deux maladies infectent plusieurs centaines de millions de personnes chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) et causent la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des étoiles). Chez...) de près d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de milliers.) d'entre elles (enfants et patients immuno-déprimés pour la plupart). L'absence de vaccin efficace et l'émergence de souches parasitaires résistantes aux traitements actuels soulignent l'urgence à identifier de nouvelles cibles pour le développement de médicaments innovants. Le renouvellement de notre arsenal thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) dépend d'une meilleure compréhension des interactions métaboliques entre ces parasites et notre organisme.

Les parasites doivent envahir une cellule hôte afin de s'y propager, y survivre et donc causer la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.). Au cours de leur développement intracellulaire, les parasites ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) de grandes quantités de nutriments et de lipides afin de pouvoir se propager. Ces nutriments sont acquis d'une part, par le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des exemples...) des ressources nutritives de l'hôte (cellule) et d'autre part par la fabrication de lipides émanant d'un compartiment végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon l'origine étymologique du terme,...) (apicoplaste) propre au parasite. Cependant, il n'existait aucune donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un...) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche...) sur le rôle des chacune de ces voies d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) des nutriments par le parasite.


Figure: Modèle d'interaction métabolique entre les parasites apicomplexa (paludisme/toxoplasmose) et leur hôte en fonction du statut nutritionnel de la cellule humaine. A gauche, dans le cas d'un environnement nutritionnel riche (cadre orange) chez le patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) sain (en rose la cellule hôte humaine), le parasite (au centre, en blanc) peut utiliser massivement les ressources nutritionnelles de son hôte pour se diviser et survivre. A droite, dans le cas d'un environnement nutritionnel pauvre (cadre bleu) / patient affaibli en sous-nutrition, le parasite le ressent et procède à d'importantes modifications adaptatives:
(1) le parasite augmente ses capacités de synthèse lipidiques via sa "facette végétale" (en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est...) dans le parasite, apicoplaste, compartiment d'origine végétale et spécifique au parasite),
(2) il modifie profondément la cellule humaine afin que celle-ci génère plus de matériel nutritionnel uniquement pour le parasite.
© Cyrille Botté

Au sein d'un Laboratoire International Associé avec l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) de Melbourne, les chercheurs démontrent que le parasite est capable de ressentir l'état nutritionnel de l'hôte pour réguler ses voies d'acquisition nutritives. Le parasite “ressent” l'état de santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) de nutriments disponibles chez l'humain et modifie son comportement métabolique pour obtenir ce dont il a besoin pour se propager. Par des approches métabolomiques et lipidomiques2 in vitro, les chercheurs mettent en évidence que, lorsque les ressources nutritives de l'hôte viennent à manquer, le parasite met en place deux réponses métaboliques simultanées afin obtenir les ressources nécessaires à sa survie: 1°) il accélère ses capacités à fabriquer des lipides via l'apicoplaste, rendant cette voie essentielle dans ces conditions chez Plasmodium falciparum et 2°) il modifie profondément le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un processus...) de la cellule hôte humaine afin de générer du matériel nutritif et lipidique qu'il peut ensuite s'approprier pour ses propres besoins.

Cette étude met en avant des capacités jusqu'alors inconnues du parasite à sentir, s'adapter et utiliser au mieux le contenu nutritif de son hôte humain. De plus, ces résultats pointent deux nouvelles voies métaboliques essentielles au parasite, l'apicoplaste, son “talon d'Achille végétale” et le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) et la modification de sa cellule hôte. Cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques contre la toxoplasmose et la malaria ciblant uniquement le parasite et ce potentiellement quand les patients sont affaiblis et / ou en carence nutritives.

Pour en savoir plus:
Division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction...) and Adaptation to Host Environment of Apicomplexan Parasites Depend on Apicoplast Lipid Metabolic Plasticity and Host Organelle Remodeling.
Amiar S, Katris NJ, Berry L, Dass S, Duley S, Arnold CS, Shears MJ, Brunet C, Touquet B, McFadden GI, Yamaryo-Botté Y, Botté CY.
Cell Rep. 2020 Mar 17;30(11):3778-3792.e9. doi: 10.1016/j.celrep.2020.02.072.

Laboratoire
Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) pour l'Avancée des Biosciences (IAB) - (CNRS/Inserm/UGA)
Site santé - Allée des Alpes 38700 La Tronche.

Contact:
- Cyrille Botté - Institut pour l'Avancée des Biosciences (IAB) - CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Inserm / Université Grenoble Alpes
cyrille.botte at univ-grenoble-alpes.fr
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