Percée dans la recherche sur le paludisme
Publié par Adrien le 19/11/2019 à 08:00
Source: Université de Genève
Un consortium international, dont l'UNIGE, a pour la première fois étudié de manière systématique le génome du parasite Plasmodium, responsable du paludisme, ouvrant la voie au développement de nouveaux traitements.


© UniBe

Malgré les avancées scientifiques et médicales, plus de 400'000 personnes dans le monde (Le mot monde peut désigner :) meurent encore 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.) 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 Plasmodium, propagée...), une maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) transmise par la piqûre de moustiques infectés par le parasite Plasmodium. Le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus...) du parasite est relativement petit, contenant environ 5'000 gènes et, contrairement aux cellules humaines, celui-ci ne possède qu'une seule copie de chaque gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut également...). Le retrait de l'un de ses gènes conduit ainsi immédiatement à une modification de son phénotype.

Un consortium international, dirigé par les professeurs Volker Heussler de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre...) cellulaire (ICB) de 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...) de Berne et Oliver Billker de l'Institut Sanger en Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de l'Europe continentale. Elle représente la majorité du territoire du Royaume-Uni. En son acception...) (récemment établi en Suède), en collaboration avec la professeure Dominique Soldati-Favre, au Département de microbiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).) et médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et...) moléculaire de la Faculté de médecine de l'UNIGE, a tiré profit de cette particularité. Pour la première fois, les chercheurs ont mené une étude de délétion de gènes à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme « grande...) chez le Plasmodium: en retirant individuellement plus de 1'300 gènes et et en observant les effets de ces modifications durant le cycle de vie (La vie est le nom donné :) complet du parasite, ils ont pu identifier de nombreuses nouvelles cibles chez le pathogène (Le terme pathogène (du grec παθογ?νεια ! « naissance de la douleur ») signifie :...). L'étude a été publié dans la revue Cell.

Le "Barcode sequencing" accélère la recherche de plusieurs décennies

Les chercheurs ont utilisé un modèle murin du paludisme établi à l'Institut de Biologie cellulaire (ICB) de l'Université de Berne. Chacun des 1'300 gènes du parasite a été remplacé par un barcode (une courte séquence d'ADN spécifique et unique pour chaque gène), afin d'analyser comment l'élimination des gènes affecte le parasite. L'utilisation de ces barcodes spécifiques et uniques permet d'étudier simultanément de nombreux parasites à travers le cycle de vie du Plasmodium, réduisant considérablement des décennies de travail sur des gènes individuels. Après trois ans de recherche, le consortium international a réussi à cribler de manière systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes...) le génome du parasite à tous les stades de son cycle de vie. "L'étude à grande échelle, réalisée conjointement avec l'Institut Sanger, nous a permis d'identifier des centaines de cibles, en particulier celles impliquées dans 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...) du parasite", note Rebecca Stanway, l'une des principales auteures de cette étude.

Des modèles mathématiques pour prédire les résultats expérimentaux

Afin d'analyser de manière systématique les nombreux gènes métaboliques identifiés, les chercheurs bernois se sont associés aux professeurs Vassily Hatzimanikatis de l'EPFL à Lausanne et Dominique Soldati-Favre de la Faculté de médecine de l'Université de Genève pour former le consortium "MalarX", soutenu par le FNS. En utilisant les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) du génome du Plasmodium, le groupe de l'EPFL a construit des modèles mathématiques démontrant les voies métaboliques essentielles à la survie du parasite. "Grâce à ces modèles, il est maintenant possible de prédire quels gènes, jusqu'alors inexplorés, sont vitaux pour le parasite et donc considérés comme des cibles thérapeutiques dans la lutte contre le paludisme", ajoute Anush Chiappino-Pepe, experte en modélisation à l'EPFL.

Certaines de ces prédictions ont été ensuite confirmées expérimentalement par les chercheurs bernois en étroite collaboration avec le groupe du professeur Chris Janse de l'Université de Leiden aux Pays-Bas. "L'étude du génome du parasite à grande échelle combinée avec les modèles mathématiques représentent une percée dans la recherche sur le paludisme", détaille la Dre Magali Roques de l'équipe bernoise. "Nos résultats soutiendront de nombreux chercheurs sur le paludisme dans le monde entier. Ils peuvent maintenant se concentrer sur les gènes essentiels du parasite et développer des médicaments et des vaccins efficaces contre ses différents stades du cycle de vie", ajoute Ellen Bushell, une ancienne scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) de l'Institut Sanger.

Succès grâce à une infrastructure de pointe et une coopération internationale

Selon Volker Heussler, cette approche de recherche n'a été possible que grâce à la combinaison (Une combinaison peut être :) des larges capacités de séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides d'un acide nucléique comme...) et de clonage (Le clonage désigne principalement deux processus. C'est d'une part la multiplication naturelle ou artificielle à l'identique d'un être vivant c'est-à-dire avec conservation exacte du même génome...) de l'Institut Sanger, couplé à l'infrastructure de l'ICB à Berne, où le cycle de vie complet du parasite est établi. De plus, l'ICB dispose d'une gamme exceptionnelle de microscopes à hautes performances qui permettent une recherche de haut niveau sur les différents stades du cycle de vie du parasite. Grâce à cette excellente infrastructure, le laboratoire de Volker Heussler a déjà publié de nombreuses études internationalement reconnues sur la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) précoce de l'infection parasitaire.

22 scientifiques internationaux, incluant les domaines de la biologie moléculaire, de la parasitologie, ainsi que de la statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de...) et de la modélisation mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures et les...), ont participé à ce criblage de suppression de gènes à grande échelle. "Cela illustre les efforts déployés pour réaliser cette étude, analyser les données et modéliser les résultats expérimentaux afin de pouvoir en tirer des conclusions significatives", conclut Volker Heussler.
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