Protection de l’intérieur vers l’extérieur des vers parasites contre les défenses de l’hôte

Protection de l'intérieur vers l'extérieur des vers parasites contre les défenses de l'hôte

The big gulp: protection à l'envers des vers parasites contre les défenses de l'hôte

Cette image confocale montre un schistosome femelle juvénile, un ver plat parasite qui infecte des centaines de millions de personnes dans le monde, provoquant la schistosomiase. L’espèce présentée ici, Schistosoma mansoni, vit à l’intérieur des vaisseaux sanguins de l’hôte, où elle absorbe les nutriments qui alimentent sa croissance et sa reproduction. Cet individu est marqué avec une sonde fluorescente qui nous permet de visualiser l’expression des gènes dans l’intestin du parasite. Crédit: Jayhun Lee, Newmark Lab, Morgridge Institute for Research

Une équipe de biologistes du développement du Morgridge Institute for Research a découvert un moyen par lequel les schistosomes, des vers parasites qui infectent plus de 200 millions de personnes dans les climats tropicaux, sont capables de neutraliser le système immunitaire de l’hôte.


Jayhun Lee, boursier postdoctoral Morgridge, et ses collègues ont rapporté dans le numéro d’aujourd’hui de Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS) que la glande œsophagienne du parasite, organe accessoire du tube digestif, intervient dans un mécanisme d’évasion immunitaire essentiel à la survie de l’hôte.

La schistosomiase, maladie tropicale négligée causée par l’infection schistosomique, reste l’une des principales maladies parasitaires affectant les pays en développement, selon l’Organisation mondiale de la santé. Il a un impact particulier sur les enfants, entraînant une anémie, un retard de croissance et des troubles d’apprentissage. Malgré son énorme impact sur la santé humaine et les pertes socio-économiques qui en résultent, elle reste une maladie sous-étudiée et négligée.

Les schistosomes ont un cycle de vie complexe, qui commence dans l’eau douce contaminée par les excréments humains. Les parasites éclosent des œufs libérés par les déchets humains et infectent une espèce spécifique d’escargot. Chez l’escargot, le parasite produit un nombre massif de descendants larvaires, appelés cercaires. Une fois libérées de l’escargot, ces larves à queue fourchue qui nagent rapidement creusent la peau humaine et provoquent une infection.

Après avoir pénétré la peau de l’hôte, les parasites migrent dans les vaisseaux sanguins et se dirigent vers la veine qui alimente le foie. Ici, ils s’associent avec un compagnon et deviennent des adultes matures, vivant pendant plus d’une décennie tout en libérant des centaines d’œufs par jour. Beaucoup de ces œufs se logent dans les organes de l’hôte, comme le foie, ce qui entraîne des lésions tissulaires chroniques.

Actuellement, un seul médicament, le praziquantel, est utilisé pour lutter contre la schistosomiase, mais il ne fonctionne que sur les vers adultes, ne protège pas de la réinfection et certaines souches ont développé une résistance au médicament. Ainsi, il est essentiel de concevoir de nouvelles stratégies pour cibler ces parasites.

«Une grande question qui nous intéresse est de savoir comment ces parasites peuvent se développer pendant des décennies dans le sang, tout en évitant le système immunitaire de l’hôte», explique Lee.

Lee travaille dans le laboratoire de Phillip Newmark, un chercheur de Morgridge, professeur de biologie intégrative à l’Université du Wisconsin-Madison et chercheur au Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Le laboratoire Newmark a principalement étudié les planaires, les vers plats avec une capacité de régénération quasi illimitée. Il y a environ 10 ans, le laboratoire a commencé à appliquer ses connaissances en biologie planaire pour comprendre le cousin parasite du planaire, le schistosome. En comprenant comment les schistosomes se développent à l’intérieur de l’hôte, le laboratoire espère trouver de nouvelles façons de lutter contre cette maladie.

Dans la nouvelle étude, l’équipe a étudié une poignée de cellules souches héritées du stade larvaire du parasite. Les cellules souches du parasite sont nécessaires à leur survie et à leur reproduction, mais leur rôle au cours des premiers stades à l’intérieur de l’hôte mammifère n’est pas clair. Ils ont découvert que les cellules souches généraient une glande spécialisée associée au tube digestif du parasite appelé la glande œsophagienne – des semaines avant que les animaux ne commencent à se nourrir de sang.

Pourquoi les cellules souches auraient-elles besoin de fabriquer cette glande si tôt?

Suspectant que la glande œsophagienne pourrait être importante pour la survie des parasites, l’équipe a perturbé un gène essentiel à la fabrication de la glande œsophagienne et a cultivé les parasites dans un plat. Malgré l’absence de glande œsophagienne, la viabilité et le comportement des parasites n’ont pas été affectés lors de la culture en dehors de l’hôte.

«Je pense que c’est normalement là où vous envisageriez d’abandonner le projet», dit Lee, car la glande œsophagienne semble n’avoir aucune fonction dans les parasites cultivés in vitro.

Cependant, étant donné que les conditions de culture actuelles ne reflètent pas pleinement l’environnement in vivo de la vascularisation de l’hôte (comme le manque de cellules immunitaires de l’hôte et de flux sanguin), l’équipe a décidé de pousser le projet plus loin en examinant la fonction de la glande lorsque le parasite vit à l’intérieur de l’hôte mammifère.

Les expériences suivantes ont été rendues possibles par une technique mise au point par Donato Cioli dans les années 1970 dans laquelle des schistosomes sont transplantés chirurgicalement dans les veines mésentériques d’hôtes rongeurs.

«Cette expérience techniquement difficile est le seul moyen de réintroduire des schistosomes adultes manipulés expérimentalement dans l’hôte mammifère, car seul le stade larvaire du parasite est capable de pénétrer dans la peau de l’hôte», déclare Tracy Chong, spécialiste de la recherche HHMI, qui a effectué les transplantations chirurgicales. .

Chong a transplanté des parasites dépourvus de la glande œsophagienne chez des souris. Contrairement aux parasites cultivés dans un plat, le manque de glande œsophagienne a conduit à la létalité chez l’hôte mammifère.

«Sur la base des indices des études précédentes, nous avons émis l’hypothèse que la glande œsophagienne du parasite agissait comme une barrière pour empêcher les cellules immunitaires de l’hôte d’infiltrer le parasite», explique Lee.

Pour tester cette idée, l’équipe a transplanté chirurgicalement des parasites dépourvus de la glande œsophagienne chez des souris immunodéprimées. Les parasites dépourvus de glande ont pu survivre chez des souris immunodéprimées, tout comme ils le faisaient dans des boîtes de culture. Des expériences de suivi dans lesquelles les parasites ont été nourris avec des cellules immunitaires fluorescentes ont montré que les parasites dépourvus de glande étaient incapables de détruire les cellules immunitaires avant de pénétrer dans l’intestin du parasite.

«Nos résultats montrent que la glande œsophagienne est une barrière importante qui doit être en place avant que ces parasites ne commencent à se nourrir et à ingérer des cellules immunitaires», ajoute Lee. « Nous espérons que cette recherche mènera à de nouvelles cibles pour lutter contre ces parasites. »

Lee dit que le prochain chapitre de ce travail en cours sera de définir les centaines de protéines différentes qui composent la glande œsophagienne.

«Lorsque nous caractériserons ces protéines, nous pourrions être en mesure de trouver un moyen de bloquer ou de désactiver leur fonction, ce qui permettrait alors aux cellules immunitaires de pénétrer dans les parasites et de les tuer», dit-il.


Trouver un maillon faible dans l’effroyable parasite Schistosoma


Plus d’information:
La glande œsophagienne intervient dans l’évasion immunitaire de l’hôte par le parasite humain Schistosoma mansoni, Actes de l’Académie nationale des sciences (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2006553117

Fourni par Morgridge Institute for Research

Citation: The big gulp: Inside-out protection of parasitic worms against host defenses (2020, 27 juillet) récupéré le 28 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-big-gulp-inside-out-parasitic- worms.html

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