Dissertations / Theses on the topic 'Neuropaludisme'

Plusieurs hypotheses concernant la physiopathologie du neuropaludisme sont actuellement formulees. Parmi ces hypotheses, celle proposee par i. Clark qui implique le monoxyde d'azote pourrait expliquer la reversibilite du coma et l'absence de sequelles neurologiques observables au cours du neuropaludisme. Les taux eleves de tnf seriques detectes au cours du neuropaludisme humain, induiraient la liberation de monoxyde d'azote par les cellules endotheliales des vaisseaux sanguins cerebraux. Nous avons dose les produits d'oxydation du monoxyde d'azote (no), les nitrites et les nitrates dans les urines de souris cba/j (sensibles) ou balb/c (resistantes) a l'infection par plasmodium berghei souche anka (pba). Dans ces groupes de souris infectees par une plasmodie les quantites de nitrites et de nitrates que nous avons detectes ne sont pas significatives, a la difference des souris infectees par trypanosoma cruzi. Pour verifier si le monoxyde d'azote etait fixe sur des proteines heminiques, nous avons utilise la methode de resonance paramagnetique electronique. Celle-ci ne nous a pas permis de detecter la formation de complexes entre le no et les proteines heminiques dans le sang de souris cba/j sensibles contrairement a des souris injectees avec du lipopolysaccharide. L'administration d'analogues de la l-arginine comme le l-nmma, le nio ou le l-name n'a pas permis de prevenir l'apparition des signes neurologiques chez les souris cba/j infectees par pba. En outre, au cours de l'infection par pba, nous avons mis en evidence une augmentation tardive (j7) des arn messagers inos qui ne semble pas significativement differente de celle d'animaux controles non infectes ou des souris resistantes. En conclusion, infirmant l'hypothese de i. Clark, nous proposons que le monoxyde d'azote ne soit pas implique dans la pathogenese du neuropaludisme murin. En revanche, en ce qui concerne le neuropaludisme humain, les resultats preliminaires actuellement acquis ont revele la presence de nitrites et nitrates seriques (53-271 m) suggerant qu'une production de no aurait lieu chez ces malades en comparaison avec des patients de meme zone d'endemie (50 m). Ces taux semblent associes a la gravite de la maladie et diminuent au cours du traitement antipaludique

Le paludisme reste la maladie tropicale la plus importante. Le neuroplaludisme et l'anemie severe sont les deux causes principales de la mort. Une meilleure comprehension des mecanismes impliques dans la pathogenese du paludisme, en particulier du neuropaludisme, est donc des plus important. Differentes etudes, principalement dans les modeles rongeurs, ont demontre l'importance des cytokines pro-inflammatoires dans la pathogenese du neuropaludisme. Nous avons etudie le role de l'ifn- dans le developpement des signes neurologiques a l'aide de souris deficientes pour la chaine du recepteur de l'ifn- infectees par plasmodium berghei anka (modele pour le neuropaludisme). Ces souris deficientes sont resistantes au neuropaludisme, confirmant un role pour l'ifn- dans la pathogenese de cette maladie. Nous avons observe de plus, une diminution du nombre de leukocytes sequestres dans le capillaires cerebraux des les souris deficientes par rapport aux souris sauvages. Ce resultats nous a conduit a etudier ce phenomene dans des differents couples hotes/parasites presentant differente susceptibilite pour le neuropaludisme. Nous avons demontre que les cellules t cd8 sequestres dans les capillaires cerebraux sont responsables des signes neurologiques et de la mort qui s'ensuit. L'effet d'une autre cytokine, l'ifn-, sur le developpement du neuropaludisme a aussi ete analyse. Les souris infectees et traitees par cette cytokine sont proteges contre le neuropaludisme, mais meurent plus tard. L'effet de cette cytokine dans des souris infectees par plasmodium yoelii (modele pour l'anemie severe) a ete aussi analyse. Nous avons montre que le traitement par l'ifn- inhibe la parasitemie pour des souches de parasites qui ont un tropisme pour les reticulocytes, en bloquant la reticulocytemie induite par l'infection.

Plasmodium falciparum est le parasite responsable du paludisme chez l’Homme. L’émergence de parasites résistants aux traitements a conduit au développement de nouveaux axes de recherches. Les protéases impliquées dans des métabolismes indispensables au parasite ont été retenues comme cibles potentielles de lutte contre Plasmodium. Parmi ces protéases, l’aminopeptidase PfA-M1 semble être un candidat intéressant depuis qu’il a été montré que les inhibiteurs spécifiques de cette enzyme sont capables de bloquer le développement du parasite. Codée par un gène en copie unique dans le génome de P. Falciparum, elle présente une activité optimale à pH 7,4 et pourrait avoir un rôle dans la dégradation de l’hémoglobine et/ou la ré-invasion des globules rouges. Cependant sa fonction précise dans le parasite reste à clarifier, de même que sa localisation dont les résultats publiés sont conflictuels. Durant mon travail de thèse, je me suis intéressée au processus de maturation de l’enzyme ainsi qu’à ses modalités d’adressage vers son compartiment final d’action, un projet qui s’inscrit dans la compréhension des mécanismes d’adaptation acquis par ce parasite au cours de l’évolution. Par immunofluorescence et en utilisant de nouveaux anticorps dirigés contre l’enzyme que j’ai développés, PfA-M1 a été localisée au niveau du cytoplasme du parasite dans des structures de type vésiculaires. Une étude par fractionnement biochimique a également montré que les trois formes solubles p120, p96 et p68 avaient des localisations subcellulaires différentes. La forme p120 a ainsi été retrouvée dans le parasite et la vacuole parasitophore, la forme p96, dans ce qui semble être des vésicules en formation dans la vacuole parasitophore et la forme p68, uniquement dans le parasite. Ces données suggèrent qu’après synthèse au niveau du réticulum endoplasmique, p120 est envoyée dans la vacuole parasitophore où elle est maturée en p96 puis retourne dans le parasite où elle est retrouvée sous sa forme p68. Pour valider ce modèle, j’ai étudié l’effet d’inhibiteurs bloquant l’endocytose (la méfloquine) ou le trafic vésiculaire (la chloroquine) de l’hémoglobine vers la vacuole digestive. J’ai ainsi montré que la chloroquine favorise la conversion en forme p96 alors que la méfloquine présente l’effet inverse. Ces deux molécules perturbent également l’adressage de PfA-M1 qui est retrouvée dans des vésicules plus marquées dans le parasite en présence de chloroquine et en bordure de parasite en présence de méfloquine. De manière importante ces vésicules sont distinctes de celles transportant l’hémoglobine vers la vacuole digestive. Afin d’étudier les signaux d’adressage de PfA-M1 sur des parasites vivants, j’ai également utilisé des plasmides permettant l’expression de divers domaines de PfA-M1 couplés à la GFP. Les protéines exprimées présentent des localisations différentes qui soutiennent l’idée que PfA-M1 emprunte bien la voie de sécrétion pour rejoindre son compartiment d’action. Ces résultats suggèrent aussi que les signaux d’adressage de l’enzyme sont complexes et probablement localisés dans ses extrémités Nterminale mais aussi C-terminale. L’étude de la conservation de ces signaux au sein du genre a été initiée par analyses bioinformatiques
Plasmodium falciparum is the causative agent of human malaria. The increasing resistance of the malaria parasite to drugs has lead to the development of new trends. Proteases involved in essential metabolic pathways have been retained as potential targets to fight this parasite. Among these proteases, the aminopeptidase PfA-M1 seems to be a good candidate since it was shown that specific inhibitors of this enzyme can block parasite development. Encoded by a single copy gene in the P. Falciparum genome, PfA-M1 displays an optimal activity at pH 7. 4 and could play a role in haemoglobin degradation and/or red blood cells invasion. However its precise function in the parasite remains to be clarified, as recent studies on the localization of PfA-M1 have provided conflicting results. During this thesis, I focused my interest on the maturation process of PfA-M1 and on its traficking modalities to its final compartment of action. Such a project could provide a better understanding of the adaptative mechanisms acquired by this parasite during evolution. By immunofluorescence assays, using newly developed antibodies, PfA-M1 was localized in the cytoplasm of the parasite in vesicular structures. Biochemical analysis of three soluble forms of PfAM1 (p120, p96 and p68) resulted in evidence for their different subcellular localizations. The p120 form was found in the parasite and the parasitophorus vacuole, p96 was found in what seems to be vesicles in formation at the border of the parasite. The p68 form was found only in the parasite. These data suggest that after synthesis in the endoplasmic reticulum, p120 is sent to the parasitophorus vacuole and then processed into p96 form and finally returns to the parasite where it is found under the p68 form. To validate this model, we studied the effect of inhibitors disrupting haemoglobin uptake (mefloquine) or vesicular trafficking to the digestive vacuole (chloroquine). Our results showed that chloroquine favors the conversion of p120 into p96 while mefloquine causes an inverse effect. These two molecules also perturbe the targeting of PfA-M1 which localized in vesicles more intensively labelled in the parasite, in the presence of chloroquine and at the parasite's border, in the presence of mefloquine. Interestingly these vesicles are clearly distinct from those transporting haemoglobin to the digestive vacuole. To study the targeting signals of PfA-M1 by live imaging, we used plasmids allowing the expression of diverse domains of PfA-M1 genetically fused to the GFP. Expressed proteins present different locations which support the model that PfA-M1 uses the secretory pathway to reach its compartment of action. These results also suggest that the targeting signals of the enzyme are complex and probably localized in its N-terminal and C-terminal extremities. A theoretical study of the targeting signal conservation across the genus was undertaken by biocomputing analyses

Utilisant le modèle murin de neuropaludisme induit par Plasmodium berghei ANKA (PbA), ce travail de thèse consiste en l'observation puis l'étude des interactions et des mécanismes intervenant sur l'infection palustre lors de co-infections. Nos résultats montrent une influence importante des combinaisons d'espèces sur la pathologie induite par l'infection. En effet, si le développement de symptômes neuropaludiques n'est pas affecté par la présence de certaines espèces, l'inoculation de P. Y. YoelII, en revanche, confère une protection totale contre la pathologie cérébrale de PbA. La migration et la séquestration de lymphocytes T CD8+ dans le cerveau, démontrées comme cruciales dans la pathogenèse du neuropaludisme, sont abolies chez ces souris co-infectées protégées. L'utilisation d'un clône fluorescent de PbA nous a permis de déterminer la dynamique des différentes espèces au cours des infections mixtes et d'associer la protection spécifique contre le neuropaludisme à une suppression de PbA par P. Y. YoelII. Des expériences d'infections décalées révèlent une persistance de la protection bien après la résolution de l'infection par l'espèce protectrice et suggèrent des mécanismes de protection différents selon le moment d'inoculation des deux parasites. Enfin, l'étude du phénotype histologique des souris, et en particulier leur réponse hématopoi͏̈étique hépatique, souligne le profil "yoelII" des animaux co-infectés par PbA et P. Y. Yoelii. L'ensemble des résultats de ce travail démontre l'importance des infections mixtes sur la modulation de pathologie du paludisme et suggère une nécessité de l'étude des interactions entre les Plasmodium de l'homme
Using Plasmodium berghei ANKA (PbA) infection in mice, one of the rare animal models of cerebral malaria (CM), this work aimed to study the interactions and mechanisms involved in mixed species infections. Our results showed a strong importance of species combination on the pathology induced by the infection. Thus, the development of CM was found to be unaltered for some parasite species combinations, whereas for P. Y. YoelII a complete abrogation of CM was observed. The migration to and sequestration of CD8+ T cells to the brain, previously demonstrated as playing a crucial role in the pathogenesis of CM, was found to be abolished in the mice co-infected with the protective species. Duplication of the experiments using a line of PbA that express a green fluorescent protein constitutively, established a species-specific suppression of PbA multiplication in the combinations where CM is abrogated. Sequential parasite inoculations revealed that protection from CM conferred by P. Y. YoelII persisted for extended periods after the resolution of the parasitaemia due to this protective species and suggested different protection mechanisms following the timing of inoculation of the two parasites. Finally, the study of the histological phenotype of mice and particularly their hepatic hematopoiesis, underlined the " yoelII " profile of animals co-infected with PbA and P. Y. YoelII. Taken together these results demonstrate the major role of mixed species infections in modulating malaria pathology and suggest the need for the study of Plasmodium interactions in humans

Chaque année, au moins 300 millions de personnes sont touchées par le paludisme et plus d’1 million d’entre elles en décèdent. Le neuropaludisme reste une complication mortelle, notamment chez les jeunes enfants d’Afrique. En dehors de la résistance aux antipaludiques, un défi de la lutte contre le paludisme est de définir la place des traitements protecteurs de l’hôte associés aux antipaludiques. En effet, le taux de mortalité résiduelle au cours du neuropaludisme est d’environ 20%, malgré un traitement adapté. Ce travail décrit les modèles expérimentaux de neuropaludisme, la place des neuroprotecteurs dans cette pathologie, puis, l’efficacité de deux neuroprotecteurs, l’érythropoïétine recombinante et les statines, au cours d’un neuropaludisme expérimental. Enfin, la pertinence de la neuroprotection sera documentée par une étude de preuve de concept chez l’Homme en zone d’endémie
There are at least 300 million cases of malaria each year, resulting in more than a million deaths. Cerebral malaria is the most severe complication of malaria especially in young African children. Besides drug resistance, another challenge in the fight against malaria is the protective treatment of the host combined to the conventional antimalarial treatment. This opportunity came with the consideration of cerebral malaria residual case fatality rate of about 20%, despite a timely adequate antimalarial treatment. This work describes the available experimental model of cerebral malaria, the place of neuroprotective therapies in this disease and the efficacy of two neuroprotective drugs, recombinant erythropoietin and statins, during experimental cerebral malaria. Last, a proof-of-concept study documented the relevance of neuroprotection during human cerebral malaria in endemic area

Le paludisme à Plasmodium falciparum a fait plus de 200 millions de cas et près d’1 million de morts en 2006. Le neuropaludisme (NP) est une forme sévère, et malgré un traitement efficace, la mortalité reste élevée (20%). La séquestration des globules rouges parasités au niveau cérébral, assurée en partie par leur cytoadhérence via ICAM-1, est centrale dans la pathogenèse, mais d’autres phénomènes interviennent, aboutissant à la lésion de la barrière hémato-encéphalique. Le manque de modèles expérimentaux nous a amené à développer de nouveaux modèles pour l’étude du NP. Afin d’étudier les interactions hôte/parasite, nous avons mis au point : 1) un modèle de culture cellulaire, avec une lignée endothéliale cérébrale humaine (hCMEC/D3), 2) un modèle de souris immunodéficiente NOD/SCID/IL2γc – qui accepte la greffe de globules rouges humains et l’infection par P. Falciparum – transgénique pour ICAM-1. Enfin, le rôle des lymphocytes CD8 a été étudié par protéomique comparative, en utilisant un modèle de NP expérimental, la souris C57BL/6J/P. Berghei ANKA.

Le neuropaludisme (NP) est une maladie neuroinflammatoire parasitaire due à une infection à Plasmodium (P.) falciparum. Le processus neurophysiopathologique est principalement lié à la séquestration d'érythrocytes infectés par un parasite dans des micro vaisseaux cérébraux et à l'activation d'astrocytes et de cellules microgliales, ce qui crée un environnement neurotoxique par la production de médiateurs pro-inflammatoires et le recrutement au cerveau de lymphocytes pathologiques TCD8. Des découvertes récentes sur l'axe intestin-cerveau démontrent l'importance du microbiote intestinal dans la modulation de l'inflammation cérébrale dans différents contextes neuropathologiques auto-immuns tels que l'Alzheimer ou la sclérose en plaques qui partagent des similitudes avec les mécanismes inflammatoires impliqués dans le NP. Nous montrons ici que la dysbiose du microbiote intestinal inhibe le développement du NP. En effet, les souris sensibles au NP avec un microbiote intestinal altéré dû au traitement par un cocktail d'antibiotiques sont protégées contre le NP induit par une infection par P. berghei ANKA. L'analyse NGS du microbiote intestinal a montré un changement dans la composition du microbiome chez les souris infectées et traitées infectées. Ce changement est lié à l'intégrité de la barrière hémato-encéphalique et de la barrière intestinale. En effet, les akkermensia et les parabacteroides, connues pour leurs propriétés anti-inflammatoires, étaient parmi les plus touchées chez les souris résistantes au NP. De plus, l'analyse RTq-PCR des cytokines proinflammatoires et de l'expression des gènes des chimiokines a montré une réduction de la réponse inflammatoire. En outre, l'analyse cytométrique en flux des astrocytes et des microglies a confirmé la diminution de leur phénotype inflammatoire au cours de la dysbiose chez les souris infectées de la même façon que chez les souris résistantes au NP. Ensemble, ces résultats suggèrent que la composition du microbiote intestinal peut contrôler l'inflammation du cerveau en modulant l'activité des cellules gliales pendant le neuropaludisme
Cerebral malaria (CM) is a parasitic neuroinflammatory disease due to infection with Plasmodium (P.) falciparum. The neurophysiopathological process is mainly linked to the sequestration of parasite infected erythrocytes in brain microvessels and to the activation of astrocytes and microglial cells, which creates a neurotoxic environment via the production of pro-inflammatory mediators and the recruitment to brain of pathological TCD8 lymphocytes. Recent findings on the gut-brain axis demonstrate the importance of the gut microbiota in modulating brain inflammation in different autoimmune neuropathological contexts such as Alzheimer or multiple sclerosis which share similarities with inflammatory mechanisms involved in CM. Here, we show that the dysbiosis of gut microbiota inhibits the development of CM. Indeed, CM susceptible mice with an altered gut microbiota due to treatment with a cocktail of antibiotics are protected from CM induced by infection with P. berghei ANKA. NGS analysis of the gut microbiota shown a change in the microbiome composition both in infected and treated-infected mice. This change correlated with the integrity of the brain blood and intestinal barriers. Indeed, akkermensia and parabacteroides, known for their anti-inflammatory properties, were among the most affected in CM infected resistant mice. Moreover, RTq-PCR analysis of proinflammatory cytokines and chemokines gene expression showed a reduction of the inflammatory response. In addition, flow cytometry analysis of astrocytes and microglia confirmed the decrease in their inflammatory phenotype during dysbiosis in infected mice similarly to mice resistant to CM. Altogether these results suggest that the gut microbiota composition can control brain inflammation by modulating the activity of glial cells during Malaria

Le laboratoire dans lequel j’ai effectué mon travail de thèse s’intéresse à l’étude des mécanismes inflammatoires d’origine allergique impliqués dans la pathogénèse du paludisme. L’objectif majeur de nos travaux consiste à identifier des gènes de prédisposition à l’infection palustre et qui appartiennent à cette cascade inflammatoire. Il est actuellement bien établi que la production des médiateurs et des cytokines proinflammatoires et l’augmentation de l’expression des molécules d'adhésion par les cellules endothéliales vasculaires jouent un rôle important dans la pathogénèse du paludisme. Au cours des dernières années, nous avons émis l'hypothèse que l’un des médiateurs les plus précoces et les plus puissants dans la réponse inflammatoire libéré au cours de l'infection par Plasmodium, et produit presque exclusivement par les mastocytes et les basophiles est l’histamine qui est une amine vasoactive douée de propriétés proinflammatoires et immunomodulatrices. Ainsi, la production d'histamine et de cytokines proinflammatoires pourraient représenter un facteur de risque dans l’infection et la maladie. Tout récemment, notre groupe a produit des résultats montrant le rôle de l'histamine dans l'agravation et la sévérité du paludisme. En particulier, nous avons montré que des souris présentant un déficit génétique les empêchant de synthétiser de l’histamine développaient une immunité clinique vis-à-vis de souches létales de Plasmodium. Nous avons ainsi montré que l'administration de certains antihistaminiques assure une protection significative contre le paludisme grave dans des modèles murins. Dans une des formes graves du paludisme caractérisée par des atteintes neurologiques (neuropaludisme), la production d’histamine semble jouer un rôle essentieldans la mise en place des phénomènes d’adhésion et de séquestration de globules rouges infectés et de cellules T effectrices aux endothéliums capillaires cérébraux. J’ai poursuivi mon travail étudier l’implication dans le neuropaludisme du récepteur H3 (H3R) pour l’histamine, ce récepteur étant exclusivement exprimé dans le cerveau. Dans le cerveau, ces récepteurs agissent comme autorecepteurs pour inhiber la synthèse et la libération d'histamine. Nous avons émis l'hypothèse que l'absence d'expression du H3R conduirait à la production non contrôlée de l'histamine, ce qui pourrait accélérer l'apparition du neuropaludisme. Le modèle d’étude a consisté à utiliser des souris invalidées pour le gène H3R infectées avec une souche létale de P berghei ANKA responsible du neuropaludisme chez la souris. Les résultats preliminaires montrent en effet que l'absence d'expression du H3R accélère l'apparition des signes cliniques et la mortalité, que l’absence d’expression du H3R accélère la rupture de la barrière hémato-encéphalique avec une augmentation de la perméabilité vasculaire et la séquestration des globules rouges infectés à l'endothélium vasculaire cérébral. Ces résultats pourraient conduire à la mise en place de nouvelles approches thérapeutiques antipaludiques basées sur l’utilisation d’antihistaminiques, ou d’agents immunomodulateurs intervenant dans le contrôle de la réponse cellulaire associée à l’inflammation allergique.

L’une des caractéristiques du neuropaludisme (NP), complication mortelle d’une infection à P. Falciparum, est la production de cytokines pro-inflammatoires. Les protéines nucléaires High Mobility Group B (HMGB), très conservées chez les mammifères, sont caractérisées par une «double vie» de facteurs architecturaux impliqués dans la régulation transcriptionnelle et de cytokines pro-inflammatoires. Deux facteurs HMGB annotés chez P. Falciparum par le groupe, possèdent les fonctions nucléaires des HMGB de mammifères et sont des facteurs potentiels d’activation des monocytes/macrophages. Pour étudier leur rôle dans le NP, plusieurs approches expérimentales ont été menées à l’aide de modèles murins d’étude du NP expérimental (NPE). L’immunisation par PbHMGB1 de souris C57BL/6, sensibles au NPE, infectées par P. Berghei ANKA diminue l’inflammation dans le cerveau, ayant pour conséquence la survie des souris. L’inactivation du gène pbhmgb2 chez PbANKA diminue l’incidence du NPE chez les C57BL/6, conséquence de la diminution de la sévérité des lésions cérébrales et de l’inflammation. La primo-infection de C57BL/6 par PbNK65 KOhmgb2 protège les souris contre la réinfection par les deux souches sauvage PbNK65 et PbANKA. Enfin, l’administration des protéines PbHMGB1/-B2 à des BALB/c (résistantes au NPE) infectées par PbANKA induit la mort de celles-ci par NPE et, l’administration de PbHMGB2 à des C57BL/6 infectées par PbANKA KOhmgb2 rétablit l’incidence du NPE. Par ces approches, nous avons montré l’implication des facteurs HMGB de Plasmodium dans le NPE, qui pourraient servir de cibles thérapeutiques pour l’élaboration de nouvelles stratégies de lutte contre le NP.

Le neuropaludisme est la cause majeure de mortalité lors d'une infection par Plasmodium falciparum. Cette encéphalopathie est associée à une séquétrastion de globules rouges parasités et de leucocytes dans les capillaires du cerveau sans toutefois qu'une relation de cause à effet ait été établie et caractérisée. Utilisant un modèle murin de neuropaludisme, reposant sur l'injection de globules rouges parasités par Plasmodium berghei ANKA, où 80% des souris développent la pathologie cérébrale, nous avons exploré la nature et le nombre de leucocytes séquestrés dans le cerveau de ces souris. Nous avons démontré qu'il existait une association entre le développement de la pathologie et l'accumulation de leucocytes dans le cerveau. De plus, nous avons prouvé que la séquestration de la population lymphocytaire T CD8+ était responsable de la pathologie. Etant donné que les leucocytes séquestrés doivent exprimer.
Cerebral malaria (CM) develops in a small proportion of persons infected with Plasmodium falciparum and accounts for a substantial proportion of the mortality due to this parasite. The occurence of cerebral malaria in P. Falciparum infection of humans is stongly associated with the sequestration of infected red blood cells and leucocytes in the brain capillaries. Usding an established P. Berghhei-mouse CM model, where 80 % of mice develop CM, we have investigated the role of host immune cells in the evolution of CM. We demonstrated an association between leucocyte accumulation and CM development. Moreover, CD8+ dieseβ T cells wich sequester in the brain at the time when neurological symptoms appear were responsible for CM mortality. Chemoattractants and chemokine receptors are required for leukocytes to migrate to organs. We have investigated the role of two chemokine receptor. CCR5 and CCR2 in leucocyte recruitment to the brain. Thus, we took advantage of the recently described CCR2-and CCR5-deficiant mice

Le paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus dévastatrices qui a affecté environ 214 millions de personnes dans le monde. Elle est causée par l'infection par le parasite plasmodium, dont P. falciparum et P. vivax sont les plus représentés. Le développement asexué du parasite dans le sang provoque la physiopathologie de la maladie dont l'évolution passe du paludisme simple au paludisme grave, notamment le neuropaludisme. Nos travaux ont d'abord porté sur l'analyse du transcriptome, par la technologie des microarrays, des cellules sanguines d'une cohorte constituée au Sénégal. L'analyse des résultats a permis d'identifier un ensemble de gènes dont l'expression permettait de distinguer le profil transcriptomique du neuropaludisme de ceux du paludisme simple et des autres formes de paludisme grave. Ces gènes sont enrichis en voies biologiques impliquées dans l'activation des récepteurs des lymphocytes B et T mais aussi des TLR et des récepteurs Fcgamma. On y trouve aussi plusieurs gènes candidats qui ont déjà été testés pour leur résistance au paludisme, dont RNASE3 et IL18R. Nous avons aussi réalisé, avec une partie de cette même cohorte sénégalaise, une étude d’association cas-contrôles qui n’a pas permis de détecter d’association entre le polymorphisme NCR3-412 et le paludisme sévère. Enfin l’approche basée sur une métaanalyse a permis de confirmer son implication dans le paludisme simple, ainsi que celle du polymorphisme LTA+252 dans le paludisme sévère, contrairement au LTA+80, au TNF-238 et au TNF-308. L’ensemble des travaux contribuent à une meilleure compréhension des facteurs génétiques et génomiques impliqués dans la résistance de l’hôte au paludisme
Malaria is one of the most devastating infectious diseases that has affected an estimated 214 million people worldwide and caused nearly 600,000 deaths in 2015. It is caused by infection with the plasmodium parasite, P. falciparum and P. vivax are the most represented. The asexual development of the parasite in the blood causes the pathophysiology of the disease which can evolve from mild malaria to severe malaria, including cerebral malaria. Our work first focused on the analysis of the microarray transcriptome of blood cells of a cohort composed in Senegal. The analysis of the results allow to identify a set of genes whose expression permit to distinguish the transcriptomic profile of cerebral malaria from those of mild malaria and other forms of severe malaria. These genes are enriched in biological pathways involved in the activation of B and T lymphocyte receptors also TLRs and Fcgamma receptors. These genes also include several candidate proteins that have already been tested for resistance to malaria, including RNASE3 and IL1RN

Le neuropaludisme, complication neurologique mortelle du paludisme à Plasmodium falciparum, survient principalement chez les enfants de moins de cinq ans en Afrique sub-saharienne. Malgré un traitement à l'artésunate intraveineux, la mortalité reste élevée. Une meilleure connaissance de la physiopathologie du neuropaludisme permettra donc d'envisager de nouveaux types de traitements plus adaptés. Une cohorte d'enfants béninois présentant soit un paludisme simple (UM), soit un neuropaludisme (CM) a été constituée. Les enfants présentant un CM ont fait l'objet d'un suivi à trois jours et un mois (J3, J30) après leur inclusion dans l'étude (J0). Ce travail de thèse a porté sur trois aspects de la réponse de l'hôte au travers des questions suivantes : 1) L'activation endothéliale est-elle impactée par le type de parasite infectant?, 2) La réponse monocytaire est-elle affectée au cours du neuropaludisme ? et, 3) Peut-on identifier des biomarqueurs spécifiques de la survenue du décès au cours du neuropaludisme ? En utilisant un modèle de co-culture (Hbec-5i et globules rouges infectés - GRi - issus des patients), nous avons montré par RT-qPCR que la cytoadhérence des globules rouges parasités, issus d'enfants souffrant de CM, aux CEs augmentait le niveau d'expression du gène Nrf2 sur ces dernières. La comparaison entre groupes cliniques (CM et UM) des biomarqueurs d'activation endothéliale mesurés dans les surnageants de co-culture (avec ou sans contact entre les deux types cellulaires) n'a montré aucune différence significative. Ces résultats suggèrent que la cytoadhérence des GRi aux CEs ne suffit pas à elle seule à induire la production de biomarqueurs d'activation par les CEs. Concernant l'impact du neuroplaudisme sur la réponse monocytaire, les résultats ont montré une diminution de la proportion des monocytes non-classiques et une altération de la capacité de phagocytose des monocytes totaux au cours de la phase aiguë du neuropaludisme (J0), suivie d'un retour à une répartition normale à J3 puis J30. Les monocytes non-classiques ont montré une meilleure capacité de phagocytose opsonique et non-opsonique comparée à la capacité des monocytes classiques et intermédiaires. L'étude du profil transcriptionnel des monocytes a révélé que la sévérité du paludisme était associée à une altération de l'expression des gènes CD16, CR1, CR3, TLR2, impliqués dans la phagocytose opsonique, et de Tim3, impliqué dans la modulation de la clairance parasitaire. Ces résultats suggèrent que les monocytes non-classiques sont des acteurs clés de la réponse immune mise en place au cours du neuropaludisme et que la fonction des monocytes serait contrôlée au niveau transcriptomique. Des études supplémentaires sont nécessaires pour identifier l'origine de ces mécanismes de contrôle. Enfin, des biomarqueurs plasmatiques et urinaires ont été mesurés chez les enfants souffrant d'un neuropaludisme. L'analyse univariée a révélé des associations entre la survenue du décès par neuropaludisme et des taux plasmatiques élevés de TNF, IL-1, IL-8, IL-10, CXCL9, Granzyme B, angiopoïétine-2 et des taux faibles de PGEM urinaire. Après une analyse en régression logistique multivariée, l'IL-8 est apparue comme fortement associée à la survenue de décès pour une concentration plasmatique 57.5 pg/mL à J0 suivi d'une rapide diminution à J3 et J30 chez les enfants survivants. La cinétique des biomarqueurs (J0, J3, J30) a permis de distinguer un profil d'aggravation de la maladie d'une part et un profil de résolution de d'autre part. Ces travaux révèlent que le neuropaludisme engendre une activation de la réponse antioxydante par l'endothélium vasculaire, ainsi qu'une altération de la réponse monocytaire via la diminution de la capacité des monocytes non-classiques à éliminer les GRi par phagocytose. En outre, l'IL-8 comme biomarqueur associé au décès souligne également l'importance de la réponse neutrophile au cours du neuropaludisme
Analysis of host-parasite interaction in cerebral malaria patients for appropriate treatment. Cerebral malaria, a fatal neurological complication of Plasmodium falciparum infection, occurs mainly in children under the age of five in sub-Saharan Africa. Despite treatment with intravenous artesunate, mortality remains high. A better understanding of the pathophysiology of cerebral malaria will enable us to envisage new, more suitable types of treatment. A cohort of Beninese children presenting with either uncomplicated malaria (UM) or cerebral malaria (CM) was set up. Children with CM were followed up at three days and 1 month (D3, D30) after their inclusion in the study (D0). This thesis focused on three aspects of the host response through the following questions: 1) Is endothelial activation impacted by the type of parasite infecting the host? 2) Is the monocyte response affected during cerebral malaria? and 3) Can we identify specific biomarkers of death during cerebral malaria? Using a co-culture model (Hbec-5i and infected red blood cells -iRBCs- from patients), we showed́ by RT-qPCR that cytoadherence of infected red blood cells from children with CM to endothelial cells increased the expression level of the Nrf2 gene on the endothelial cells. Comparison between clinical groups (CM and UM) of endothelial activation biomarkers measured in co-culture supernatants (with or without contact between the two cell types) showed no significant difference. These results suggest that cytoadherence of iRBCs to ECs alone is not sufficient to induce the production of activation biomarkers by ECs. Concerning the impact of cerebral malaria on monocyte response, the results showed a decrease in the proportion of non-classical monocytes and an alteration in the phagocytosis capacity of total monocytes during acute cerebral malaria (D0), followed by a return to a normal distribution at D3 and then D30. Non-classical monocytes showed a better opsonic and non-opsonic phagocytosis capacity compared with the phagocytosis capacity of the classical and intermediate monocytes. Transcriptional profiling of monocytes revealed that malaria severity was associated with altered expression of CD16, CR1, CR3, TLR2, involved in opsonic phagocytosis, and Tim3, involved in modulating parasite clearance. These results suggest that non-classical monocytes play a key role in the immune response set up during cerebral malaria, and that monocyte function would be controlled at the transcriptomic level. Further studies are required to identify the origin of these control mechanisms. Finally, plasma and urinary biomarkers were measured in children suffering from cerebral malaria. Univariate analysis revealed associations between the occurrence of death from CM and elevated plasma levels of TNF, IL-1, IL-10, CXCL9, Granzyme B, angiopoietin-2 and low levels of urinary PGEM. After multivariate logistic regression analysis, IL-8 appeared to be strongly associated with the occurrence of death for a plasma concentration 57.5 pg/mL at D0 followed by a rapid decreasing at D3 and D30 in surviving children. Biomarkers kinetics (D0, D3, D30) enabled us to distinguish a marker profiles of disease aggravation and resolution. This work reveals that cerebral malaria generates an activation of the antioxidant response by the vascular endothelium, as well as an alteration of the monocyte response via the diminished capacity of non-classical monocytes to eliminate iRBCs by phagocytosis. Furthermore, IL-8 as a biomarker associated with death also underlines the importance of the neutrophil response during cerebral malaria

Dans le cadre du développement de molécules ciblant le métabolisme phospholipidique de Plasmodium, nous présentons dans cette thèse la validation de méthodes analytiques ainsi que les études réalisés in vivo et in vitro sur quatre composés de cette nouvelle série chimique. Dans la première partie de notre thèse, les mécanismes physiopathologiques du neuropaludisme ainsi que les différentes axes de recherche sont développés. Dans une seconde partie, nous présenterons la série chimique sur laquelle nous avons travaillé. La troisième partie expose les résultats des méthodes analytiques validées selon les citères recommandés par la FDA pour la quantification des composés étudiés dans différentes matrices de différentes espèces animales. Le problème de l'effet matrice en spectrométrie de masse est également développé. Les résultats des études de distribution erythrocytes/plasma et de bioconversion prodrogue/drogue dans des matrices d'éspèces différentes sont présentés dans la quatrième partie. Enfin, dans une dernière partie nous rapporterons les études pharmacocinétiques et pharmacocinétiques / pharmacodynamiques réalisés chez le rat, la souris et le porc.

Le neuropaludisme (NP) est la forme la plus mortelle du paludisme. C'est une complication neurologique observée uniquement dans les cas d'infection par Plasmodium falciparum, principalement chez les enfants de moins de 5 ans vivant en Afrique Sub-saharienne, et les adultes non-immuns, notamment les femmes enceintes et les touristes visitant les zones d'endémie. Les signes cliniques sont à présent bien décrits (prostration, convulsions répétées, difficultés respiratoires, coma,...), mais les mécanismes physiopathologiques conduisant au NP sont encore mal définis. Leur élucidation est rendue difficile par la localisation cérébrale de la pathologie du vivant des patients et la faible disponibilité des données nécropsiques. Bien que l'accès aux tissus humains soit limité en nombre, les résultats d'autopsie ont permis d'établir que le NP résulte d'une séquestration des globules parasités au niveau de l'endothélium intra-vasculaire, associée à une forte réaction immunitaire. La stratégie de prise en charge du NP combine un traitement étiologique à base de dérivés d'artémisinine, ou de quinine et un traitement adjuvant symptomatique destiné à pallier à la défaillance multiorganique qui est à l'origine de l'issue fatale souvent observée. Le modèle de NP expérimental actuellement le plus utilisé est le modèle souris infecté par P. berghei ANKA. La pertinence de ce modèle est toutefois remise en cause en raison notamment des différences histo-pathologiques observées par rapport à la forme humaine. En effet, les souris manifestant les symptômes du NP ne présentent que très rarement le phénomène de séquestration, caractéristique majeure du NP chez l'Homme. Par ailleurs, comparativement à la réponse immunitaire de la souris, le modèle rat s'est également révélé plus proche de la réaction de l'Homme, dans le cas d'une autre parasitose, la schistosomose. L'objectif de la première partie du projet thèse a donc été la mise en place et l'évaluation d'un modèle alternatif de NP chez le rat. Ainsi un modèle de NP chez le rat Sprague Dawley infecté par la souche murine P. berghei K173 a été caractérisé sur les plans clinique, biologique (paramètres hématologiques et biochimiques),histopathologique et du profil cytokinique (cytokines cérébrales et sériques). La forte similarité des symptômes et des lésions associées au NP du rat Sprague Dawley infecté par P. berghei K173 par rapport au NP humain permet de valider la pertinence de ce modèle pour l'étude de la physiopathologie du NP. L'objectif de la deuxième partie de mon projet de thèse a été d'évaluer les effets pharmacologiques d'un candidat-médicament, l'isoflurane, pour le traitement adjuvant du NP. Ce composé présente l'avantage d'être déjà utilisé chez l'Homme à d'autres fins thérapeutiques et dispose donc d'une autorisation de mise sur le marché. Les résultats obtenus montrent une efficacité nette de l'isoflurane avec une rémission totale des signes de paralysie pour 47.8% des rats traités ainsi qu'un gain de survie des rats NP traités de 2 à 10 jours par rapport aux rats NP non traités. Ce gain de survie des animaux traités pourrait permettre un allongement de la fenêtre du temps de traitement étiologique, améliorant ainsi sensiblement le pronostic du NP. L'isoflurane, dont le mécanisme d'action semble être la réversion de la séquestration des globules parasités, limite les complications neurologiques souvent responsables de séquelles liées au NP. Des études ultérieures permettront d'optimiser ce nouveau protocole de traitement adjuvant du NP
Cerebral malaria (CM) is the most deadly form of malaria. It is a neurological complication observed only in cases of infection with Plasmodium falciparum that affects mainly children under five years living in Sub-Saharan Africa and non-immune adults including pregnant women and tourists visiting endemic areas. Although clinical signs are well described (prostration, respiratory distress convulsions, coma), the pathophysiological mechanisms leading to CM are still unclear. Their elucidation in vivo is made difficult by the cerebral location and the low availability of autopsy data. Instead of limited access to human tissues, autopsy results have shown that CM results from a strong immune response linked to sequestration of infected red blood cells in the intravascular endothelium. Cerebral malaria management combines an etiological treatment with artemisinin derivatives or quinine and adjunct treatment of the multi-visceral failures, responsible of fatal outcome. P. berghei ANKA-infected mouse is widely used as experimental murine model of CM. However the relevance of this model is still questioned because of the histopathologic differences from the human form. Indeed, CM mice rarely exhibit the red blood cell sequestration that is a major feature of human CM. Furthermore, compared to mouse, the rat displays a closer immune response to human in Schistosoma infection. This PhD research project first aimed to implement and assess an alternative rat model of CM. The clinical, biological, histo-pathological features as well as the cytokine profiling of an experimental model of CM were characterized in Sprague Dawley rats infected with P. berghei strain K173. The strong similarity of the symptoms and lesions observed in this model with those reported in human CM confirms its high relevance. The second objective of this thesis project was to assess the pharmacological effects of a drug-candidate in adjunct treatment of CM. Results demonstrated a strong efficacy of the molecule tested with 47.8% of the treated CM rats showing total remission. Moreover we observed a 2- to 10-day survival gain in the treated CM rats group compared to the non-treated CM rat group. Preliminary data suggest that this drug-candidate may reverse the endothelial sequestration of parasitized red blood cells and so limit the neurological sequels related to CM. It is anticipated that the gain in survival associated with this drug-candidate use will extend the window of the etiological treatment time, thus significantly improving the global prognosis of CM. Further studies are needed to optimize this adjunct CM treatment protocol

Le paludisme est une maladie multifactorielle complexe. Il existe de plus en plus d’arguments en faveur d’un contrôle génétique de l’infection, mais de nombreux gènes impliqués restent à découvrir. Ce travail regroupe des résultats provenant d’analyses familiales d’association génétique et d’analyses génomiques issus de modèles expérimentaux du neuropaludisme afin de mieux comprendre le contrôle génétique et la pathogénèse du paludisme. Des polymorphismes de 3 gènes (IL12B, NCR3, LTA) situés dans les régions chromosomiques 5q31. 33 et 6p21. 23 liées au paludisme ont été analysés au sein de populations d’étude vivant au Burkina faso en zone d’endémie palustre. Cette approche a permis de détecter les associations de polymorphismes situés dans le promoteur des gènes codant pour Nkp30 et la lymphotoxine α avec respectivement les accès palustres et la parasitémie : le niveau d’expression de ces gènes pourrait être impliqué dans le contrôle et le devenir de l’infection. Une étude exhaustive de l’expression des gènes a d’ailleurs permis de détecter une signature transcriptionnelle du tissu cérébral à l’infection par P. Berghei ANKA discriminant les souris sensibles et résistantes au neuropaludisme. Le rôle de l’endothélium cérébral qui est au coeur de cette pathologie a été étudié à travers un modèle in vitro de neuropaludisme. L’analyse du transcriptome de cellules endothéliales cérébrales humaines a ainsi permis de mettre en évidence le rôle potentiellement actif des cellules endothéliales dans la pathogénèse en précisant l’influence du TNFα, des plaquettes et des érythrocytes parasités par P. Falciparum dans ce modèle. Les données concernant ces 2 modèles expérimentaux permettent de proposer de nouveaux gènes et voies physiologiques impliqués dans le neuropaludisme humain. Ce travail montre l’intérêt d’utiliser des approches génétiques et génomiques dans la découverte de nouveaux gènes impliqués dans la pathogénèse et le contrôle génétique du paludisme chez l’homme
Malaria is a complex multifactorial disease. There is a growing body of evidence in favor of a genetic control of the infection, but many genes involved remain to be discovered. This work includes the results of family-based association analyses and genomic analyses from experimental models of cerebral malaria in order to better understand the genetic control and pathogenesis of malaria. Polymorphisms of 3 genes (IL12B, NCR3 and LTA) located in the genetic regions 5q31. 33 and 6p21. 23 previously linked to malaria were analyzed in study populations living in Burkina faso in malaria endemic area. This approach provided evidence for the association of polymorphisms in the promoter of genes coding for Nkp30 and lymphotoxin α with mild malaria attack and parasitemia respectively. The expression level of these 2 genes could be involved to explain the observed associations and also could be involved in the control of the disease. Besides, the use of microarray analyses allowed us to detect an early transcriptional response of brain tissue of mice infected by P. Berghei ANKA, discriminating susceptible and resistant mice in this experimental model of cerebral malaria. Brain endothelium plays a central role in this pathology. Thus, the study of human brain endothelial cells’ transcriptome in an in vitro model of cerebral malaria has highlighted the potential active role of the cerebral endothelium in the pathogenesis. Statistical and functional analyses clarified the influence of TNFα, platelets and parasitized red blood cells by P. Falciparum used in this model. Synthesis of the results coming from these 2 experimental models allowed us to propose new genes and physiological pathways potentially involved in human cerebral malaria. This work highlights the benefits of using familial genetic approaches and genomic analyses in order to discover new genes and polymorphisms involved in the genetic control of human malaria

Les lymphocytes T sont caractérisés par l’expression d’un récepteur de l’antigène, le TCR (T cell receptor), produit lors de réarrangements somatiques conférant une grande diversité à la population lymphocytaire périphérique. Nous avons caractérisé la diversité du répertoire des lymphocytes T spléniques, sanguins et cérébraux lors de l’infection de souris par Plasmodium berghei ANKA, parasite induisant le neuropaludisme (NP). Nos résultats montrent une modification progressive du répertoire de la rate et du sang au cours de l’infection, associée à l’expansion de certains clones chez les souris développant un NP (NP+), par rapport aux individus infectés ne développant pas de NP, accordant une valeur diagnostique à l’analyse du répertoire. Ces expansions sont retrouvées dans le cerveau des souris NP+, indiquant un recrutement ciblé de lymphocytes T au niveau cérébral. Notre étude suggère l’utilisation de l’analyse du répertoire pour le développement de stratégies thérapeutiques.

Les études antérieures traitant du rôle des auto-anticorps dans la protection ou la pathogenèse du paludisme grave sont peu nombreuses. Notre approche consiste a analyser l’auto-réactivité globale des IgG et des IgE au cours de l’infection par P. Falciparum, chez des patients vivant en zone d’endémie palustre repartis en cinq groupes: patients non infectés par P. Falciparum (NI), porteurs asymptomatiques (IA), accès palustre simple (AS), accès palustre graves sans atteinte neurologique (AG), neuropaludisme (NP). Nos résultats mettent en évidence une réponse auto-réactive des IgG associée aux concentrations plasmatiques d’IL-10 chez les IA, dont les IgE reconnaissaient particulièrement les protéines 14-3-3 et -spectrine non érythrocytaire; alors que la réponse pathogène est corrélée aux taux plasmatiques du TNF chez les patients développant un NP. Chez ces derniers, l’auto-réactivité particulièrement dirigée contre l’-spectrine cérébrale, était également associée aux concentrations de TNF. Ces observations suggèrent que la réponse auto-immune induite au cours de l’infection par P. Falciparum est impliquée aussi bien dans la protection contre la maladie que dans la pathogenèse du neuropaludisme. Les IgE anti-14-3-3 pourraient jouer un rôle important dans la protection contre la maladie, et la réactivité anti--spectrine associée aux taux de TNF pourrait être un marqueur de gravité du paludisme.

En région d’endémie palustre, 5% des enfants infectés par Plasmodium falciparum développent un paludisme grave (neuropaludisme et/ou anémie sévère et/ou détresse respiratoire), et 1% d’entre eux décèdent des complications associées à ces formes graves. Notre objectif est d’identifier les facteurs immunologiques et génétiques qui prédisposent au paludisme grave et expliquent que certains enfants soient gravement malades et d’autres pas. La cytoadhérence des globules rouges parasités aux parois des vaisseaux et une réponse immune anti-parasitaire inadaptée, impliquant des cytokines comme l’IFN- (Interféron gamma), le TNF (Tumor Necrosis Factor) et l’IL-4 (Interleukine-4), seraient responsables du PG de l’enfant. Notre projet a permis de clarifier le rôle de l’IFN-, du TNF et de l’IL-4 dans la pathogenèse du paludisme grave en utilisant des approches génétique et immunologique. Nos résultats indiquent que les enfants ayant un paludisme grave (neuropaludisme et/ou anémie sévère) ont des taux d’IFN- plus bas mais des taux d’IL-4 plus élevés que ceux ayant un accès simple. Utilisant une analyse génétique d’association familiale, nous avons établi que l’allèle IFNG-183T, qui augmente l’expression de IFNG, est associé à une diminution du risque de développer un neuropaludisme (p=9. 10-3), alors que le génotype IL4VNTR1/2 (p=1. 10-4) est associé à une augmentation du risque de paludisme grave. IL4VNTR1/2 a été associé à des taux élevés d’IL-4 (p=1. 10-2). Notre étude ne montre par contre pas d’association entre les taux de TNF, les polymorphismes TNFA-308A/G et TNFA-238A/G et le paludisme grave. Ces résultats suggèrent un rôle protecteur de l’IFN- et un rôle aggravant de l’IL-4 dans le paludisme grave
In endemic malaria area, 5% of children infected by Plasmodium falciparum develop severe malaria (cerebral malaria and/or severe anaemia), and 1% of them die of the complications associated with serious forms. The aim of our study is to identify the immunologic and genetic factors that predispose to severe malaria, and explain that some children develop severe malaria whereas others develop only non complicated malaria. Cytoadherence of parasitized erythrocytes in blood vessels and an inadapted immune response, implicated IFN- (Interferon gamma), TNF (Tumor Necrosis Factor) and IL-4 (Interleukin-4), seem to play an important role in the severe malaria development in children. Our project has permitted to clarify the role of IFN-, TNF and IL-4 in the severe malaria pathogenesis, using genetic and immunological approach. Our results indicate that children with severe malaria (cerebral malaria and severe anaemia) have lower plasma IFN- levels and higher plasma IL-4 levels than children with uncomplicated malaria. Using familial association genetic studies, we have established that IFNG-183T allele, that increases IFNG expression, is associated with reduced risk to develop CM (p=9. 10-3), moreover IL4VNTR1/2 genotype (p=1. 10-4) is associated with increase risk to severe malaria. IL4VNTR1/2 has been associated to high plasma IL-4 level (p=10-2). On the other hand, our study does not show an association of TNF plasma levels, TNFA-308A/G and TNFA-238A/G with severe malaria. These results suggest a protective role of IFN- and an aggravating role of IL-4 in severe malaria

Le neuropaludisme (NP) est la complication majeure du paludisme à Plasmodium falciparum chez l’homme. Ce travail a exploré l’influence du NP sur le passage cérébral de la méfloquine (MQ). Le passage cérebral d’un xénobiotique est lié aux protéines d’efflux présentes au niveau de la barrière hémato-encéphalique, la P-glycoprotéine (P-gp) et la Breast Cancer Resistance Protein (BCRP). Nous avons étudié le passage cérébral de MQ chez la souris saine et la souris impaludée et évalué l’influence des protéines d’efflux cérébrales sur ce passage. Nos travaux ont montré chez la souris saine que MQ était substrat de la P-gp et que son passage cérébral était stéréosélectif. Chez la souris impaludée, l’expression et la fonctionnalité de la P-gp et de la BCRP ne sont pas altérées mais le passage cérébral de MQ est diminué. Les modifications de pharmacocinétique cérébrale de MQ pourraient être dues à une variation du flux sanguin cérébral dans cette maladie
Cerebral malaria (CM) is the most severe complication of Plasmodium falciparum infection in humans. In this work, we studied the influence of CM on the cerebral uptake of mefloquine (MQ). Cerebral transport of drugs are restricted by efflux pumps in the blood-brain barrier as P-glycoprotein (P-gp) and Breast Cancer Resistance Protein (BCRP). We studied the cerebral transport of MQ in healthy mice and infected mice and evaluated the role of the cerebral efflux pumps in this uptake. We showed that, in healthy mice, MQ is a P-gp substrate and that its cerebral uptake is stereoselective. In infected mice P-gp and BCRP activity is not altered by CM but the cerebral uptake of MQ is decreased. This modification of the cerebral pharmacokinetic of MQ could be due to the decrease of the cerebral blood flow reported by other authors in CM models

Ce travail avait pour objectif, de caractériser le poids des infections au cours de la grossesse et d’étudier la construction de l’immunité anti-PfEMP1 chez le jeune enfant. La première partie, aborde la conséquence des infections et l’efficacité des traitements chez la mère. Cette étude réalisée sur la cohorte de femmes d’une étude prospective au Bénin, a démontré l’impact des infections à bas bruit sur le taux d’hémoglobine maternel et le faible poids de l’enfant. Le TPI-SP, a montré les limites quant à sa capacité à débarrasser les femmes enceintes infectées au moment du traitement de leur parasite. Nos résultats soutiennent davantage la nécessité de trouver des moyens alternatifs de prévention qui offrent une meilleure couverture de la grossesse. La deuxième partie aborde la construction de l’immunité anti-PfEMP1 dans la première année de vie chez l’enfant. Un résultat majeur de cette étude est la démonstration que l’acquisition des anticorps contre les PfEMP1 associés aux complications du paludisme est dépendante des infections patentes de l’enfant. La troisième partie aborde les phénotypes des parasites responsables de diverses formes cliniques du paludisme chez l’enfant Africain âgé de 0 à 5 ans. Cette étude a permis de mettre en évidence un marqueur de mauvais pronostic du paludisme cérébral. Sur un deuxième volet, nous avions montré que les isolats adhérant faiblement à ICAM-1, transcrivent fortement les gènes codant pour les PfEMP1 contenant des motifs DC8. Ces résultats soulèvent la question du rôle de EPCR dans la physiopathologie du neuropaludisme. Le travail développé dans cette thèse a permis de décrire pour la première fois la construction de l’immunité anti-PfEMP1 dans la première année de vie, de mettre à jour les connaissances sur la physiopathologie du paludisme cérébral chez le jeune enfant et de dégager des pistes à explorer prioritairement dans la perspective du développement d'un vaccin contre les formes graves du paludisme
This work aimed to characterize the burden of P. falciparum infections during pregnancy and to study the construction of the anti-PfEMP1 immunity in the early life. The first part discusses the consequence of infection and the effectiveness of treatments in the mother. This study on the cohort of women from a prospective study in Benin, demonstrated the impact of infections with low parasitemia on the maternal hemoglobin and low weight of the child. IPT-SP, has shown the limits of its ability to rid infected pregnant women in the processing of their parasite. Our results further support the need to find alternative means of prevention that provide better coverage of pregnancy. The second part treated the construction of the anti-PfEMP1 immunity in the first year of life in children. A major finding of this study is the demonstration that the acquisition of antibodies against the PfEMP1 associated with complications of malaria depends on patentes infections in children. The third part studies parasites phenotypes responsible of various clinical forms of malaria in African children aged 0-5 years. This study allowed finding a marker of poor prognosis of cerebral malaria. On a second component, we showed that isolates bind to ICAM-1, highly transcribe the genes encoding PfEMP1 containing DC8. These results raise the question of the role of EPCR in the pathophysiology of cerebral malaria. The work developed in this thesis has allowed describing for the first time the construction of the anti-PfEMP1 immunity in the first year of life, to update knowledge on the pathophysiology of cerebral malaria in young children and identify Options to be primarily from the perspective of developing a vaccine against severe forms of malaria

Seulement 1 à 3% des cas de paludisme dégénèrent en NP. Cependant, les séquelles à long termes touchent 3 à 10% des adultes et 25% des enfants et ces personnes présentent des déficits cognitifs notamment au niveau de l'apprentissage. Au niveau de l'armée française, ce sont 15 000 militaires qui sont exposés chaque année dans les zones impaludées, avec au moins 350 accès palustres mais surtout 1 à 2 morts chaque année.Dans le but de lutter contre P. falciparum mais aussi diminuer les séquelles dans le cas du NP deux molécules ont été étudiées. D'une part, l'atorvastatine (AVA) et d'autre part le bleu de méthylène (BM). Les données, précédemment publiées, ont montré l'efficacité de l'AVA non seulement comme antibactérien, antiviral ou antiparasitique mais aussi comme modulateur de l'immunité et adjuvant potentiel pour les antipaludiques actuels. Le BM est un antipaludique qui jusqu'ici présentait une voie de synthèse avec métaux lourds. C'est une nouvelle voie de synthèse sans métaux lourds et une efficacité démontrée qui nous ont incités à étudier cette molécule.Pour estimer l'efficacité de l'AVA et du BM en association avec les antipaludiques actuels nous avons successivement testé ces molécules dans un modèle in vitro (micro test isotopique simplifié) contre P. falciparum, puis dans un modèle murin de neuropaludisme en utilisant des souris C57BL/6N infectées avec Plasmodium berghei. Un gain d'efficacité a été observé en associant l'AVA ou le BM avec les antipaludiques contre P. falciparum mais aussi une protection par rapport au NP chez les souris traitées par les associations. Le BM protégeant aussi bien contre le paludisme simple que le NP
Only 1 to 3% of malaria infections turn into CM. Meanwhile, long term neurological sequelae range from 3 to 10 % in adults and 25% of child survivors present long term cognitive impairments. In a military framework, there are 15 000 soldiers localized in endemic malaria areas, with at less 350 infection cases giving clinical malaria syndrome but mainly 2 deaths each year.In the aim to fight against P. falciparum but also to decrease sequelae related to CM, two molecules were studied. In one hand, atorvastatin (AVA) and in the other hand methylene blue (MB). AVA is a synthetic inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (3HMG-CoA) reductase used in the treatment of hypercholesterolemia. Previous data, reported in numerous articles support the efficacy of AVA not only as antimicrobial, antiviral or antiparasitic agent but also as immune system modulator and potential adjuvant in vitro for common antimalarial drugs. BM is an antimalarial drug which until now had a synthesis pathway with heavy metals. It is a new synthesis pathway without heavy metals and an efficacy demonstrated which encouraged us to study this molecule.To evaluate AVA and BM efficacies in combination with common antimalarial drugs, we successively tested these molecules in an in vitro model (simplified isotopic microtest) against P. falciparum, then in experimental cerebral malaria using C57BL/6N mice infected with Plasmodium berghei. An increased efficacy was observed when AVA or MB is associated with common antimalarial drugs against P. falciparum but also a protection against CM in mice treated by drugs combinations. MB protects against malaria but also CM

Le paludisme à P. falciparum est l’une des causes majeures de mortalité et de morbidité dans le monde. Ce parasite est responsable de plusieurs manifestations cliniques allant du portage asymptomatique et infections non compliquées aigüe au paludisme grave et compliqué, tel que le neuropaludisme. Nous avons émis l’hypothèse que l’expression différentielle des gènes contribue à la variation phénotypique de parasites, entraînant des interactions spécifiques avec l’hôte, qui à son tour déterminent le type de manifestations cliniques du paludisme. L’objectif principal de cette étude était d’identifier les facteurs génétiques de P. falciparum impliqués dans la pathogenèse du neuropaludisme. Ceci a été réalisé par l’analyse complète du transcriptome d’isolats provenant d’enfants camerounais porteurs asymptomatiques (PA) ou atteints d’accès simple (AS) ou de neuropaludisme (NP). Le transcriptome du clone non sélectionnée (3D7) et la lignée sélectionnée (3D7-Lib) a été également analysé. Les résultats ont montré la surexpression de plusieurs gènes chez des isolats provenant d’enfants atteints de neuropaludisme et chez la lignée 3D7-Lib, par rapport à ceux provenant d’enfants asymptomatiques et 3D7, respectivement. L’analyse de l’ontologie de gène indique que les gènes potentiellement impliqués dans la pathogenèse, la cytoadhérence et l’agrégation des érythrocytes sont surreprésentés parmi les gènes surexprimés chez les isolats de CM et 3D7-Lib. Les résultats les plus marquants étaient la surexpression des gènes var (groups A et B) portant les domaines cassettes DC4, DC5, DC8 et DC13 et les gènes avoisinants rif chez les isolats de NP et la lignée 3D7-Lib, par rapport aux isolats de PA et au clone non sélectionné 3D7, respectivement. Le rôle joué par ces gènes dans la virulence parasitaire est lié à la cytoadhérence, c’est-à-dire la capacité de leurs protéines exprimées à interagir entre les érythrocytes parasités et les récepteurs endothéliaux post capillaires. Parmi ces récepteurs, le CD36 et inter cellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) ont été les plus couramment utilisés par les isolats. L’étude sur l’implication de ces deux récepteurs, ainsi que celle des ligands PfEMP-1, dans la pathogenèse du neuropaludisme devrait être approfondie poursuivie. Nous avons analysé le phénotype de cytoadhérence et les profils de transcription des variantes de Pfemp-1 des isolats frais provenant des enfants béninois atteints de NP ou AS à l’aide du test d’adhérence statique aux récepteurs CD36, ICAM-1 et CSPG et au moyen de RT-PCR quantitative pour les groupes A, B, var2, var3, DC8 et DC13. Nos résultats montrent que le niveau de cytoadhérence des parasites associés au neuropaludisme au CD36 est significativement plus important que celui des parasites associés à l’accès simple. En outre, nous n’avons pas trouvé de différence significative entre la cytoadhérence des isolats de deux groupes cliniques à ICAM-1 et au CSPG. En outre, les niveaux d’expression des groupes var A, B, var2, var3 et du DC8 et DC13 sont plus élevés chez les isolats associés au neuropaludisme que chez les isolats associés à l’accès simple. Nos résultats montrent également que, chez les parasites provenant de NP le haut niveau de cytoadhérence des parasites au CD36 est corrélé au niveau de l’expression de groupe B de gènes var. En revanche, les profils d’expression des groupes spécifiques du gène var et le phénotype de cytoadhérence aux récepteurs ICAM-1 et CSPG n’étaient pas corrélés. Nos résultats suggèrent un rôle important du récepteur CD36 et des protéines codées par les variantes de PfEMP-1 codées par le groupe B dans la pathogenèse du neuropaludisme
Plasmodium falciparum infection is a major cause of mortality and morbidity worldwide. This parasite is involved in several clinical manifestations, ranging from asymptomatic carriage and acute uncomplicated to severe and complicated malaria, including cerebral malaria. We hypothesized that differential gene expression contributes to phenotypic variation of parasites leading to specific interaction with the host which induces several clinical categories of malaria. The principal aim of this study was to identify parasite genetic factors implicated in the pathogenesis of cerebral malaria. We investigated the whole transcriptome of parasites isolated from Cameroonian children with asymptomatic (AM), uncomplicated (UM) and cerebral malaria (CM). We also investigated the transcriptome of 3D7 clone and the selected 3D7-Lib line. Our results revealed the up-regulation of several genes in CM isolates and 3D7-Lib line compared to AM isolates and 3D7 clone respectively. Gene ontology analysis indicates an over-representation of genes implicated in pathogenesis, cytoadherence, and erythrocyte aggregation among up-regulated genes in CM and 3D7-Lib. The most remarkable outcomes were the up-regulation of UPS A and B var genes containing architectural Domains Cassettes DC4, DC5, DC8, and DC13 and their neighboring rif genes in isolates from CM and 3D7-Lib line, compared with isolates from AM and the unselected 3D7 line, respectively. The involvement of these genes in parasite virulence rises from the ability of their encoded proteins to mediate cytoadherence of infected erythrocytes to post-capillary endothelial receptors. Of these receptors, CD36 and Inter Cellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1) were found as the most commonly used by the isolates. The implication of these two receptors, as well as that of PfEMP-1 ligands in the pathogenesis of CM needs to be more elucidated. We examined the adhesive phenotype and the transcription patterns of Pfemp-1 variants of fresh isolates from Beninese children with CM or UM malaria by static binding assay to CD36, ICAM-1 and CSPG and RT-qPCR for groups A, B, var2, var3, DC8, and DC13. Our findings showed that isolates from CM patients bind more to CD36 than those from UM cases. No differences were observed in binding levels to ICAM-1 or CSPG between these two groups. Furthermore, CM isolates transcribed groups A, B, var2, var3, DC8 and DC13 of var genes at higher levels than UM isolates. Interestingly, the high transcription levels of group B in CM parasites correlated with their higher level of binding to CD36. In contrary, the expression profiles of a specific var group and the binding phenotype of isolates to ICAM-1 and to CSPG were not correlated. Our findings support the implication of CD36 along with PfEMP-1 variants encoded by group B in cerebral malaria pathogenesis

La phase érythrocytaire du cycle de Plasmodium est caractérisée par une hémolyse importante et la libération d’hème chez l’hôte. Grâce à ses activités pro-oxydantes et immunomodulatrices, l’hème contribuerait au dysfonctionnement de la réponse immune observée durant le paludisme grave. Ainsi, ce travail de thèse avait pour but de clarifier le rôle de l’hème sur la réponse des lymphocytes T et des cellules gliales au cours du neuropaludisme et de l’anémie palustre sévère dans des modèles murins de paludisme. De plus, nous avons étendu nos études au paludisme chez des patients infectés par P. falciparum manifestant différents phénotypes cliniques. D‘après nos résultats l’hème diminue la réponse délétère de type 1 des lymphocytes T CD4 et des microglies chez les modèles murins. Alors que cette réponse est essentielle à la clairance du parasite, le prétraitement des souris BALB/c avec l’hème induit une parasitémie plus faible, en comparaison au groupe non traité, qui est également associée à une anémie liée à une dysérythropoïèse. Cependant, l’injection d’hème chez des souris C57BL/6 pendant l’infection les protège du neuropaludisme en diminuant le recrutement des lymphocytes T, la réponse de type M1 des microglies et la production de cytokines pro-inflammatoires dans le cerveau. Par l’étude réalisée dans l’Odisha en Inde nous avons corroboré l’ensemble de ces résultats avec des données cliniques, et montrons que les niveaux plasmatiques d’hème augmentent chez les patients atteints de neuropaludisme et corrèlent positivement avec les cytokines IP-10, IL-10, TNF-alpha et MCP-1. Nous soulignons dans notre étude la complexité de la physiopathologie du paludisme grave
During the erythrocytic phase of the parasite Plasmodium, large amounts of heme are release in circulation. Due to its pro-oxidant, and immunomodulating activities, heme might be responsible for the alterations of the immune response that were reported during severe malaria. Thus, the objectives of this work were to clarify the impact of heme on the response of T lymphocytes and glial cells in rodent models of severe malarial anemia, and cerebral malaria. In addition, we have also looked at the relationship between heme levels and malaria severity in a human cohort of P. falciparum-infected patients manifesting mild and severe malaria. Heme decreased the pro-inflammatory type 1 response of CD4 T lymphocytes and microglia cells in rodent models. Despite the essential role of this response for the elimination of the parasite, BALB/c mice that were preconditioned with heme before infection had lower parasitemia compared to the untreated group. However, heme induced stronger anemia during the infection that was concomitant with alterations in erythropoiesis. In addition, heme injection during infection protected partly C57BL/6 mice from developing cerebral malaria by preventing T cell recruitment to the brain, the M1 response of microglia cells, and the production of pro-inflammatory cytokines by brain cells. Interestingly, we show from our field study in Odisha, India, that plasma heme levels increased with the severity of malaria, and more specifically during cerebral malaria, and correlated positively with the plasma levels of four cytokines: IP-10, IL-10, TNF-alpha and MCP-1. Herein we underscore the complexity of the pathophysiology of severe malaria

Le paludisme constitue la première maladie parasitaire au monde, responsable d’environ 800 000 morts chaque année. Il peut entraîner plusieurs complications sévères aggravant le pronostique vital, et pouvant conduire à la mort. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été d'étudier, pour une majeur partie, la pathologie cérébrale et dans une moindre mesure la forme pulmonaire. Cette étude a plus particulièrement porté sur le rôle de certaines voies d’activation des lymphocytes T. Mes résultats ont mis en évidence la fonction primordiale, dans le développement du neuropaludisme, de trois molécules impliquées dans l’activation des cellules T : le récepteur LTβR, la protéine PKC-θ et la sous unité β2 du récepteur à l’IL-12. Grâce à l’utilisation d’un modèle murin délété en ces gènes, nous avons pu déterminer par des techniques non invasives (IRM, ARM) ou invasives (test de perméabilité vasculaire, cytométrie en flux) que ces souris étaient résistantes à la forme cérébrale. En revanche elles ne sont pas essentielles à la pathologie pulmonaire
The malaria is the first parasitic pathology, responsible of 800 000 death a year. It can cause several severe complications which might deteriorating vital forecast and lead to the death. In this context, my thesis objective was to study, for major point, the cerebral pathology and in a lesser measure the lung pathology. This study concernes the role of some signaling pathways of T cells activation. My results show the involvement of three molecules in cerebral malaria development LTβR receptor, PKC-θ kinase and IL-12Rβ2 receptor subunit. With the use of knockout mice for these genes, we proved by non invasive approaches (MRI and MRA) or invasive approaches (vascular permeability test, flow cytometry) that these mice are resistant to cerebral malaria. By contrast they are not protected against lung pathology