Les résultats de l'infection contrôlée du paludisme humain (CHMI) chez les adultes kenyans sont associés à des antécédents d'exposition au paludisme et à la réponse des anticorps anti-schizontes

Abstrait

Arrière-plan:

Les personnes vivant dans des zones endémiques acquièrent une immunité contre le paludisme suite à une exposition répétée aux parasites. Nous avons cherché à évaluer le modèle d'infection palustre humaine contrôlée (CHMI) comme moyen d'étudier l'immunité acquise naturellement chez les adultes kenyans exposés à une exposition variable au paludisme.

La relation entre le paludisme humain et l'immunité est complexe. Le paludisme est une maladie infectieuse causée par le parasite Plasmodium, qui pénètre dans l'organisme et infecte les globules rouges. Après l'infection, le système immunitaire du corps déclenchera une série de réponses immunitaires pour combattre le parasite du paludisme. Cependant, la réponse immunitaire peut causer des dommages à l'hôte tout en contrôlant le parasite. À l'inverse, l'immunodéficience peut entraîner une infection grave et à long terme par le paludisme, pouvant même entraîner la mort.

D'une part, la réponse immunitaire du corps humain est étroitement liée au cycle de vie du parasite du paludisme. Au stade initial de l'infection à Plasmodium, Plasmodium prend racine et se reproduit rapidement, et un grand nombre d'agents pathogènes sont concentrés dans les globules rouges et libérés. À ce moment, les cellules immunitaires du corps réagissent rapidement en libérant des cytokines pour tuer le parasite du paludisme et combattre les premiers stades de l'infection. Au cours du développement de l'infection à Plasmodium, le profil de la voie des cellules immunitaires devient plus complexe, créant un équilibre délicat entre Plasmodium et l'hôte humain. Cependant, si le système immunitaire réagit de manière excessive, cela peut entraîner une forte fièvre, des frissons, de la fatigue et d'autres symptômes chez les patients.

D'autre part, la fonction immunitaire du corps humain est affectée par de nombreux facteurs. Par exemple, la génétique, la nutrition, l'âge, le sexe, les antécédents d'infection et d'autres facteurs peuvent tous affecter la réponse immunitaire d'un individu. Certains symptômes d'immunodéficience affaiblissent la fonction immunitaire de l'organisme, exposant ainsi l'individu à un risque plus élevé de paludisme ou d'autres pathologies infectieuses. Ces déficits immunitaires peuvent être congénitaux, comme des mutations dans des gènes spécifiques, ou acquis, comme des infections virales comme le SIDA.

Ainsi, la relation entre l'infection palustre et l'immunité chez l'homme est complexe et nécessite la prise en compte de nombreux facteurs. Pour prévenir et traiter le paludisme, les chercheurs doivent identifier et comprendre l'interaction entre la réponse immunitaire et l'infection à Plasmodium. On peut voir que nous devons améliorer notre immunité. Cistanche peut renforcer l'immunité. La cendre de viande contient divers composants biologiquement actifs, tels que des polysaccharides, deux champignons, Huang Li, etc. Ces composants peuvent stimuler divers systèmes immunitaires dans les cellules ressemblant à des cellules de viande, augmentant ainsi leur activité immunitaire.

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Méthodes :

Nous avons analysé les données de 142 adultes kenyans de trois sites représentant des zones distinctes d'endémicité palustre (Ahero, Kilif Nord et Kilif Sud) inscrits dans une étude CHMI avec la souche NF54 de sporozoïtes de Plasmodium falciparum (Sanaria® PfSPZ Challenge). Pour identifier les résultats in vivo qui reflétaient le plus étroitement l'immunité acquise naturellement, les paramètres basés sur les mesures de qPCR ont été comparés aux niveaux d'anticorps anti-schizonte et à la résidence en tant que marqueurs indirects de l'immunité naturellement acquise.

Résultats:

Le temps jusqu'au critère d'évaluation était plus étroitement corrélé avec les anticorps anti-schizontes et le lieu de résidence qu'avec d'autres paramètres parasitaires tels que le taux de croissance ou la densité parasitaire moyenne. Par rapport aux études d'observation sur le terrain chez les enfants où 0 0,8 % de la variabilité de l'issue du paludisme s'expliquait par les anticorps anti-schizontes, dans le modèle CHMI, les anticorps anti-schizontes dichotomisés expliquaient 17 % de la variabilité.

Conclusion :

Le modèle CHMI est très efficace pour étudier les marqueurs de l'immunité naturellement acquise contre le paludisme. Numéro d'enregistrement de l'essai Clinicaltrials.gov NCT02739763. Enregistré le 15 avril 2016.

Mots clés:

Exposition au paludisme, Paludisme humain contrôlé, Plasmodium falciparum, Réponse anticorps anti-schizonte.

Arrière-plan

Le paludisme à Plasmodium falciparum reste une urgence sanitaire mondiale urgente. Des progrès encourageants dans sa maîtrise ont été réalisés en

certaines régions d'Afrique [1], mais l'élimination ne semble pas réaliste dans de nombreuses régions. Les principaux vaccins candidats actuels sont basés sur la protéine circumsporozoïte (CSP) et protègent contre les manifestations cliniques de la maladie à P. falciparum chez les enfants [2, 3]. Une plus grande efficacité du vaccin contre les manifestations cliniques pourrait être obtenue en induisant des réponses immunitaires contre les antigènes des stades sanguins asexués [4]. La voie de développement clinique pour tout vaccin candidat est coûteuse et longue. Aucun des vaccins candidats contre le stade sanguin soumis aux essais sur le terrain n'a atteint les essais de phase III [5, 6]. La nécessité de comprendre et d'interroger l'immunité naturellement acquise contre le paludisme est fondamentale pour la sélection des antigènes et la conception des vaccins. Une approche courante consiste à utiliser des études immuno-épidémiologiques dans les régions d'endémie palustre, où les réponses immunologiques issues d'enquêtes transversales sur les enfants sont liées au risque d'épisodes palustres ultérieurs [7–11]. Une limitation de cette approche a été le recours à une exposition naturelle mais hétérogène non contrôlée au paludisme [8, 9, 12] ainsi qu'à une exposition à des parasites génétiquement divers [13] sur le terrain.

Les études Controlled Human Malaria Infection (CHMI) ont le potentiel d'accélérer la sélection d'antigènes pour le développement de vaccins en contrôlant l'exposition au paludisme, y compris la souche parasitaire, ainsi que le niveau de dose infectieuse. Pour des raisons éthiques, CHMI requiert des bénévoles adultes plutôt que des enfants. Dans les zones endémiques, l'immunité s'acquiert avec l'âge et les adultes ont généralement des niveaux élevés d'immunité aux conséquences de l'infection [14]. Néanmoins, même parmi les adultes, les niveaux d'immunité peuvent être variables. Nous avons récemment décrit les résultats cliniques et la sécurité du CHMI chez des adultes kenyans après infection par des sporozoïtes de Plasmodium falciparum viables, aseptiques et purifiés cryoconservés (PfSPZ Challenge) à une dose de 3200 injectés par seringue [15].

Nous avons montré qu'en utilisant CHMI dans cette population de 142 adultes pré-exposés, 26 (18,3 pour cent) avaient des symptômes fébriles et ont été traités; 30 (21,1 pour cent) ont atteint un taux supérieur ou égal à 500 parasites/µl et ont été traités ; 53 (37,3 pour cent) avaient une parasitémie sans atteindre les seuils de traitement et ; tandis que 33 (23,2 pour cent) sont restés négatifs à la qPCR (dans un sous-ensemble de volontaires, certains de ceux qui étaient négatifs à la qPCR entre les jours 8 et 10 après l'infection avaient une parasitémie faible par rapport à deux autres méthodes de qPCR) [15]. Ces résultats sont cohérents avec d'autres études CHMI chez des volontaires de zones endémiques [16, 17]. Cependant, les résultats du CHMI qui sont le plus fortement associés à l'immunité acquise naturellement n'ont pas encore été déterminés. De plus, les catégorisations en résultats descriptifs à plusieurs niveaux ne maximisent pas la puissance analytique des corrélats de l'immunité, et une classification binaire ou une variable continue serait analytiquement optimale.

Dans cette étude, nous avons donc effectué une analyse en utilisant les réponses des anticorps anti-schizontes et le lieu de résidence comme substituts de l'immunité. Nous avons examiné divers paramètres des schémas de croissance des parasites au cours du CHMI. Il s'agissait de déterminer quels paramètres étaient les plus étroitement associés à ces deux substituts de l'immunité et d'identifier si certains étaient plus discriminatoires de l'immunité de l'hôte que les études immuno-épidémiologiques standard menées sur le terrain.

Méthodes

Conception et population de l'étude

Le protocole complet [18] et la description de la sécurité et des résultats [15] ont été publiés. En bref, les données de l'étude CHMI-SIKA, qui était ouverte, non aveugle et non randomisée, tous les volontaires ayant reçu une injection intraveineuse [inoculation veineuse directe (DVI)] dose de 3,2 × 103 PfSPZ Challenge PfNF54 (c'est-à-dire cryoconservée, infectieuse sporozoïtes). Les volontaires ont été surveillés pour la parasitémie sanguine par réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR) pour déterminer la croissance du parasite. La dose de 3,2 × 103 PfSPZ a été sélectionnée car elle a infecté 100 % de volontaires naïfs de paludisme subissant une CHMI dans des études aux États-Unis et dans l'UE [19, 20]. PfNF54 est d'origine africaine et on s'attend donc à ce que<100% of African volunteers with well-developed naturally acquired immunity will become infected [21].

Concentration de médicaments antipaludéens

Nous avons mesuré rétrospectivement les concentrations d'antipaludiques (artéméther, dihydroartémisinine, sulfadoxine, pyriméthamine, chloroquine, luméfantrine et dibutyl-luméfantrine), rétrospectivement à un jour avant provocation (C−1) et après provocation (à C plus 8) [15] . Nous avons exclu ceux dont les niveaux de médicament étaient supérieurs à la concentration minimale inhibitrice (CMI) pour la luméfantrine, mais avons retenu ceux dont les niveaux étaient inférieurs à la CMI pour la sulfadoxine (en l'absence de pyriméthamine) et avec des traces de chloroquine comme décrit précédemment [15].

Niveau d'anticorps anti‑schizonte

Des échantillons de plasma ont été testés par ELISA pour la présence d'IgG humaines contre l'extrait de schizonte comme décrit précédemment [22, 23]. Les parasites de la souche P. falciparum 3D7 ont été cultivés jusqu'au stade schizonte pour préparer l'extrait de schizonte. Pour exécuter les ELISA, l'extrait a été utilisé pour revêtir des plaques à haute absorbance à une concentration établie qui s'est avérée avoir une saturation des réponses en utilisant du plasma d'individus hyperimmuns. Le test a été répété si les valeurs de densité optique (DO) en double pour un échantillon de plasma individuel variaient de plus d'un facteur de 1,5. Un pool d'échantillons de sérum provenant d'une région d'Afrique où le paludisme est hautement endémique a été titré sur chaque plaque et a agi à la fois comme un contrôle positif et a fourni des valeurs pour une courbe standard pour convertir les lectures de densité optique (DO) en concentrations (unités d'anticorps, AU) .

Lieu de résidence

Les volontaires ont été recrutés dans différentes régions d'endémie palustre au Kenya : Ahero dans l'ouest du Kenya (région de transmission modérée à élevée) ; Kilif North sur la côte kenyane (transmission faible à nulle du paludisme) ; et Kilif Sud (région de transmission modérée) [1, 24]. Dans cette analyse, les volontaires d'Ahero et de Kilif South ont été combinés en tant que résidents à "haute transmission" et Kilif North a été pris en tant que résidents à "faible transmission".

Détection des parasites par qPCR

Pour la détection des parasites, des échantillons de sang veineux ont été prélevés deux fois par jour du 8e au 15e jour du CHMI puis une fois par jour du 16e au 22e jour du CHMI pour analyse qPCR par détection du gène ARN ribosomal 18S de P. falciparum [15] chez triple dans un test TaqMan utilisant des amorces et des sondes décrites précédemment [25]. Le contrôle sans matrice a été utilisé comme contrôle négatif (dans des puits en triple) avec une quantification des parasites par rapport à des normes de parasites cultivées connues comprenant 6 dilutions en série d'ADN extrait également en triple. Les étalons de parasites cultivés ont été produits en 3 lots différents. Des échantillons sélectionnés ont été réanalysés à partir de chaque cohorte CHMI par rapport à un ensemble final de normes, y compris l'échantillon de contrôle de qualité quantifié externe de l'OMS [26].

analyses statistiques

Les résultats de la PCR sont présentés sous forme de moyenne géométrique de trois essais répétés à chaque instant. Le délai de traitement était le nombre de jours entre la provocation et la décision de traitement prise soit parce que : (a) le volontaire avait atteint le seuil pré-assigné de 500 parasites falciparum/ml par qPCR ; (b) ils avaient développé des symptômes fébriles et les cliniciens les avaient traités à une densité parasitaire plus faible, ou (c) ils avaient atteint la fin de l'étude sans atteindre le seuil de densité parasitaire ni présenter de symptômes. D'autres paramètres pour décrire les résultats ont été dérivés des résultats de la qPCR comme suit : (i) le temps jusqu'à des seuils de densité parasitaire particuliers, où les volontaires n'atteignant pas ces seuils ont été décrits comme des données manquantes ; (ii) la "proportion de jours de croissance" où toute augmentation consécutive de la densité parasitaire est considérée comme un "jour de croissance" (ceci a été calculé à partir de données brutes, puis également à partir de données lissées en prenant la moyenne mobile sur 2 jours) ; (iii) la densité parasitaire moyenne sous forme de moyenne géométrique, à l'exclusion des points temporels après le traitement ; (iv) le nombre maximum de jours de croissance consécutive continue ; (v) le gradient de croissance à partir d'un meilleur pied linéaire de la période défnie en (iv) ; (vi) le nombre médian de jours depuis la provocation pour les jours de croissance du parasite comme défni en (ii); (vii) l'inverse de (ii), (iv) et (v); (viii) pour les jours de déclin de la densité parasitaire plutôt que de croissance ; (ix) "l'inoculum" défni comme le pic de densité parasitaire observé entre les jours 8,5 et 10 après provocation et ; (x) la "variabilité" calculée comme la variation journalière additionnée de la densité parasitaire. Des tests de Kruskal-Wallis avec des comparaisons multiples ont été utilisés pour comparer les anticorps anti-schizontes par emplacement et par résultat de qPCR et la corrélation de rang de Spearman a été utilisée pour explorer les corrélations entre les anticorps anti-schizontes, l'emplacement et les paramètres de qPCR.

Des modèles de survie ont été développés en utilisant la régression de Cox en trois étapes ; (a) analyse univariée de tous les prédicteurs indépendants potentiels ; et (b) une analyse multivariée comprenant des prédicteurs significatifs de (a) ; deuxième analyse multivariée ne retenant que les prédicteurs significatifs de (b). La variabilité des résultats expliquée par les anticorps anti-schizontes a été calculée à l'aide du pseudo r 2. Pour comparer la cohorte CHMI avec une précédente étude observationnelle sur le terrain d'enfants [9, 11, 23], les taux d'anticorps ont été divisés en deux groupes (au-dessus et en dessous la médiane), et l'analyse de la cohorte d'enfants a été limitée au groupe asymptomatiquement infecté où l'effet protecteur des anticorps anti-schizontes était le plus évident [8, 11, 23].

Résultats

Réponses en anticorps anti‑schizontes pour les volontaires inscrits à l'étude

Les données de 142 volontaires ont été incluses dans l'analyse comme décrit précédemment [15]. L'âge médian des volontaires était de 28 ans (fourchette de 18 à 45 ans) et 30 % étaient des femmes. Les réponses d'anticorps à l'extrait de schizonte ont été mesurées pour tous les volontaires lors du dépistage (Fichier supplémentaire 1 : Fig. S1). Les volontaires de Kilif North avaient des anticorps anti-schizontes significativement plus faibles (médiane de 896 unités d'anticorps (UA), IC à 95 % 566 à 1473) par rapport aux volontaires de Kilif South (médiane de 9238 AU, IC à 95 % 6399 à 12 324, p<0.00001) and Ahero (median of 4666 AU, 95% CI 966 to 28,702, p<0.00054) but volunteers from Kilif South and Ahero had similar antibody levels (p=0.085). For further analysis, volunteers from Kilif North (N=34) were considered to be residents of an area of "low transmission" whilst volunteers from Kilif South (N=93) were combined with Ahero volunteers (N=15) and considered to be residents of an area of "high transmission".

qPCR a classé les résultats concernant l'emplacement et la réponse des anticorps

Nous avions précédemment observé quatre résultats distincts basés sur la croissance parasitaire mesurée par qPCR après CHMI [15] étant la croissance parasitaire par qPCR répondant aux critères de seuil pour le diagnostic du paludisme (supérieur ou égal à 500 parasites/ml) soit : (a) avec de la fièvre (c'est-à-dire "traité fébrile"); (b) sans fièvre mais atteignant une densité parasitaire nécessitant un traitement (c'est-à-dire "traité non fébrile"); (c) avec des parasites détectés par qPCR mais pas à une densité parasitaire répondant aux critères de seuil pour le traitement (c'est-à-dire "PCR positif non traité"); ou (d) parasites non identifiés par qPCR tout au long du suivi (c'est-à-dire "PCR négatif") (Fichier supplémentaire 2 : Fig. S2). Les volontaires qui ont été "traités fébriles" avaient les anticorps anti-schizontes les plus faibles et étaient les moins susceptibles d'être des résidents des zones de transmission élevée (Tableau 1, Fichier supplémentaire 3 : Fig. S3). Le groupe "traité non fébrile" avait des niveaux intermédiaires d'anticorps anti-schizontes et la probabilité intermédiaire d'être des résidents de la zone de transmission élevée. Le groupe " PCR positif non traité " puis le groupe " PCR négatif " avaient des niveaux élevés d'anticorps anti-schizontes et étaient tous deux très susceptibles d'être des résidents des zones de transmission élevée. Ceux qui étaient positifs à la qPCR non traités pouvaient être examinés en sous-groupes en les divisant en ceux qui étaient positifs soit tôt, soit tard ou tout au long de la surveillance de la qPCR. Nous n'avons identifié aucune différence significative dans les anticorps anti-schizontes ou le lieu de résidence pour ces sous-groupes supplémentaires (fichier supplémentaire 5 : tableau S1).

Associations de paramètres qPCR avec l'emplacement et la réponse des anticorps

Nous avons examiné divers paramètres décrivant les résultats de la qPCR par volontaire individuel (tableau 2). Les corrélats non paramétriques les plus forts du lieu de résidence (c'est-à-dire résidence à forte ou faible intensité de transmission) ou des anticorps anti-schizontes étaient le temps nécessaire pour atteindre un seuil de 250 parasites/ml ; délai de traitement ; et la catégorisation du traitement par rapport à l'absence de traitement (tableau 2). D'autres paramètres qui étaient fortement corrélés au lieu de résidence ou aux anticorps anti-schizontes étaient fortement corrélés entre eux (Fichier supplémentaire 4 : Fig. S4) et nous n'avons pas identifié de deuxième prédicteur indépendant à l'aide d'analyses paramétriques après ajustement pour le temps traitement (Fichier complémentaire 5 : Tableau S2). Le paramètre temps jusqu'au traitement a été utilisé pour une analyse plus approfondie sur l'utilisation du temps jusqu'à un seuil de 250 parasites/ml puisque certains volontaires ont été traités à des densités parasitaires inférieures, ce qui a conduit à des données manquantes pour le temps jusqu'à 250 parasites/ml.

Analyse de survie

Nous avons développé un modèle de régression multivariable de Cox du temps jusqu'au traitement, finançant à la fois les anticorps anti-schizontes et le lieu de résidence pour être de puissants prédicteurs indépendants des résultats (tableau 3). La présence de parasites lors du dépistage et les concentrations plasmatiques de luméfantrine étaient de faibles prédicteurs du résultat dans l'analyse univariée (tableau 3), mais pas dans l'analyse multivariée (multivariable 1, tableau 3). Les parasites lors du dépistage et les concentrations de luméfantrine étaient tous deux confondus par le lieu de résidence (r=0.20, p=0.016 et r=0.30, p=0.0003 pour les associations avec le lieu de résidence, respectivement). L'année d'inscription à l'essai (année de la cohorte), la concentration de médicaments antipaludéens, l'âge et le sexe n'étaient pas des prédicteurs significatifs des résultats. Dans le modèle final (multivariable 2), les deux prédicteurs indépendants étaient la résidence (c'est-à-dire à transmission élevée ou faible) et la concentration d'anticorps anti-schizonte, expliquant 35 % de la variabilité du résultat lors de la régression logistique (tableau 3 et fig. 1).

Nous avons comparé la force prédictive des anticorps anti-schizontes dans le modèle CHMI avec des études de cohorte précédentes basées sur l'exposition naturelle sur le terrain [9, 11, 23], afin de déterminer si le modèle CHMI ferait progresser le domaine dans l'examen des corrélats d'infection. Pour effectuer des comparaisons entre les modèles, nous avons utilisé des niveaux d'anticorps anti-schizontes dichotomisés au-dessus et en dessous de la médiane pour chaque étude afin d'avoir une comparaison à deux niveaux dans chaque contexte qui ne dépendait pas de la gamme différente de niveaux d'anticorps. Nous avons comparé le pseudo R2 en régression logistique pour déterminer la variabilité des résultats expliquée par les niveaux d'anticorps dans chaque contexte. Dans CHMI, l'odds ratio (OR) de nécessiter un traitement basé sur des niveaux d'anticorps anti-schizontes supérieurs à la médiane était OR=0.12 (IC à 95 % 0.06 à {{ 26}}.27, p=2×10−7 ) et explique 17 % de la variabilité. Dans la cohorte précédemment rapportée de 121 enfants âgés de 1 à 8 ans dont le parasite était positif au départ, les critères d'inclusion pour l'analyse étant la résidence dans la zone d'étude, la présence d'anticorps anti-schizontes au-dessus du niveau médian était associée à l'OR { {23}}.64 (IC à 95 % 0,29 à 1,4, p=0.26) pour le paludisme fébrile, expliquant 0,8 % de la variabilité des résultats. Les graphiques de survie de l'étude CHMI ont montré une distinction claire dans le temps jusqu'au traitement par les réponses des anticorps anti-schizontes (Fig. 2, panneau de gauche), contrairement à la distinction moins claire observée dans les études de terrain basées sur l'exposition naturelle (Fig. 2, à droite panneau).

Discussion

Nous avons utilisé la qPCR en série pour déterminer les résultats les plus fortement associés aux anticorps anti-schizontes et le lieu de résidence (transmission faible ou élevée), afin de définir les résultats de CHMI chez les adultes exposés les plus fortement associés aux substituts de l'immunité. Nous avons utilisé les taux d'anticorps anti-schizontes et le lieu de résidence à différentes expositions antérieures au paludisme comme substituts de l'immunité au paludisme. Nous avons examiné plusieurs paramètres potentiels basés sur la surveillance qPCR effectuée pour CHMI pour leur association avec les anticorps anti-schizontes et leur emplacement. Le temps jusqu'au traitement et le temps jusqu'à 250 parasites/µl étaient fortement associés aux anticorps anti-schizontes et à la localisation. Nous avons préféré le délai de traitement plutôt que le délai de 250 parasites/µl, car le premier incluait l'ensemble complet des données des volontaires et évite le biais potentiel des données manquantes des volontaires qui ont été traités avant d'atteindre 250 parasites/µl.

Après ajustement en fonction du délai de traitement, il n'y avait pas d'autres prédicteurs indépendants des anticorps anti-schizontes ou du lieu de résidence. Nous avons donc développé une analyse de survie basée sur le délai de traitement. La combinaison du lieu de résidence et des anticorps anti-schizontes en tant que variable continue expliquait 35 % de la variabilité du délai de traitement dans CHMI. Étant donné que la résidence antérieure et les anticorps anti-schizontes n'offrent que des informations limitées sur l'étendue réelle de l'immunité de l'hôte, cela implique qu'une proportion très importante de la variabilité des résultats dans CHMI est due à l'immunité de l'hôte.

Nous avons examiné si l'analyse du CHMI pour l'immunité acquise naturellement était une avancée significative par rapport aux études précédentes menées sur le terrain sur la base de l'exposition naturelle au paludisme. Les adultes ont des niveaux d'immunité plus élevés que les enfants, et différents critères d'évaluation sont utilisés pour les adultes participant au CHMI par rapport aux enfants dans les études d'observation sur le terrain, mais ces plans d'étude partagent tous deux l'objectif de définir les corrélats potentiels de l'immunité. Pour faire des comparaisons, nous avons utilisé la régression logistique avec le paludisme fébrile comme résultat dans les études de terrain, et avec des critères de traitement comme résultat dans CHMI. Nous avons utilisé les anticorps anti-schizontes comme variable prédictive. Les niveaux d'anticorps anti-schizontes étaient plus élevés chez les adultes que chez les enfants, nous avons donc divisé les anticorps en catégories élevées ou faibles en fonction du niveau médian d'anticorps dans chaque étude. Dans l'étude observationnelle basée sur le terrain analysée ici dans une cohorte d'enfants, les réponses des anticorps anti-schizontes expliquaient moins de 1 % de la variabilité observée, mais les anticorps anti-schizontes expliquaient 17 % de la variabilité des résultats CHMI. Cela n'est pas surprenant compte tenu de la variabilité de l'exposition au paludisme observée sur le terrain [8, 9], alors que dans CHMI l'exposition est contrôlée et ne varie pas entre les participants.

Cette analyse, ici, montre comment l'ajustement et la prise en compte de l'hétérogénéité de l'exposition et de l'infection, et étant donné que les anticorps anti-schizontes dans les études sur le terrain représentent une petite fraction de la variabilité, CHMI dans une population adulte pré-exposée a une plus grande pouvoir discriminatoire d'étudier l'immunité vis-à-vis des expositions passées. De plus, dans les études CHMI non immunitaires, une grande partie des volontaires développent une maladie et nécessitent un traitement à des seuils de parasitémie relativement bas (entre 5 et 50 parasites/ml) alors que dans notre étude, les individus étaient souvent asymptomatiques et sans parasites, ce qui pourrait être en grande partie le résultat de différences de réponses chez les non-immuns avec les semi-immuns [27, 28]. À l'exception de facteurs innés tels que le trait drépanocytaire [17], cette résistance chez les individus précédemment exposés au paludisme pourrait donc être le résultat d'une immunité adaptative acquise qui est confirmée par des réponses d'anticorps anti-schizontes.

Ainsi, ces découvertes présentées ici offrent une opportunité unique de faire avancer le domaine de la découverte d'antigènes vaccinaux en utilisant la plate-forme CHMI avec une caractérisation et une meilleure compréhension du développement de l'immunité à l'infection dans le contexte d'une exposition passée au paludisme. Une analyse complète des signatures ou des corrélats de l'immunité, comme cela a été récemment détaillé en utilisant des approches de sérologie systémique (approches qualitatives et quantitatives basées sur les anticorps) [29] fera considérablement progresser le domaine.

Cette analyse, qui ne repose pas sur un ou deux paramètres de la mesure des résultats (PCR), en particulier dans le contexte de la réalisation de ces études dans des populations ayant des expositions antérieures variables au paludisme, est justifiée. Traditionnellement, les études se sont appuyées sur la cinétique/le taux de croissance du parasite comme mesure importante des résultats dans les études CHMI, y compris comme évaluation de l'efficacité du vaccin ou du médicament [30]. Les études CHMI recrutant des volontaires avec une gamme d'expositions aux parasites, à ce jour en Afrique, ont adopté l'approche de la mesure des paramètres largement basée sur la microscopie du sang épais à un seuil particulier de diagnostic [17, 22, 31] pour expliquer les taux de croissance des parasites. Acan et al. [16] malgré l'utilisation de la PCR comme critère pour le critère d'évaluation, n'avaient pas la même étendue d'expositions passées que celles présentées ici. Par conséquent, il est important pour les études utilisant en particulier la PCR d'entreprendre une analyse détaillée du paramètre le plus fiable qui rendrait compte de la diversité dans la croissance des parasites.

conclusion

Nous concluons donc que les études CHMI dans les zones d'endémie palustre, utilisant un inoculum standardisé, sont une plate-forme efficace et un outil puissant pour étudier l'immunité de l'hôte. La variabilité des résultats est plus étroitement attribuable à l'immunité de l'hôte qu'aux études sur le terrain basées sur l'exposition naturelle. Les anticorps anti-schizontes ne sont généralement pas considérés comme étant mécaniquement liés à l'immunité, mais plutôt comme un marqueur d'une exposition passée. Les anticorps anti-schizontes sont donc susceptibles d'être corrélés avec de multiples autres mécanismes potentiels d'immunité [22, 23, 32, 33]. Par conséquent, dans d'autres études sur l'immunité de l'hôte, nous nous attendrions à ce que des réponses spécifiques à l'antigène et des anticorps fonctionnels expliquent la variabilité restante des résultats. Il est possible que quelques marqueurs mécanistes soient indépendamment associés au résultat et que, lors de l'ajustement, les associations avec d'autres marqueurs d'exposition soient atténuées, ou que le résultat soit expliqué indépendamment par une gamme de paramètres. Dans les deux cas, les conditions expérimentalement contrôlées devraient laisser moins de variation inexpliquée que ce qui se produit sur le terrain en raison de l'exposition variable aux piqûres de moustiques. Dans les analyses de suivi, des paramètres immunologiques, y compris, mais sans s'y limiter, par exemple des tests fonctionnels pour l'immunité au stade sanguin [34, 35] et des analyses de puces protéiques pour identifier les antigènes au stade sanguin [36], devront être entrepris à propos de la PCR paramètres décrits ici. Cela aidera à mieux identifier les signatures ou les corrélats de l'immunité. Des études immuno-épidémiologiques antérieures utilisant des cohortes observationnelles ont identifié plusieurs marqueurs immunologiques beaucoup plus fortement associés à l'immunité que les anticorps anti-schizontes [11], et ces résultats peuvent maintenant être testés en utilisant l'approche CHMI dans les zones d'endémie palustre.

Abréviations

AU : unité d'anticorps ; CHMI : Paludisme humain contrôlé ; CHMI-SIKA : Infection palustre humaine contrôlée chez des adultes kenyans semi-immuns ; DVI : Inoculation veineuse directe ; ELISA : dosage immuno-enzymatique ; qPCR : réaction en chaîne par polymérase quantitative ; Provocation PfSPZ : Sporozoïtes de P. falciparum aseptiques, purifiés et cryoconservés.

Contributions des auteurs

MCK a conçu l'étude et rédigé la première ébauche du manuscrit. MCK et EO ont analysé les données. DK a effectué des tests moléculaires pour la détection et la quantification des parasites. MCK, RK et JT ont effectué des tests pour la détection des anticorps anti-schizontes. PN et MH ont contribué à la collecte des données. BKLS a contribué à la préparation et à la fabrication des sporozoïtes. MCK a conçu l'étude et dirigé l'équipe d'étude. Tous les auteurs ont contribué à l'interprétation des analyses et à la révision du projet de manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Financement

Ce travail a été soutenu par une subvention du Wellcome Trust (Grant Number 107499). Le bailleur de fonds n'a joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte, l'analyse et l'interprétation des données, ni dans la rédaction du manuscrit.

Disponibilité des données et des matériaux

Les données seront mises à disposition, y compris les dictionnaires de données, après l'anonymisation des volontaires. Les données seront disponibles pour les chercheurs qui soumettent des demandes à dgc@kemri-wellcome.org pour avoir accès aux données suite à un accord d'accès aux données signé. Le protocole d'étude, les formulaires de consentement éclairé et tous les autres documents associés ont déjà été publiés.

Déclarations

Approbation éthique et consentement à participer

L'étude a été menée dans le cadre du programme de recherche du KEMRI Wellcome Trust à Kilif, au Kenya, et a reçu l'approbation éthique de l'unité d'examen scientifique et éthique du KEMRI (KEMRI//SERU/CGMR-C/029/3190) et du comité d'éthique de la recherche tropicale de l'Université d'Oxford. (OxTREC 2-16). L'étude a été enregistrée sur ClinicalTrials.gov (NCT02739763), menée sur la base des bonnes pratiques cliniques (GCP) et selon les principes de la Déclaration d'Helsinki. Le consentement à participer à l'étude par tous les volontaires de l'étude a été fourni par consentement écrit.

Consentement à la publication

N'est pas applicable.

Intérêts concurrents

BKLS est un employé salarié à temps plein de Sanaria Inc., le fabricant du Sanaria PfSPZ Challenge. Ainsi, tous les auteurs associés à Sanaria Inc. ont des conflits d'intérêts potentiels. Tous les autres auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Détails de l'auteur

1 Center for Geographic Medicine Research (Coast), Kenya Medical Research Institute-Wellcome Trust Research Programme, PO Box 230, Kilif 80108, Kenya. 2 Centre de médecine tropicale et de santé mondiale, Nuffield Department of Medicine, Université d'Oxford, Oxford OX3 7LG, Royaume-Uni. 3 Sanaria Inc., Rockville, MD 20850, États-Unis.

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