La clairance post-partum rapide et spontanée de Plasmodium Falciparum est liée à l'expulsion du placenta
Jul 10, 2023
La parasitémie chez les femmes enceintes ayant une immunité protectrice contre le paludisme à Plasmodium falciparum est souvent dominée par les érythrocytes infectés VAR2CSA-positifs (EI). VAR2CSA intervient dans la séquestration des EI dans le placenta. Nous avons émis l'hypothèse que la clairance post-partum spontanée de la parasitémie précédemment observée chez ces femmes est liée à l'expulsion du placenta, ce qui supprime le foyer de séquestration des EI positifs pour VAR2CSA. Nous avons évalué les parasitémies et la transcription des gènes avant et peu après l'accouchement chez 17 femmes ghanéennes. Le déclin précipité de la parasitémie post-partum s'est accompagné d'une réduction sélective de la transcription du gène codant pour VAR2CSA. Nos résultats fournissent une explication mécaniste de l'observation précédente.
Mots clés.
l'immunité acquise; VAR2CSA ; pfEMP1 ; paludisme placentaire; Plasmodium falciparum; grossesse; gènes var; immunité spécifique à la variante.
Les résidents des zones de transmission stable des parasites Plasmodium falciparum acquièrent une immunité protectrice substantielle contre le paludisme dans l'enfance, revue en référence [1]. P. falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) est une famille d'antigènes parasitaires, codés par environ 60 gènes var par génome, et médiant la séquestration des érythrocytes infectés matures (EI) pour héberger les récepteurs vasculaires, examinés en référence [2]. Malgré l'importance de PfEMP1 dans l'immunité protectrice acquise, les femmes de ces régions deviennent néanmoins très sensibles au paludisme pendant la grossesse. Cela a été lié à des infections par des parasites exprimant le PfEMP1 de type VAR2CSA, ce qui conduit à une accumulation d'EI dans l'espace intervilleux, provoquant un paludisme placentaire [2, 3].
VAR2CSA médie l'adhésion des IE au sulfate de chondroïtine faiblement sulfaté (CSA), un récepteur hôte qui est normalement limité au placenta [4]. La séquestration spécifique des récepteurs des EI est une stratégie de survie importante du parasite, car elle empêche la destruction splénique des EI matures [2]. Les EI positifs pour VAR2CSA sont donc très désavantagés en termes de survie chez les hôtes non enceintes, et l'immunoglobuline G (IgG) spécifique de VAR2CSA n'est pas acquise avant la première grossesse [2, 3]. Ceci explique la forte sensibilité des femmes enceintes (et en particulier des primigestes) au paludisme à P. falciparum, même dans les zones à transmission parasitaire stable, où une immunité protectrice importante est acquise bien avant d'atteindre l'âge de procréer [3]. Les infections à P. falciparum chez les femmes enceintes sont en effet souvent dominées par des parasites exprimant VAR2CSA [5], bien que des parasites exprimant d'autres types de PfEMP1 (et vraisemblablement séquestrant en dehors du placenta) soient également fréquemment trouvés [6]. Sur cette base, nous proposons de définir 2 types de paludisme fondamentalement différents chez les femmes enceintes. L'un est le paludisme placentaire, qui est causé par des parasites exprimant VAR2CSA et qui survient principalement chez les femmes de faible parité sans immunité protectrice substantielle spécifique à VAR2CSA. L'autre type est le paludisme causé par des parasites qui expriment d'autres types de PfEMP1 et où les EI se séquestrent dans les tissus non placentaires. Ce dernier type n'est pas limité aux femmes enceintes et peut survenir chez les femmes de n'importe quelle parité. Cela reflète simplement des lacunes dans l'immunité spécifique à la variante (principalement PfEMP1) en général [7].
Avec ces points à l'esprit, nous avons émis l'hypothèse que les rapports antérieurs de résolution spontanée de la parasitémie à P. falciparum chez les femmes enceintes en Afrique dans les quelques jours suivant l'accouchement [8, 9] reflètent la disparition soudaine du foyer de séquestration des EI positifs à VAR2CSA comme le placenta est expulsé lors de l'accouchement.
MÉTHODES
Site de l'étude et participants
L'étude a été menée dans 5 établissements de santé (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree et Saltpond) dans la région centrale du Ghana. La transmission de P. falciparum dans la zone d'étude est stable, mais avec des variations saisonnières importantes.
Les femmes enceintes proches du terme, qui ont consenti par écrit à participer à l'étude après avoir reçu des informations orales et écrites sur ses objectifs, ont été recrutées entre novembre 2020 et février 2021. Les femmes présentant toute forme de complications de grossesse ont été exclues de la participation. Bien que la plupart des femmes aient reçu un traitement préventif intermittent dans le cadre de la politique actuelle de soins prénatals au Ghana (tableau supplémentaire 1), aucune d'entre elles n'a reçu de traitement antipaludéen pendant toute la durée de l'étude (c'est-à-dire peu avant la parturition jusqu'à la fin de l'accouchement). leur participation quelques jours plus tard). L'étude a été approuvée par le comité d'examen institutionnel du Noguchi Memorial Institute for Medical Research (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) et par le comité d'éthique de la recherche du Ghana Health Service (GHS-ERC 005/08/20).
Détection et quantification de l'infection à P. falciparum
L'infection par les parasites P. falciparum a été déterminée par un test de diagnostic rapide, par microscopie de frottis sanguins colorés au Giemsa et par réaction quantitative en chaîne par polymérase (qPCR) essentiellement comme décrit précédemment [10, 11], en utilisant les échantillons de sang périphérique prélevés. L'ADN extrait de six dilutions 10- fois d'une culture in vitro de P. falciparum IT4 au stade anneau à 1 % de parasitémie a été utilisé pour établir une courbe standard permettant la quantification par qPCR de la parasitémie.
Analyse de la transcription du gène var
Parasite RNA was preserved in the field and used for quantification of var gene transcript levels essentially as described [11, 12], but using universal 1-step reverse transcription-qPCR (RT-qPCR) kits (E3005X, NEB Inc), a Quant Studio 5 thermal cycler system and fructose-bisphosphate aldolase as endogenous control. Data points were not considered if the cycle threshold (Ct) value for the endogenous control was >30 and/or if the Tm for the var gene amplicon for each pair of primers diverged >2 degrés de la valeur attendue. L'abondance du transcrit a été calculée à l'aide de 2-ΔCt, où la moyenne ΔCt=signifie la paire d'amorces Ctvar - signifie le contrôle Cendogène.
Analyses statistiques
Les associations entre la transcription de var2csa et les variables cliniques ont été testées par corrélation de rang de Spearman avec correction pour les tests multiples. La corrélation entre les parasitémies détectées par microscopie et par PCR a été évaluée par le test de corrélation produit-moment de Pearson. Les données obtenues à différents moments ont été comparées par une analyse de variance à mesures répétées (RM-ANOVA) ou par RM-ANOVA sur les rangs (RM-ANOVA-R) selon le cas, suivies de tests post hoc pour les différences par paires. Le logiciel SigmaPlot version 14 (Systat Inc) a été utilisé pour analyser les données, et les valeurs P<.05 were considered significant.
RÉSULTATS
Participants à l'étude
Un total de 377 femmes consentantes ont été dépistées pour une infection à P. falciparum pendant le travail. Parmi ceux-ci, 15 (4,0 %) étaient parasités positifs par microscopie de frottis sanguin périphérique par piqûre au doigt, 24 (6,4 %) par test de diagnostic rapide et 50 (13,3 %) par PCR. Sur la base de ces résultats, 17 femmes positives au test de diagnostic rapide ont été inscrites et sélectionnées pour un suivi 8 à 16 heures après l'accouchement, 24 à 48 heures après l'accouchement et 48 à 72 heures après l'accouchement. Les informations cliniques des participants à l'étude sont résumées dans le tableau supplémentaire 1. Il n'y avait aucune association statistiquement significative entre la proportion de parasites transcrivant var2csa et l'une des variables cliniques répertoriées.
Élimination post-partum de la parasitémie
Au moment de l'accouchement, tous les participants à l'étude étaient parasitémiques par frottis sanguin et/ou qPCR (tableau supplémentaire 1). De 8 à 16 heures après l'accouchement, la parasitémie détectable au microscope avait diminué spontanément (c'est-à-dire sans intervention thérapeutique) chez 14/17 femmes (figure 1A). De 24 à 48 heures après l'accouchement, les parasitémies avaient encore diminué et étaient très faibles ou indétectables chez la majorité des femmes (P=0,03 par rapport à avant l'accouchement, Friedman RM-ANOVA-R). Encore 24 heures plus tard, toutes les femmes sauf 1 n'avaient pas de parasitémie détectable (P=0,005 par rapport à la pré-accouchement, RM-ANOVA-R). En ce qui concerne les parasitémies détectées par PCR (Figure 1B), les parasitémies post-partum étaient significativement plus faibles de 24 à 48 heures et de 48 à 72 heures qu'avant l'accouchement (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Les niveaux étaient également significativement plus bas à 48–72 heures après l'accouchement qu'à 8–16 heures après l'accouchement (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Les parasitémies estimées par microscopie et qPCR étaient significativement corrélées (P < 0,001). Ces données confirment les rapports antérieurs d'élimination post-partum rapide et spontanée de la parasitémie à P. falciparum chez les femmes vivant dans des zones de transmission stable de ce parasite [8, 9].
Transcription parasitaire des gènes var
To identify the likely sequestration focus of the IEs detected, we measured parasite transcription of the PfEMP1-encoding var gene groups. Prior to delivery, var2csa, which encodes VAR2CSA-type PfEMP1 mediating placental IE sequestration [2, 3], was the primary transcript (up to >90 % de la transcription var totale) chez 9 femmes sur 17 et la transcription var2csa a pu être détectée chez toutes (Figure 2 et Figure supplémentaire 1). La transcription de gènes var non associés au paludisme placentaire a ainsi été détectée (en plus de var2csa) chez toutes les participantes prépartum et dominée chez certaines femmes, conformément aux observations précédentes [6].
La proportion de transcrits de var2csa a diminué au cours du suivi post-partum chez toutes les femmes (Figure 2 et Figure supplémentaire 1), parallèlement à la diminution des parasitémies (Figure 1). Il y a donc eu un changement marqué de la transcription de var2csa avant l'accouchement vers la transcription d'autres gènes var après l'accouchement. Les seules exceptions (parmi les femmes pour lesquelles des données de transcription post-partum étaient disponibles) étaient les participantes B213, S003, S001 et B201 (Figure 1 supplémentaire). Cependant, sur la base de l'observation que les parasitémies post-partum ont également diminué de manière marquée chez ces femmes (Figure 1), nous considérons qu'il est probable qu'un éloignement correspondant de la transcription de var2csa aurait été observé si des données ultérieures avaient été disponibles. Dans l'ensemble, les données sont tout à fait cohérentes avec une disparition sélective des EI positifs pour VAR2CSA comme nous l'avions supposé.
DISCUSSION
PfEMP1 est une famille de protéines exportées par les parasites intra-érythrocytaires P. falciparum vers la surface des EI, où ils fonctionnent comme des ligands d'adhésion pour différents récepteurs vasculaires de l'hôte [2]. Ces ligands sont codés par la famille de gènes var à variante clonale avec environ 60 membres par génome de parasite haploïde. Les gènes sont transcrits et traduits de manière mutuellement exclusive, garantissant qu'un seul PfEMP1 est exprimé sur la surface IE à un moment donné. Cependant, chaque parasite a le potentiel de basculer entre ses différents gènes var, permettant des changements dans la spécificité d'adhésion à l'IE et les propriétés antigéniques [2].
Les protéines PfEMP1 peuvent être regroupées et sous-regroupées selon un ensemble de critères structuraux, qui influencent leurs caractéristiques fonctionnelles [2]. Ainsi, le groupe A PfEMP1 (codé par environ une douzaine de gènes var par génome) assure la médiation de l'adhésion de l'IE aux récepteurs de l'hôte tels que l'EPCR et l'ICAM-1, et a été impliqué dans la pathogenèse du paludisme infantile sévère en général et du paludisme cérébral en particulier [2]. En revanche, la transcription de gènes appartenant aux groupes B et C semble être associée au paludisme non compliqué et aux infections asymptomatiques. Enfin, le PfEMP1 de type VAR2CSA, codé par un ou quelques-uns des gènes var2csa par génome parasitaire, est fonctionnellement et antigéniquement complètement distinct de tous les autres PfEMP1, et est fortement impliqué dans la pathogenèse ainsi que dans l'immunité acquise contre le placenta. paludisme [2, 3, 13].
En outre, la majeure partie des preuves disponibles indiquent que VAR2CSA est le principal et probablement le seul ligand CSA de bonne foi. Enfin, il a été précédemment montré que la parasitémie périphérique chez les femmes enceintes exposées à vie à P. falciparum comprend, et est souvent dominée par, des EI qui sont VAR2CSA-positifs et ont le phénotype caractéristique général des infections placentaires à P. falciparum [5, 13– 15]. Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que l'explication la plus convaincante de la disparition spontanée de la parasitémie chez les femmes enceintes dans les quelques jours suivant l'accouchement [8, 9] est la destruction splénique sélective des EI VAR2CSA positifs suite à l'expulsion du placenta pendant l'accouchement, ce qui élimine efficacement leur récepteur d'adhésion apparenté.
Les résultats présentés ici confirment la clairance post-partum rapide rapportée précédemment [8, 9] de la parasitémie périphérique à P. falciparum (Figure 1). Ils étayent en outre les observations selon lesquelles la parasitémie périphérique chez les femmes enceintes africaines comprend, et est souvent dominée par, des parasites transcrivant var2- csa [6, 15] (Figure 2 et Figure supplémentaire 1). Mais surtout, nos données étendent ces observations antérieures en fournissant pour la première fois des preuves convaincantes d'une explication mécaniste de la clairance post-partum rapide des parasites périphériques chez les femmes ayant une immunité naturellement acquise contre le paludisme à P. falciparum. Mis à part une différence numériquement très mineure et seulement significative à la limite de la transcription du groupe var A1 (Figure 2 supplémentaire), le seul changement majeur et statistiquement significatif dans la transcription des gènes var après la parturition a été la transcription relative réduite de var2csa (Figure 2B et Supplémentaire Figure 2).
Notre étude a des limites. La taille de l'échantillon est petite. Cela est principalement dû à la mise en œuvre réussie du traitement préventif intermittent du paludisme chez les femmes enceintes, qui a rendu le paludisme placentaire beaucoup moins répandu et a nécessité le dépistage de nombreuses femmes pour trouver des participantes éligibles. En outre, les installations limitées de notre site d'étude ont empêché l'évaluation directe de la spécificité des récepteurs d'adhésion des EI collectés ou de leur phénotype immunologique. Néanmoins, les preuves actuelles et les découvertes antérieures se combinent parfaitement.
En conclusion, nous avons présenté des preuves que la disparition brutale du foyer de séquestration des EI positifs à VAR2CSA lorsque le placenta est expulsé contribue de manière significative à la clairance post-partum rapide et spontanée de la parasitémie à P. falciparum chez les femmes exposées naturellement à ces parasites. Les parasites transcrivant d'autres gènes var et affichant un PfEMP1 de type non-VAR2CSA sur la surface de l'IE sont souvent incapables de prospérer et de provoquer des maladies chez les adultes dans les zones d'endémie, en raison de l'immunité protectrice spécifique du PfEMP1-contre le paludisme acquise dans l'enfance [2] . La survie continue des EI non-VAR2CSA après l'accouchement peut être davantage compromise par des processus physiologiques associés à la parturition tels que les réponses immunitaires pro-inflammatoires. Enfin, la prise non divulguée de médicaments antipaludiques immédiatement avant l'accouchement pourrait éventuellement y contribuer. Quelle que soit la raison, la parasitémie a nettement diminué après l'accouchement chez certaines femmes, où les parasites transcrivant var2csa ne constituaient qu'une minorité de la parasitémie avant l'accouchement, et cette découverte mérite une étude plus approfondie. Notre étude souligne le rôle clé de PfEMP1 dans l'immunité acquise contre le paludisme en général, et plus particulièrement de VAR2CSA dans la pathogenèse et l'immunité du paludisme placentaire.
Données supplémentaires
Des documents supplémentaires sont disponibles sur The Journal of Infectious Diseases en ligne. Constitués de données fournies par les auteurs au profit du lecteur, les documents publiés ne sont pas retouchés et relèvent de la seule responsabilité des auteurs. Les questions ou commentaires doivent donc être adressés à l'auteur correspondant.
Remarques
Contributions d'auteur.
NGA, MPQ, MFO et LH ont contribué à la conception et à la conception de l'étude. La NGA a effectué le prélèvement d'échantillons. NGA, MPQ et LH ont effectué l'analyse des données. NGA, MPQ et LH ont préparé le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé la version finale du manuscrit.
Remerciements.
Nous remercions toutes les femmes qui ont accepté de participer à notre étude. Nous remercions également toutes les sages-femmes, médecins, aides-soignants et infirmiers des différentes formations sanitaires pour leur aide dans la collecte des échantillons.
Clause de non-responsabilité.
Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit. Le financement pour payer les frais de publication en libre accès pour cet article a été fourni par Danida.
Aide financière.
Ce travail a été soutenu par Danida (numéro de subvention 17-02-KU au projet MAVARECA-II), y compris une bourse de doctorat à NGA L'Agence exécutive pour la recherche de la Commission européenne a soutenu MPQ (numéro de subvention 101028915, Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship 2020 , projet PAMSEQ).
Conflits d'intérêts potentiels.
Tous les auteurs : aucun conflit d'intérêts signalé. Tous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits d'intérêts potentiels. Les conflits que les éditeurs considèrent pertinents pour le contenu du manuscrit ont été divulgués.
