Diapositive 1

Immunité et
Physiopathologie du
Paludisme
Professeur Ermanno CANDOLFI
[email protected]
L'infection n'aboutit pas forcément à la
maladie et la maladie n'est pas
forcément grave: le devenir de l'infection
dépend de toute une série de facteurs, y
compris la virulence du parasite, la
génétique et l'immunité de l'hôte.
Histoire
Antiquité :Fièvre des marais
1880 :Découverte du Plasmodium
par Alphonse Laveran
1897 : Découverte du vecteur, un
moustique
1964 : Premier cas de résistance à
un antimalarique et apparition de la
résistance des moustiques au DDT
Définition
• Maladie infectieuse humaine
• Fébrile
• Due à des protozoaires:
• les Plasmodium
• Transmise (piqûre moustique)
Globules rouges infectés par Plasmodium
Espèces responsables
• Plasmodium falciparum
• Plasmodium vivax
• Plasmodium ovale
• Plasmodium malariae
• Plasmodium knowlesi
Cycle
Chez l'être humain = cycle asexué
• intra hépatique (exo érythrocytaire)
• intra érythrocytaire
Cycle
Cycle asexué : phase intra hépatique
B
A
A
A = sporozoïte
B = schizonte
Cycle
Cycle asexué : phase intra
érythrocytaire
C (et F) = mérozoïte
D = trophozoïte
C
F
D
E
E = schizonte
Cycle
Chez le moustique = cycle sexué
G = gamétocyte
A
A = sporozoïte
G
G
Cycle
Plasmodium vivax et ovale
H
A
B
A = sporozoïte
B = schizonte
H = hypnozoïte
Données épidémiologiques mondiales
• 300 à 500 millions de cas déclarés
• 1 africain sur 2 / an
• 1 à 2 millions de morts / an
• 1 enfant meurt toutes les 12 secondes de paludisme
Données nationales
• 8000 cas de paludisme par an en
France
• 85 % de ces cas sont dus à P.
falciparum
Répartition géographique
Plasmodium falciparum
Afrique inter tropicale (Madagascar)
Amérique inter tropicale (Sud)
Asie (Asie du Sud-Est, sous continent indien)
Répartition géographique
Plasmodium vivax
Afrique inter tropicale (Madagascar)
Amérique inter tropicale (Centre et Sud)
Asie inter tropicale
Répartition géographique
Plasmodium ovale
Afrique inter tropicale
Répartition géographique
Plasmodium malariae
Afrique, Amérique, Asie
inter tropicale
Transmission du
paludisme
–Moustique (vecteur ; maladie
vectorielle)
–Genre Anopheles
–Seule la femelle est hématophage
–Elle pique la nuit
Anophèle femelle hématophage
Modalités accessoires de transmission
–Transfusion sanguine
–Transplantation d'organe, greffe
de moelle osseuse
–Accidents d'exposition au sang
–Toxicomanie intra veineuse
–Fœtale
Nature du paludisme
• Paludisme d'importation
• Paludisme autochtone (à
déclaration obligatoire)
• Paludisme d'aéroport
Clinique
Incubation Variable selon les espèces :
• P. falciparum : 7 à 15 jours …..à 1 an
• P. vivax - P. ovale : 15 jours….à 3 ans
(vivax) et 5 ans (ovale)
• P. malariae : 21 jours…………. à 20 ans
Clinique des accès simples
Accès de primo-invasion
Fréquent +++
• Embarras gastrique fébrile
~~> Accès à fièvre périodique
• Frissons (violents) (39°C) 1h
• Chaleur (fièvre 40-41°C) 3-4h
• Sueurs (37°C) 2-4h
Tous les 2 jours (falciparum, vivax, ovale)
Tous les 3 jours (malariae)
Evolution naturelle P. falciparum
accès de primo-invasion

accès à fièvre périodique

paludisme viscéral évolutif



accès grave >>décès
Complications cliniques
1. Neuropaludisme
2. Paludisme viscéral évolutif
3. Fièvre bilieuse hémoglobinurique
4. Néphrite quartane
Neuropaludisme mortel (coma)
Thrombose capillaire cérébrale
Thrombose capillaire placentaire
Evolution naturelle des autres
espèces
accès de primo-invasion

accès à fièvre périodique

paludisme viscéral évolutif
Immunité et physiopathologie
1.
2.
3.
4.
Objectifs
Savoir les concepts généraux et grandes lignes
de l'immunité anti-Plasmodium
Connaître les principaux antigènes
plasmodiaux et leur rôle
Connaître le polymorphisme et la variation
antigénique du Plasmodium
Connaître les interactions entre la réponse
immunitaire de l’hôte et la physiopathologie de
la maladie
1 GRANDES LIGNES DE LA
REPONSE IMMUNE
Acquisition de l’immunité en zone
d’endémie
• Transfert passif de l'immunité maternelle (par
le biais des IgG transmises à travers le
placenta).
• Prémunition (immunité relative)
• Maintenance d’une semi-immunité nécessite
une réinfection fréquente.
• Tolérance clinique
• Perte de la semi-immunité au cours de la
grossesse ou après un an sans réinfection
2 PRINCIPAUX ANTIGENES
PLASMODIAUX
• Plasmodium = eucaryote inférieur
• complexité génétique cinq fois plus grande que
celle d'une bactérie
• envahit trois types cellulaires différents
(érythrocyte, hépatocyte et cellule épithéliale de
l'estomac moyen du moustique)
• survit dans différents environnements hostiles.
• ~~~>structure antigénique complexe et variable
• Les antigènes plasmodiaux sont
particulièrement bien connus et la
séquence génique complète est connue
pour la plupart des antigènes protéiques.
• Outre la spécificité de stade, les
antigènes plasmodiaux possèdent une
série de caractéristiques importantes:
i. Un petit nombre de molécules est exprimé à la
surface des stades d'invasion extracellulaires
• fonctions biologiques cruciales d'adhérence aux
cellules hôtes qu'elles sont sur le point d'envahir
– CSP-1 et SSP2/TRAP des sporozoites (dans les
hépatocytes),
– MSP-1 et MSP-2 des mérozoites (dans les globules
rouges)
– Pfs230, Pfs45/48 et Pfs25 à la surface des ookinètes
(dans le moustique).
ii) les stades d'invasion sont munis des organelles
caractéristiques des Apicomplexa
• complexe apical avec Rhoptries et Micronèmes
• antigènes immunodominants sont localisés à ce
niveau; c'est le cas d'AMA-1, RAP1/3 et Rhop
1/3, EBA-175, Ag512.
Complexe apical contenant des rhoptries et des micronèmes
iii) certaines molécules d'origine parasitaire
sont exprimées à la surface de l'érythrocyte
• fonctions biologiques fondamentales
– cytoadhérence à l'endothélium vasculaire,
– l'évasion immunitaire
– le transport trans-membranaire
Par exemple PfEMP-1, la séquestrine et les
rifines.
iv) certaines molécules d'origine parasitaire
sont exprimées à la surface de l'hépatocyte
infecté
• par l'intermédiaire des molécules MHC de
classe I
• CSP-1, LSA-1 & LSA-2, STARP.
v) Certains antigènes proviennent de
l'intérieur du parasite
• Ces molécules sont soit excrétées soit
libérées
• Extrêmement immunogènes
• Impliquées dans l'immunopathologie.
• HRP-2, pLDH , aldolase
3 MECANISMES DE L'IMMUNITE
La réponse immune correspond à
une série d'évènements complexes,
impliquant différents mécanismes effecteurs, dont
l'importance relative peut varier
considérablement d'une combinaison hôteparasite à une autre.
Pour mieux comprendre l'immunité antipalustre, il
est nécessaire d'examiner chacun des
mécanismes effecteurs.
3.1 ROLE DES ANTICORPS
• Le rôle protecteur des anticorps a été démontré
lors d'expériences de transfert passif
d'immunoglobulines provenant de donneurs
adultes semi-immuns à des enfants infectés.
• Le passage d'anticorps de type IgG à travers le
placenta est une autre forme de transfert passif
d'immunité de la mère immune à son enfant, ce
transfert assure une protection effective de
l'enfant pendant les premiers six mois.
CD8+ producteurs
d’IFN-gamma +++
Globules rouges
(absence de CMH1 et 2)
Ac+++
Foie
Modes opératoiresdes AC
•
•
•
•
•
blocage de la dispersion des mérozoites
inhibition de l'invasion
destruction intracellulaire du parasite
inhibition ou réversion de la cytoadhérence:
la fécondation peut être bloquée par les
anticorps
• synergie avec différentes cellules effectrices
(macrophages et lymphocytes T)
• Mais des souris KO pur FcgR ou de complément
éliminent aussi les parasites
3.2 ROLE DES LYMPHOCYTES T
• Les lymphocytes T CD4+ et CD8+
producteurs d’IFN-g jouent un rôle crucial
dans l'immunité contre le paludisme.
• Les souris sans lymphocytes T
développent une parasitémie fulgurante,
rapidement mortelle à P. chabaudi et
redeviennent capables de contrôler leur
infection après transfert de lymphocytes T
CD4+.
Rôle des lymphocytes T dans
l'immunité contre la phase
érythrocytaire
• Activation des macrophages et contrôle de
la production d'anticorps.
• Les anticorps T-indépendants ne jouent
qu'un rôle minime lors des stades
précoces de l'infection et seulement dans
certains des modèles expérimentaux.
Th1 versus Th2
• Réponse immune initiale = Th1
• Switch vers Th2 dans les phases
chroniques correspondant à un contrôle
de la prolifération du parasite par les Ac
Cellules cytotoxiques CD4+ ou
CD8+ (CTL)
• Aucun rôle dans l'immunité contre les
stades érythrocytaires.
• Efficace dans stades pré-érythrocytaires
(hépatiques)
Cytokines
• IFN-g, IL-1, IL-6, TNF-a, C-Reactive
Protéine et monoxyde d'azote (NO) sont
impliqués dans la destruction des
parasites dans les formes préérythrocytaires (réponse Th1)
• IL-10 produite par des cellules T CD4+
(CD25-, Foxp3-, et CD127-) est antiinflammatoire et assure la persistance du
parasite dans le sang circulant
Macrophages.
• Responsable de la splénomégalie par
phagocytose des parasites, des débris
parasitaires (en particulier le pigment), des
globules rouges infectés, mais aussi des
globules rouges normaux.
• Anticorps opsonisants agissent en
synergie.
• Développement de l'immunité par leurs
formes dendritiques.
•Lymphocytes NK et gammadelta.
• stimulation par des superantigènes
plasmodiaux
• augmentation des cytokines proinflammatoires (particulièrement IFN-g et
TNF-a (Th1)
• Mécanismes précoces de défense contre
l'infection.
Chromogranin A : a prohormone which
generates several peptides by
proteolytic processing
CGA
CGA
Several AMP displayed antimicrobial activities (antibacterial, antifungal)
against various microorganisms
Metz-Boutigue MH, Kieffer AE, Goumon Y, Aunis D (2003). Trends Microbiol 11: 585-592
Briolat J, et al. (2005). Cell Mol Life Sci 62: 377-385..
In vitro action of human Catestatin
(P. falciparum strain 3D7)
Control
20nM
200nM
2μM
20µM
50µM
25
parasitemia (%)
20
MIC = 2µM
15
10
5
0
D0
D1
D2
D3
D4
Days post infection
Akkadar et al., CMLS, 2010
5.4 AGE-DEPENDANCE ET
PREMUNITION
• L'immunité est âge-dépendante et croit
avec l’âge
• Les infections répétées sont nécessaires,
ce qui prend souvent quelques années.
• La parasitémie diminue avec l’âge
• Atteinte d’un état de « prémunition »
(immunité non stérilisante et protectrice
contre le paludisme maladie dite relative)
5.5 IMMUNITE ET
CHIMIOTHERAPIE
• Chimioprophylaxie prise régulièrement (comme
c'est le cas chez les expatriés vivant pendant un
temps limité en zone d'endémie) empêche le
développement d'une immunité anti-palustre.
• Chimioprophylaxie de l’enfant interrompue, ~~>
pas d’effet rebond
• Moustiquaire et chimioprophylaxie ~~~> effet
rebond !!!!
• Synergie entre les effets du médicament et
de l'immunité.
6 GENETIQUE DE LA REPONSE
IMMUNE
• Groupes ethniques : avec une longue
association avec le paludisme, sont moins
susceptibles à l'infection et à la maladie
• Famille : une étude de groupes familiaux
bien caractérisés semble impliquer une
région du chromosome 5 (5q3l-q33)
comme étant le locus de susceptibilité à
l'infection plasmodiale.
Invasion et génétique
• P. vivax est restreint aux réticulocytes et
aux cellules Duffy positives
• Invasion de P. falciparum peut être
significativement réduite lorsque les
globules rouges présentent des anomalies
de la glycophorine (par exemple, le
phénotype En(a-) ou le phénotype S-s-U-).
Paludisme et hémoglobinopathies
• Le développement intra-érythrocytaire de
P. falciparum est réduit ou retardé dans le
cas de globules rouges présentant
certains hémoglobinopathies, y compris
HbS, HbE, HbF, HbC, déficience en G6PD
ou b-thalassémie.
5.7 DIVERSITE ANTIGENIQUE
• spécificité d'espèce
• spécificité de stade
• spécificité de souche
Polymorphisme génétique
• Considérable…..
• Gènes ayant un polymorphisme élevé:
MSP-1, MSP-2, GLURP, Pf 60.1 ou TRAP
• Contribue à la lenteur de l’immunisation
5.8 VARIATION ANTIGENIQUE
• le parasite possède une variété de gènes
possibles pour une molécule donnée, et
est capable d'exprimer l'un ou l'autre de
ces gènes, d'une façon séquentielle ou
non-séquentielle, et pourra ainsi changer
cette molécule plusieurs fois au cours de
son développement chez un même hôte.
~~> Echappement à la pression sélective
exprimée par l’hôte
P. chabaudi and mice
Facteurs de variations
• chez P. falciparum il a été estimé que 2% des
parasites varient lors de chaque cycle
érythrocytaire.
• Les antigènes de surface du parasite ou de
l’erythrocyte par exemple, PfEMP-1 chez P.
falciparum
• La variation antigénique chez P. falciparum a été
associée à une grande famille de gènes (les gènes
var) et il a été calculé que le génome d'un clone de
parasite donné contient environ 50 gènes var (soit
approximativement 6% du génome total), donnant à
chaque population de parasite un énorme potentiel
de variation.
Pf EMP1
• La transcription des gènes var est stade-spécifique
• détectables entre 3 et 18 heures après l'invasion par le
mérozoite.
• La molécule PfEMP-1 est présente à la surface de
l'érythrocyte à partir de la 16ème heure post-invasion,
temps nécessaire à l’exportation de la molécule à travers
la membrane de la vacuole parasitophore, à travers le
cytosol de l'érythrocyte et, finalement, à travers la
membrane érythrocytaire elle-même.
• Chaque cellule ne peut exprimer qu'un seul
phénotype de PfEMP-1 à la fois (c'est à dire que les
gènes var sont exprimés un à la fois, en série ou de
façon aléatoire).
• Responsable du roseting
Les gènes var
• codent pour les protéines PfEMP-1 de P.
falciparum font partie de la famille
multigénique var.
• 50 gènes var par génome haploïde, pour
chaque clone de P. falciparum
• distribués sur tous les 14 chromosomes
• Localisation télomérique ~~>
réarrangement et délétions
• Ralentit l’immunisation
Autres facteurs de variations
• D'autres familles multigéniques ont été
associés au phénomène de variation
antigénique; en particulier, l'étude du
génome de P. falciparum a révélé
l'existence de trois autres familles de
gènes (rif, stevor et Pf60),
5.9 PHYSIOPATHOLOGIE DU
PALUDISME
• Le paludisme et ses complications sont le
résultat d'une cascade d'évènements
physiopathologiques, influencés à la fois par le
parasite et des facteurs liés à l'hôte (y compris
l'immunité er des facteurs de susceptibilité
génétiques). Comment se fait-il qu'une cascade
d'évènements apparemment identiques puisse
résulter en un accès simple chez certains
individus, en un neuropaludisme ou une anémie
grave chez d'autres ?
5.9.1 PHYSIOPATHOLOGIE DE
L'ACCES PALUSTRE
• La fièvre due à des 'pyrogènes endogènes', et coïncide
avec rupture du schizonte.
• TNF-alpha qui joue un rôle crucial
• Le taux de parasitémie déclenche un accès clinique
• Le seuil de parasitémie est variable :
– un sujet naïf, qui n'a jamais fait de paludisme, est susceptible de
faire un accès clinique avec une parasitémie à peine détectable
(0,001%)
– enfant d'âge scolaire en zone d'endémie restera le plus souvent
asymptomatique, même à une parasitémie très élevée (5-15%).
5.9.2 PHYSIOPATHOLOGIE DU
NEUROPALUDISME
• rôle central pour la séquestration
intracapillaire des érythrocytes infectés par
cytoadhérence à différentes molécules
endothéliales.
Scrambled Catestatin
ESM
hCatestatin
Facteurs favorisants
• Différentes souches de P. falciparum sont
plus ou moins cytoadhérentes à une
gamme de récepteurs différents
• Les effets du TNF-a ~~>
– augmentation des récepteurs d'adhérence
des cellules endothéliales
– état immunitaire Th1 > Th2.
• Facteurs génétiques
Coma
• l'hypoxie locale est le facteur
déterminant du coma.
• hypoglycémie,
• accumulation d'acide lactique
• accumulation de glutamate
5.9.3 PHYSIOPATHOLOGIE DE
L'ANEMIE
• L'anémie sévère est l'une des causes principales de
mortalité dans le paludisme à P. falciparum.
• En Afrique, le pic de mortalité par anémie sévère
survient à un plus jeune âge que le pic de mortalité par
neuropaludisme (entre 6 mois et 2 ans pour l'anémie, 2
à 3 ans pour le neuropaludisme).
• La physiopathologie de l'anémie est multifactorielle,
impliquant à la fois une destruction globulaire et une
réduction de l'érythropoïèse. Les mécanismes
responsables de la destruction globulaire sont les
suivants:
Facteurs responsonsables de
l’anémie
•
•
•
•
•
Rupture des globules rouges parasités
Erythrophagocytose et hypersplénisme
Fièvre bilieuse hémolytique
Dysérythropoïèse
Facteurs nutritionnels (carence en fer,
et/ou en acide folique)
5.9.4 PHYSIOPATHOLOGIE DU
PALUDISME DE LA GROSSESSE
• importante cause de faible poids à la
naissance et de mortalité chez le
nouveau-né
• morbidité chez la mère par anémie grave
• développement de phénotypes
parasitaires nouveaux, propres à la
grossesse
Le placenta et le paludisme
• La chondroïtine sulfate A (CSA) présente
sur les villosités placentaires est un
récepteur de nouvelles souches
adhérentes à la CSA
• Environnement placentaire de type Th1 au
cours d'une grossesse pathologique
favorise l’adhésion des GR parasités
Thrombose capillaire placentaire
Chez la primigeste
VSA-PAM (antigènes
variants de surface)
ABO
Chez la multigeste
ABO
5.10 IMMUNOPATHOLOGIE
• le système immunitaire de l'hôte n'est pas
capable de facilement contrôler l'infection
palustre et ceci explique l'existence de
réponses immunes aberrantes ou
exagérées et leurs conséquences
immunopathologiques.
Syndromes immunopathologiques
• l'hypergammaglobulinémie par
stimulation polyclonale
• immunosuppression avec de
nombreuses conséquences :
– diminution de réponse aux vaccinations
– augmente la susceptibilité aux septicémies à
salmonelles et aux infections respiratoires
Paludisme et lymphome de Burkitt
• cancer le plus fréquent chez l'enfant en Afrique
car :
– le paludisme chronique produit une activation
polyclonale des lymphocytes B
– l'activation polyclonale augmente les chances de
translocalisation de l'oncogène c-myc proche des
gènes des Ig
– l'infection par un EBV des lymphocytes B qui ont déjà
subi une translocation de l'oncogène va induire une
croissance autonome déréglée de ces cellules
– l'immunosuppression induite par le paludisme
diminue l'efficacité de l'immunité anti-EBV (en
particulier, par réduction des cellules T-cytotoxiques
anti-EBV).
Paludisme et VIH
• pas d'augmentation ni de diminution de
l'incidence du neuropaludisme
• Augmentation de l’incidence chez les
femmes enceintes
10.3 NEPHROPATHIE PALUSTRE
• Les syndromes néphrotiques sont 100fois plus fréquents chez les enfants
africains que les enfants européens
• Dépôt de complexes immuns (antigène de
P. malariae et d’anticorps) au niveau du
glomérule
10.4 SPLENOMEGALIE
TROPICALE
• Splénomégalie de l’enfant = bon signe de prémunition
• splénomégalie d'hyperréactivité au paludisme chez
l’adulte due à la prolifération clonale de certains
lymphocytes B en réponse à des antigènes plasmodiaux
chez des individus génétiquement susceptibles.
• La spénomégalie tropicale est plus fréquente dans
certaines ethnies dans certaines zones d'endémie, ce
qui suggère la présence de facteurs génétiques: chez
les Fulas en Gambie, les Fulanis au Nigeria, les Kamba
et les Luo au Kenya, les immigrés Rwandais en Uganda
et les non-Austronésiens en Nouvelle Guinée.
• Un certain nombre de ces splénomégalies évoluent vers
une forme particulière de leucémie.