Résistance de Plasmodium falciparum aux combinaisons thérapeutiques à base d'artémisinine au Cambodge et au Cameroun : épidémiologie, mécanismes et nouvelles options thérapeutiques

Plasmodium falciparum resistance to Artemisinine-based Combination Therapies in Cambodia and Cameroon : epidemiology, mechanism, and new therapeutic options

• Auteur / Autrice : Mélissa Mairet
• Direction : Antoine Berry, Benoit Witkowski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 22/06/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Toulouse ; 2021-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Veille sanitaire

usage thérapeutique

Artémisine

Résistance aux médicaments

Antipaludiques

Mots clés libres

Plasmodium falciparum

Résistance

Combinaisons thérapeutiques à base d'artémisinine

Cambodge

Cameroun

Mécanisme

Nouvelles options thérapeutiques

Plasmodium falciparum

Résistance

Artemisinin-based Combination Therapies

Cambodia

Cameroon

Mechanism

New therapeutic options

Résumé

Les combinaisons thérapeutiques à base d'artémisinine (CTA) sont depuis vingt ans les médicaments de référence pour le traitement du paludisme causé par Plasmodium falciparum. Les CTA se composent de deux molécules antipaludiques : un dérivé d'artémisinine à action rapide et brève, et une molécule partenaire à action plus lente mais prolongée. Leur mise en place globale a contribué à la diminution drastique de la mortalité liée au paludisme. La mondialisation des CTA a permis à de nombreux pays endémiques de tendre vers l'élimination du paludisme.L'accomplissement de cet objectif se heurte cependant à l'émergence de résistances à l'artémisinine et aux composés partenaires. Cette problématique est particulièrement présente au Cambodge, et s'étend maintenant à une grande partie de l'Asie du Sud-Est. La perte de l'efficacité des CTA en Afrique aurait de lourdes conséquences en termes de santé publique, c'est pourquoi des stratégies de surveillance des résistances doivent être mises en place pour pallier à ce risque. De précédentes études ont permis de mettre en place de nouveaux tests phénotypiques participant à la découverte de marqueurs moléculaires de résistance aujourd'hui utilisés pour la surveillance de l'efficacité des traitements. La première partie de ce travail a visé à mieux définir, en utilisant ces outils, l'épidémiologie de la résistance de Plasmodium falciparum aux CTA en Asie et en Afrique. Nos recherches se sont concentrées sur deux pays stratégiques : le Cambodge, pays à faible transmission mais qui est l'épicentre de l'émergence des résistances aux composés antipaludiques, et le Cameroun, pays à forte transmission d'Afrique centrale, dont la résistance aux CTA n'a pas encore été rapportée. Dans une deuxième partie, de nouvelles options thérapeutiques ont été testées cliniquement et/ou in vitro sur des parasites multi-résistants isolés au Cambodge. Enfin, une troisième partie a étudié les mécanismes de résistance à l'artémisinine additionnels aux polymorphismes du gène Kelch13, en associant culture in vitro à long terme et séquençage ARN de cellules individuelles. L'ensemble des travaux présentés s'inscrit dans une stratégie de surveillance de la résistance aux antipaludiques au Cambodge et au Cameroun. Les études épidémiologiques des résistances décrites dans cette thèse permettront de mieux adapter les traitements antipaludiques pour limiter la sélection de parasites résistants dans ces deux pays. De nouvelles données concernant les mécanismes cellulaires impliqués dans la résistance à l'artémisinine ont aussi été apportées. Parmi les nouvelles options thérapeutiques testées, certaines étaient efficaces sur les parasites multi-résistants, et pourraient remplacer les traitements de première ligne actuels en cas d'augmentation du nombre d'échecs thérapeutiques au Cambodge.

Artemisinin-based Combination Therapies (ACT) are the standard treatments for uncomplicated Plasmodium falciparum malaria. ACTs are composed of two antimalarial molecules: a fast-acting artemisinin derivative, and a long-acting partner drug. The global use of this efficient formulation has enable to reduce malaria-related mortality by sixty percent over the last 20 years. After ACT introduction, many endemic countries moved into the elimination phase of the disease. However, parasite eradication is still being undermined by the emergence of parasite resistance to artemisinin and partner drugs. Plasmodium falciparum resistance issue is particularly present is Cambodia. The global spread of resistance to ACT would be a public health disaster. Therefore, new resistance control strategies have to be set up. Those strategies include: i) a performant diagnosis of resistance ii) the epidemiologic study of resistance iii) a better understanding of cellular mechanisms involved in resistance and finally iv) new therapeutic options discovery. Previous studies have designed new phenotypic assays to detect resistance, which helped to discover molecular markers that are now used for global drug resistance surveillance. The first part of this work aimed, using those tools, to better define the epidemiology of ACT resistance in Asia and Africa focusing on two strategic countries: Cambodia, a low-transmission country, which is the epicentre of drug resistance emergence, and Cameroon, a high-transmission country where resistance to ACT has not yet been reported. The second part focused on testing of new antimalarial compounds, clinically and/or in vitro, on multi-resistant parasites collected in Cambodia. Finally, the last part explored the mechanism of artemisinin resistance using long term in vitro culture and Single Cell RNA sequencing. The presented work is part of the global strategy for reduction of malaria prevalence. Through a better understanding of the epidemiology of resistant P. falciparum in Cambodia and Cameroon, this work helped to survey and adapt current treatments to avoid selection and spread of drug-resistant parasites. Moreover, new interesting data on artemisinin resistance mechanism were also generated. Among the new antimalarial compounds tested, some were efficient and could be considered as new therapeutic options to replace the current first-line treatment in Cambodia in case of increasing treatment failures.