Étude de la clairance parasitaire et érythrocytaire au cours du paludisme grave traité par dérivés de l'artémisinine

Study of parasite and erythrocyte clearance during severe malaria treated with artemisinin derivatives

• Auteur / Autrice : Charlotte Chambrion
• Direction : Pierre Buffet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 12/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie intégrée du globule rouge (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Jacqueline Lehmann-Che
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacqueline Lehmann-Che, Olivier Silvie, Blandine Maitre, Catherine Lavazec, Antoine Claessens
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Silvie, Blandine Maitre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Artémisinine

Paludisme

Érythrocytes

Mots clés libres

Globules rouges

P Falciparum

Rate

Anémie

Artemisinine

Red blood cells

P Falciparum

Spleen

Anemia

Artemisinin

Résumé

Les globules rouges (GR) sont les cibles l'infection par P. falciparum dans le paludisme. Cette infection est l'une des plus mortelle. L'anémie est une des principales causes de mortalité et de morbidité avec une élimination massive de GR durant l'infection, quelques jours après le début du traitement, quand les parasites ont déjà été éliminés, voire à distance de l'infection. Il a donc été décrit différentes anémies associées à l'infection par P. falciparum et dont les mécanismes effecteurs et les populations de GR cibles ne sont pas clairement identifiés. En effet, en plus du parasite, le traitement peut également modifier profondément les GR en circulation. Grâce à leur meilleure efficacité et tolérance, les dérivés de l'artémisinine constituent le traitement recommandé par l'OMS. Ces molécules induisent une clairance rapide grâce un mécanisme d'action permettant d'une part d'avoir un large spectre d'action sur tous les stades parasitaires asexués et d'autre part d'induire le pitting par la rate des GR infectés qui vont être débarrassés de leurs parasites et remis en circulation sans lyse. Il a été suggéré qu'en plus de la disérythropoïèse et de la lyse des GR infectés par des formes matures de P. falciparum, la clairance des GR non infectés participent à l'anémie post-infection. De même la quantification des GR pittés dont la demi-vie est plus courte que les globules rouges normaux, montre que la seule élimination de ces derniers ne suffit pas à expliquer l'anémie hémolytique post artésunate qui est l'effet secondaire le plus fréquent dans le traitement du paludisme. Dans cette thèse, nos objectifs étaient : D'identifier et de caractériser les différentes sous populations de GR et leurs modifications durant l'infection et après le traitement. De déterminer l'implication respective des ces différentes sous populations dans l'anémie précoce post-traitement ainsi que dans l'anémie retardée post-artésunate. D'identifier les mécanismes de clairance érythrocytaire en jeu en se focalisant sur les altérations des GR et les effecteurs potentiels de ces anémies. Cela a été possible grâce à des outils expérimentaux mis en place ou maîtrisés dans le laboratoire d'accueil (microsphiltration, perfusion ex vivo de rate humaine, déformabilité au Lorcca, études morphologiques à l'ImageStream, techniques de biochimie et biologie moléculaire) ou en collaboration (protéomique, lipidomique, électrophysiologie), utilisés sur des cultures in vitro de parasites ou des échantillons de patients récupérés dans le cadre d'une collaboration étroite avec le Centre National de Référence du Paludisme et du protocole PADHOK en collaboration avec des hôpitaux franciliens. Ces travaux ont permis de caractériser des modifications profondes au sein de différentes sous populations de GR durant l'infection et après traitement. Nous avons pu déterminer que de façon très surprenante la perte de GR dans l'anémie précoce après traitement n'était pas due à l'élimination des GR parasités ou pittés mais majoritairement à l'élimination des GR non infectés par un mécanisme probablement immunitaire mais qui reste à clarifier. Nous avons également pu mettre en évidence les mécanismes impliqués dans l'élimination biomécanique et immunologique des GR durant l'anémie hémolytique retardé, notamment en mettant en évidence d'une part l'altération de leur propriété de déformabilité et de leur capacité à passer la barrière de la filtration splénique, et de manière plus importante en identifiant des cibles antigéniques à la surface des GR et les effecteurs impliqués. Ces travaux permettent une meilleure compréhension des mécanismes en jeu dans la physiopathologie des anémies post-traitement précoces ou retardées. Ils ouvrent des perspectives pour une meilleure prise en charge à travers le développement et l'amélioration des tests prédictifs actuels mais aussi d'envisager une prévention pour les cas avec des comorbidités ou des risques de complications sévères.

Red blood cells (RBCs) are the targets of P. falciparum infection in malaria. This infection is one of the deadliest around the world. Anemia is one of the main causes of mortality and morbidity with massive elimination of RBCs during the infection, a few days after the beginning of the treatment, when the parasites have already been eliminated, or even at a distance from the infection. Various anemias associated with P. falciparum infection have been described, the effector mechanisms and target RBC populations of which are not clearly identified. Indeed, in addition to the parasite, the treatment can also profoundly modify the circulating RBCs. Thanks to their better efficacy and tolerance, artemisinin derivatives are the treatment recommended by the WHO. These molecules induce a rapid clearance thanks to a mechanism of action allowing on the one hand to have a wide spectrum of action on all the asexual parasitic stages and on the other hand to induce the pitting by the spleen of the infected RBCs which will be cleared of their parasites and put back into circulation without lysis. It has been suggested that in addition to diserythropoiesis and lysis of RBCs infected with mature forms of P. falciparum, clearance of uninfected RBCs contributes to post-infection anemia. Similarly, the quantification of pitted RBCs, whose half-life is shorter than that of normal red blood cells, shows that the elimination of pitted RBCs only is not sufficient to explain the post-artesunate delayed hemolysis which is the most frequent side effect in malaria treatment. In this thesis, our objectives were: To identify and characterize the different RBC subpopulations and their changes during infection and after treatment. To determine the respective involvement of these different subpopulations in early post-treatment anemia as well as in post-artesunate delayed anemia. To identify the mechanisms of erythrocyte clearance at stake by focusing on the alterations of RBCs and the potential effectors of these anemias. This was possible thanks to experimental tools set up or mastered in the host laboratory (microsphiltration, ex vivo perfusion of human spleen, deformability at Lorcca, morphological studies at ImageStream, biochemistry and molecular biology techniques) or in collaboration (proteomics, lipidomics, electrophysiology), used on in vitro cultures of parasites or patient samples recovered in the framework of a close collaboration with the National Reference Center for Malaria and the PADHOK protocol in collaboration with hospitals in Ile-de-France. This work has allowed us to characterize profound changes in different subpopulations of RBCs during infection and after treatment. We have been able to determine that, in a very surprising way, the loss of RBCs in early anemia after treatment was not due to the elimination of parasitized or pitted RBCs but mainly to the elimination of uninfected RBCs by a mechanism that is probably immune but which remains to be clarified. We were also able to highlight the mechanisms involved in the biomechanical and immunological elimination of RBCs during delayed hemolytic anemia, in particular by highlighting the alteration of their deformability property and their capacity to pass the splenic filtration barrier, and more importantly by identifying antigenic targets on the surface of RBCs as well as the effectors involved. This work allows a better understanding of the mechanisms involved in the physiopathology of early or delayed post-treatment anemias. They open perspectives for a better management through the development and improvement of current predictive tests but also to consider prevention for cases with comorbidities or risks of severe complications.