Etude de l’hémozoïne des gamétocytes de Plasmodium falciparum et impact de la ganaplacide

Study of hemozoin from Plasmodium falciparum gametocytes and ganaplacide impact

• Auteur / Autrice : Roukayatou Omorou
• Direction : Stéphane Picot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Parasitologie
• Date : Soutenance le 30/11/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Adriana-Erica Miele
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Picot, Philippe Loiseau, Antoine Berry, Frédéric Ariey, Françoise Benoît-Vical
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Loiseau, Antoine Berry, Frédéric Ariey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmodium falciparum

Résistance aux antipaludiques

Mots clés libres

Paludisme

Plasmodium

Falciparum

Hémozoïne

Ganaplacide

KAF156

NTA

MET

Gamétocytes

Malaria

Plasmodium

Falciparum

Hemozoin

Ganaplacide

KAF156

NTA

MET

Gametocytes

Résumé

Le paludisme, un problème de santé publique persistant malgré les efforts de lutte, continue de faire des centaines de milliers de morts par an. Face à la résistance croissante des parasites aux antipaludiques, il est crucial de développer de nouvelles interventions afin de contrôler la pathologie et prévenir sa transmission. Les gamétocytes sont les principaux responsables de la transmission du paludisme de l’homme vers le moustique, mettant en évidence la nécessité de cibler ces stades pour interrompre la chaine de transmission du paludisme. Des recherches actives sont en cours pour identifier les molécules efficaces contre les gamétocytes et certains ont déjà montré des résultats prometteurs. La ganaplacide (KAF156), une molécule gamétocytocide prometteuse s’est révélée particulièrement efficace in vitro, ex vivo et lors d’études cliniques contre différentes espèces de Plasmodium y compris contre les souches de parasites multirésistantes. De plus, elle présente une nature chimique unique différente des antipaludiques existants. Cependant, le mécanisme d’action de la ganaplacide sur les gamétocytes demeure inconnu, constituant ainsi le cœur de la problématique scientifique de cette étude. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est d’explorer les réponses des gamétocytes exposés à la ganaplacide et de comprendre le mécanisme d’action de cette dernière. La production des gamétocytes in vitro est une étape clé pour étudier des interventions visant à bloquer la transmission du paludisme. Cette thèse propose dans une revue systématique une approche intégrative basée sur l’analyse de divers facteurs influençant la production des gamétocytes. Un protocole optimisé a été élaboré offrant une alternative pratique et efficace pour produire des gamétocytes matures et viables in vitro. Les méthodes de microscopie électronique à transmission (MET) et à balayage (MEB) ainsi que de Nanoparticles tracking analysis (NTA) ont été utilisées pour examiner les effets de la ganaplacide sur les gamétocytes et l’hémozoïne de ces derniers, un produit de détoxification de l’hème. Les résultats suggèrent une possible interaction, directe ou indirecte, de la ganaplacide avec la formation de l’hémozoïne. L’analyse NTA a révélé une augmentation de la taille des particules d’hémozoïne issues des gamétocytes exposés à la ganaplacide, corroboré par les observations en MET et en MEB. De plus, la MET révèle une réduction des structures membranaires à l’intérieur des gamétocytes exposés à la ganaplacide. En outre, cette étude s’est penchée sur le développement d’un protocole de cryopréservations des parasites, adapté aux contraintes techniques de l’Afrique subsaharienne. L’objectif de cette étude est d’assurer l’intégrité des échantillons issus d’étude clinique sur le terrain durant le processus de transfert dans le laboratoire de recherche pour les expériences ex vivo. Cette thèse apporte une contribution en explorant l’impact de la ganaplacide sur les gamétocytes et en identifiant de possibles altérations chez les gamétocytes exposés. Toutefois, ces observations doivent être vérifiées avec des expériences supplémentaires. L’efficacité de la ganaplacide et son interaction potentielle avec l’hémozoïne ouvrent des pistes passionnantes pour de futurs travaux de recherches.

Malaria, a persistent public health problem despite extensive control efforts, continues to claim hundreds of thousands of lives annually. Given the increasing resistance of malaria parasites to antimalarial drugs, it is crucial to develop new interventions to control the disease and prevent its transmission. Gametocytes are the cornerstones of malaria transmission from humans to mosquitoes, highlighting the need to target these stages. Active research is ongoing to identify molecules effective against gametocytes, with some showing promising results. Ganaplacide (KAF156), one of the promising gametocytocidal molecules, has demonstrated significant efficacy in vitro, ex vivo, and in clinical studies against various Plasmodium species, including multidrug-resistant parasite strains. Moreover, it possesses a chemically unique nature distinct from existing antimalarials. However, the mechanism of action of ganaplacide on gametocytes remains unknown, constituting the core scientific challenge of this study. In this context, the main objective of this thesis is to explore the responses of gametocytes exposed to ganaplacide and understand its mechanism of action. The production of gametocytes in vitro is a crucial step. This thesis provides an integrative approach based on the analysis of various factors influencing gametocytes production through a systematic review. An optimized protocol has been developed, offering a practical and efficient alternative for in vitro production of mature and viable gametocytes. Transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and nanoparticle tracking analysis (NTA) methods were employed to examine the effects of ganaplacide on gametocytes and hemozoin, a heme detoxification product. The results suggest a possible direct or indirect interaction of ganaplacide with hemozoin formation. NTA analysis revealed an increase in the size of hemozoin particles derived from gametocytes exposed to ganaplacide, corroborated by TEM and SEM observations. Additionally, TEM revealed a reduction in membranous structures within ganaplacide-exposed gametocytes. Furthermore, this study addressed the development of a parasite cryopreservation protocol adapted to the technical constraints of sub-Saharan Africa. The objective is to ensure the integrity of samples from field-based clinical studies during the transfer process to the research laboratory for ex vivo experiments. This thesis contributes by exploring the impact of ganaplacide on gametocytes and identifying potential alterations in exposed gametocytes. However, these observations need further validation through additional experiments. The efficacy of ganaplacide and its potential interaction with hemozoin open exciting avenues for future endeavors.