Les Leishmania du sous-genre Mundinia à travers le monde

Leishmania of the Mundinia Subgenus worldwide

• Auteur / Autrice : Emilie Kariya
• Direction : Jérôme Depaquit
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Médecine
• Date : Inscription en doctorat le 01/03/2025
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences Fondamentales et Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ESCAPE - EpidémioSurveillance et CirculAtion de Parasites dans les Environnements

Mots clés

Mots clés libres

Leishmania

Mundinia

Epidémiologie

Leishmania

Mundinia

Epidemiology

Résumé

Les leishmanioses sont des maladies parasitaires tropicales émergentes qui affectent l'Homme et les mammifères. Elles sont causées par environ 30 espèces du genre Leishmania, protozoaires intracellulaires, membres de la famille des Trypanosomatidae. Ils provoquent trois grandes formes cliniques : la leishmaniose cutanée (LC), la leishmaniose cutanéo-muqueuse (LCM) et la leishmaniose viscérale (LV), la dernière étant la forme la plus grave. L'intensité des symptômes dépend de l'immunité de l'hôte et des espèces de parasites impliquées. Le VIH/SIDA concomitant augmente non seulement le risque de LV active, mais entraîne également l'échec du traitement. Actuellement, 0,9 à 1,3 million de nouveaux cas sont signalés chaque année, avec 20 000 à 30 000 décès causés par la LV. Le genre Leishmania élargit son aire de répartition. ll est divisé en quatre sous-genres : Leishmania dans l'Ancien Monde et dans le Nouveau Monde, Viannia dans le Nouveau Monde, Sauroleishmania parasites des lézards dans le monde entier, et Mundinia, le plus récent, réparti dans le monde entier, y compris l'Australie et l'Afrique. Dans ce dernier sous-genre, L. martiniquensis, espèce assez récemment décrite des Antilles est un pathogène émergent distribué dans le monde entier qui est résistant à l'amphotéricine B, principal médicament antileishmanien utilisé dans le traitement des leishmanioses viscérales. À ce jour, il existe six espèces décrites appartenant au sous-genre Mundinia : • L. enriettii Muniz & Medina 1948, • L. martiniquensis Desbois, Pratlong & Dedet, 2014, • L. macropodum Barratt, Kaufer et Ellis, 2017 • L. orientalis Bates & Jariyapan 2018 • L. chancei Kwakye-Nuako, Mosore, Boakye et Bates 2023 • L. procaviensis Kwakye-Nuako, Mosore, Boakye et Bates 2023 Les phlébotomes (Diptera, Psychodidae) sont les vecteurs exclusifs des espèces des sous-genres Leishmania, Viannia et Sauroleishmania. Les espèces du sous-genre Mundinia semblent être mieux transmises par la piqûre d'une famille d'insectes différente : les Cératopogonidés, à savoir des Forcipomyia trouvés naturellement infectés par les promastigotes de L. macropodum en Australie et des membres du genre Culicoides observés infectés naturellement en Thaïlande, ou infectés expérimentalement. Néanmoins, le rôle des Phlébotomes dans la transmission de ces leishmanies nécessite d'être précisé. Pendant longtemps, l'Asie du Sud-Est (SE) a été considérée comme une zone indemne de leishmaniose. Les premiers cas autochtones se sont produits au Vietnam mais sont restés confidentiels. Depuis 2007, la Thaïlande est un foyer d'émergence de leishmanioses à transmission locale. À ce jour, deux espèces nouvellement identifiées, L. martiniquensis et L. siamensis, ont provoqué une leishmaniose viscérale indigène chez des patients thaïlandais. Ces cas ont été initialement suspectés d'être provoqués par une nouvelle espèce de Leishmania, peu décrite, initialement appelée Leishmania « siamensis ». Au fil des années, des études ont confirmé que la plupart des infections à Leishmania chez les patients thaïs et birmans étaient finalement principalement dues à L. martiniquensis. Malgré une répartition couvrant l'Asie, l'Europe et les Amériques, L. martiniquensis est une espèce récemment décrite de l'île de la Martinique. Le faible nombre de cas humains combiné à la large répartition de L. martiniquensis (Amériques, Europe, Asie) implique nécessairement, d'un point de vue épidémiologique, l'existence d'un ou de plusieurs réservoirs. Le parasite ne se limite pas aux Hommes : il a également été identifié chez des vaches et des chevaux en Suisse, en Allemagne et aux États-Unis. Ces constats ne permettent cependant pas de considérer ces animaux comme des réservoirs. En ce qui concerne les autres espèces, la rareté des cas humains incite également à penser qu'il s'agit de zoonoses dans lesquelles l'existence d'un réservoir animal s'impose comme une évidence épidémiologique. L'hypothèse que le maintien de leishmanies chez les patients immunodéprimés puisse maintenir le cycle ne nous semble pas l'hypothèse la plus privilégiée mais ne peut pas être exclue. Ce projet se concentrera sur les différents volets concernant les leishmanies du sous-genre Mundinia. Objectifs de la recherche proposée L'objectif général de ce projet collaboratif est de décrypter l'épidémiologie des parasites émergents Mundinia. Les objectifs spécifiques seront : (i) de synthétiser l'expression clinique chez l'Homme pour ces différentes espèces et d'évaluer les méthodes de diagnostic biologique (ii) de déterminer quels sont les insectes vecteurs ; (iii) identifier les réservoirs animaux du parasite afin de (iv) déterminer les relations phylogénétiques existant entre les différentes espèces ou populations de Mundinia et (v) caractériser l'épidémiologie des Mundinia. L'atteinte de ces objectifs reposera sur les nombreuses collaborations nationales (UMR MIVEGEC et CNR des leishmanioses à Montpellier) et internationales développées par l'UR ESCAPE, notamment avec la Thaïlande (Department of Parasitology, College of Medicine, Chulalongkorn University – Pr. Padet Siriyasatien. Description détaillée des objectifs de la recherche Synthèse de l'expression clinique et des méthodes de diagnostic biologique L'expression clinique des leishmanioses est variable et dépend de l'espèce en cause ainsi que de la réponse immunitaire de l'hôte. On distingue trois formes principales : LC caractérisée par des lésions ulcèrées ou crouteuses localisées au site de piqûre ; les LCM, plus agressives, débutant comme des leishmanioses cutanées puis évoluant comme de véritables métastases affectant les muqueuses naso-oropharyngées ; et les leishmanioses viscérales, aussi appelées kala-azar, qui affectent les organes internes comme la rate, le foie et la moelle osseuse, se manifestant par une fièvre prolongée, une splénomégalie, une anémie et une altération de l'état général. Le diagnostic biologique repose sur plusieurs méthodes, selon la forme clinique et les ressources disponibles. L'examen microscopique direct de biopsies colorés au Giemsa, permet d'observer les formes amastigotes dans les macrophages des lésions cutanées ou des tissus profonds. La culture sur milieux spécifiques et la PCR sont des outils sensibles pour identifier l'espèce en cause. Les tests sérologiques, comme l'ELISA et le test de détection des anticorps anti-Leishmania (DAT, IFI), sont principalement utilisés pour la leishmaniose viscérale, bien qu'ils puissent manquer de spécificité. Le choix de la méthode diagnostique dépend de la forme clinique et de l'accès aux techniques en laboratoire, combinant souvent plusieurs approches pour une confirmation optimale. Une revue de la littérature complétée par nos propres observations permettra la restitution d'une synthèse clinico-diagnostique des leishmanioses causées par les Mundinia. Identification des insectes vecteurs des Mundinia Le mode de transmission des Mundinia n'est pas parfaitement connu. Il est très vraisemblable qu'il s'agisse d'un mode de contamination vectorielle. À ce jour, quelques Cératopogonidés ont été impliqués dans la transmission de L. martiniquensis et de L. macropodum étant infectés naturellement ou expérimentalement. Cependant, le rôle des phlébotomes doit être exploré en tenant compte du fait que l'ADN de L. martiniquensis a été détecté chez certaines espèces de Sergentomyia en Thaïlande. Le rôle des Sergentomyia dans la transmission des leishmanioses, jamais vraiment envisagé auparavant, a été récemment évalué. On ne sait presque rien de la transmission de L. procaviensis et de L. chancei. Pour répondre à cette question scientifique, nous envisageons d'une part la détection et l'isolement des leishmanies en conditions naturelles à partir des vecteurs et d'autre part la réalisation d'infections expérimentales à partir d'espèces que nous aurons préalablement élevées : Culicoides arakawe et Phlebotomus stantoni, un culicoïde et un phlébotome abondants en Asie du Sud-Est et anthopophiles. Identification des réservoirs animaux des Mundinia L'identification des réservoirs animaux des Mundinia repose sur une approche intégrée combinant des observations sur le terrain, des études épidémiologiques, des analyses de laboratoire et des investigations écologiques. Dans un premier temps, des enquêtes sur le terrain permettent de recenser les espèces animales présentes dans les zones endémiques et susceptibles d'entrer en contact régulier avec les vecteurs. Les chiens, par exemple, sont fréquemment ciblés dans les régions méditerranéennes, mais d'autres espèces sauvages telles que certains rongeurs, renards, chauve-souris ou même marsupiaux peuvent jouer un rôle dans la transmission. Les prélèvements biologiques – sang, biopsies cutanées ou échantillons de tissus lymphatiques – effectués sur ces animaux seront ensuite soumis à divers tests diagnostiques. La PCR, grâce à sa grande sensibilité, est utilisée pour détecter l'ADN des Leishmania dans les échantillons, tandis que des techniques sérologiques, comme l'ELISA ou l'immunofluorescence, évaluent l'exposition des animaux au parasite en mesurant la présence d'anticorps spécifiques. Enfin, l'analyse de l'origine des repas sanguins des vecteurs gorgés par séquençage des gènes PNOC ou cytochrome b contribueront grandement à nous orienter vers les réservoirs potentiels Approche phylogénétique des Mundinia L'étude phylogénétique approfondie du sous-groupe Mundinia que nous souhaitons réaliser n'a pas pour objectif de préciser la place des Mundinia au sein des Leishmania mais de comprendre les relations qui existent entre les différentes espèces du sous-genre ainsi qu'entre les différentes populations de L. martiniquensis afin d'émettre des hypothèses évolutives permettant de dater les évènements évolutifs grâce à de bonnes calibrations des horloges moléculaires afin de comprendre les phénomènes de spéciation entre les différentes espèces de Mundinia comme les processus de dispersion de L. martiniquensis à travers le Monde. Caractérisation de l'épidémiologie des leishmanioses causées par les Mundinia Cette synthèse épidémiologique constituera le dernier volet de las thèse et s'appuiera sur toutes les données acquises afin de proposer des hypothèses de circulation, de dispersion et de lutte.

Leishmaniases are emerging tropical parasitic diseases that affect humans and mammals. They are caused by approximately 30 species of the genus Leishmania, which are intracellular protozoa belonging to the family Trypanosomatidae. These parasites give rise to three major clinical forms: cutaneous leishmaniasis (CL), mucocutaneous leishmaniasis (MCL), and visceral leishmaniasis (VL), the latter being the most severe. The severity of symptoms depends on the host's immune status and the Leishmania species involved. Coinfection with HIV/AIDS not only increases the risk of active VL but also leads to treatment failure. Currently, between 0.9 and 1.3 million new cases are reported annually, with 20,000 to 30,000 deaths attributed to VL. The genus Leishmania is expanding its geographic range. It is divided into four subgenera: Leishmania, found in both the Old and New Worlds; Viannia, present in the New World; Sauroleishmania, which parasitizes lizards worldwide; and Mundinia, the most recently described subgenus, distributed globally, including in Australia and Africa. Within this latter subgenus, L. martiniquensis, a relatively recently described species from the Caribbean, is an emerging pathogen with a worldwide distribution. Notably, it exhibits resistance to amphotericin B, the main anti-leishmanial drug used in the treatment of visceral leishmaniasis. To date, six species have been described within the subgenus Mundinia: L. enriettii Muniz & Medina, 1948 L. martiniquensis Desbois, Pratlong & Dedet, 2014 L. macropodum Barratt, Kaufer & Ellis, 2017 L. orientalis Bates & Jariyapan, 2018 L. chancei Kwakye-Nuako, Mosore, Boakye & Bates, 2023 L. procaviensis Kwakye-Nuako, Mosore, Boakye & Bates, 2023 Phlebotomine sand flies (Diptera, Psychodidae) are the exclusive vectors of Leishmania, Viannia, and Sauroleishmania species. However, species of the subgenus Mundinia appear to be more efficiently transmitted by the bites of insects from a different family: Ceratopogonidae. Specifically, Forcipomyia species have been found naturally infected with L. macropodum promastigotes in Australia, while members of the genus Culicoides have been observed naturally infected in Thailand or experimentally infected. Nevertheless, the role of phlebotomine sand flies in the transmission of these Leishmania species remains to be clarified. For a long time, Southeast Asia (SEA) was considered free of leishmaniasis. The first autochthonous cases were reported in Vietnam but remained largely unnoticed. Since 2007, Thailand has emerged as a hotspot for locally transmitted leishmaniasis. To date, two newly identified species, L. martiniquensis and L. siamensis, have been responsible for indigenous visceral leishmaniasis in Thai patients. These cases were initially suspected to be caused by a newly described Leishmania species, first referred to as Leishmania “siamensis”. Over the years, studies have confirmed that most Leishmania infections in Thai and Burmese patients are predominantly due to L. martiniquensis. Despite its distribution across Asia, Europe, and the Americas, L. martiniquensis was only recently described from the island of Martinique. The low number of human cases, combined with the wide geographic distribution of L. martiniquensis (Americas, Europe, Asia), necessarily implies the existence of one or more reservoirs from an epidemiological perspective. The parasite is not restricted to humans; it has also been identified in cows and horses in Switzerland, Germany, and the United States. However, these findings do not yet support the classification of these animals as reservoirs. For other Mundinia species, the rarity of human cases also suggests that these infections are zoonotic, with the existence of an animal reservoir being an epidemiological certainty. While the hypothesis that Leishmania could persist in immunocompromised patients and thus sustain transmission cycles is not the most favored, it cannot be entirely ruled out. This project will focus on various aspects of Leishmania species within the subgenus Mundinia. Objectives of the Proposed Research The overall objective of this collaborative project is to decipher the epidemiology of the emerging Mundinia parasites. The specific objectives are: (i) To synthesize the clinical manifestations in humans for these different species and evaluate biological diagnostic methods (ii) To determine the insect vectors involved in their transmission (iii) To identify animal reservoirs of the parasite (iv) To determine the phylogenetic relationships between the different Mundinia species and populations (v) To characterize the epidemiology of Mundinia. Achieving these objectives will rely on numerous national (UMR MIVEGEC and the National Reference Center for Leishmaniasis in Montpellier) and international collaborations established by UR ESCAPE, particularly with Thailand (Department of Parasitology, College of Medicine, Chulalongkorn University – Prof. Padet Siriyasatien). Detailed Description of the Research Objectives: Synthesis of Clinical Manifestations and Biological Diagnostic Methods The clinical presentation of leishmaniasis varies depending on the causative species and the host's immune response. Three main forms are distinguished: cutaneous leishmaniasis (CL), characterized by ulcerated or crusted lesions localized at the bite site; mucocutaneous leishmaniasis (MCL), a more aggressive form that initially presents as CL before progressing to metastatic-like lesions affecting the naso-oropharyngeal mucosa; and visceral leishmaniasis (VL), also known as kala-azar, which affects internal organs such as the spleen, liver, and bone marrow, manifesting as prolonged fever, splenomegaly, anemia, and general deterioration of health. Biological diagnosis relies on several methods, depending on the clinical form and available resources. Direct microscopic examination of Giemsa-stained biopsies allows the visualization of amastigote forms within macrophages in cutaneous lesions or deep tissues. Culture on specific media and PCR are highly sensitive tools for species identification. Serological tests, such as ELISA and antibody detection assays (e.g., DAT, IFA), are primarily used for VL, although they may lack specificity. The choice of diagnostic method depends on the clinical presentation and laboratory accessibility, often requiring a combination of approaches for optimal confirmation. A review of the literature, supplemented by our own observations, will provide a comprehensive clinico-diagnostic synthesis of leishmaniasis caused by Mundinia species. Identification of Mundinia Vector Insects The transmission mode of Mundinia species remains incompletely understood. It is highly likely that transmission occurs via a vector-borne route. To date, certain Ceratopogonidae species have been implicated in the transmission of L. martiniquensis and L. macropodum, as they have been found to be naturally or experimentally infected. However, the role of phlebotomine sand flies requires further investigation, particularly given that L. martiniquensis DNA has been detected in some Sergentomyia species in Thailand. The role of Sergentomyia in Leishmania transmission, historically overlooked, has recently been reassessed. Little is known about the transmission of L. procaviensis and L. chancei. To address this scientific question, we plan to (i) detect and isolate Leishmania parasites under natural conditions from potential vectors and (ii) conduct experimental infections using species that we will rear in the laboratory: Culicoides arakawe and Phlebotomus stantoni, two highly abundant and anthropophilic insects in Southeast Asia. Identification of Mundinia Animal Reservoirs The identification of Mundinia animal reservoirs relies on an integrated approach combining field observations, epidemiological studies, laboratory analyses, and ecological investigations. Initially, field surveys will be conducted to inventory animal species present in endemic areas that are likely to come into regular contact with vectors. While dogs are frequently targeted in Mediterranean regions, other wild species—such as certain rodents, foxes, bats, or even marsupials—may also play a role in transmission. Biological samples (blood, skin biopsies, or lymphatic tissue samples) collected from these animals will then be analyzed using various diagnostic techniques. PCR, due to its high sensitivity, will be employed to detect Leishmania DNA in the samples, while serological techniques (such as ELISA or immunofluorescence) will assess animal exposure to the parasite by detecting specific antibodies. Finally, analysis of blood meal sources from engorged vectors through sequencing of PNOC or cytochrome b genes will provide critical insights into potential reservoirs. Phylogenetic Approach to Mundinia The in-depth phylogenetic study of the Mundinia subgroup we aim to conduct is not intended to define the position of Mundinia within the Leishmania genus, but rather to understand the relationships between the different species of the subgenus as well as between the various populations of L. martiniquensis. This will allow us to propose evolutionary hypotheses to date key evolutionary events, using well-calibrated molecular clocks. The goal is to better understand speciation processes between the different Mundinia species, as well as the dispersal processes of L. martiniquensis across the globe. Characterization of the Epidemiology of Leishmaniasis Caused by Mundinia This epidemiological synthesis will constitute the final part of the thesis, drawing on all the data collected in order to propose hypotheses regarding circulation, dispersal, and control measures.