Les réponses aux stress chez les parasites protozoaires d’origine alimentaire Toxoplasma gondii et Cryptosporidium spp – STRIP

L’approche multidisciplinaire proposée permettra de corréler les changements structuraux, les voies métaboliques mises en jeu et l’infectivité des oocystes, suite à l’application d’un stress, en condition de laboratoire, mais également à une échelle pilote dans des matrices alimentaires.

Le projet va étudier la réponse aux stress aux niveaux :
i) de la structure, mécanique et propriétés de surface de la paroi des oocystes (WP2)
- perméabilité de la paroi (sondes fluorescentes)
- taux d’adhésion des oocystes à des cellules hôtes
- ultrastructure (microscopie électronique)
- propriétés mécaniques et d’adhésion (Atomic Force Microscopy)
- hydrophobicité (mesure d’angles de contact) et charge électrique (zétamétrie)

ii) de la viabilité et de l’infectivité des oocystes (WP3)
- mesure de la viabilité des oocystes par RT-qPCR (détection des ARNm)
- mesure de l’infectivité par infection de cellules ou en modèles animaux
iii) du métabolisme (WP4)
- étude transcriptomique par RNA seq.
- étude protéomique différentielle comparative sans marqueur (nanoLC-MS/MS)

Par ailleurs, l’impact de stress oxydatifs (chlore, ozone) sur la survie des oocystes dans des matrices alimentaires sera évalué à une échelle pilote. La viabilité et l’infectivité des oocystes seront déterminées après avoir appliqué les stress sur des oocystes adhérés à la surface de végétaux, dans des conditions mimant celles mises en œuvre en industrie 4ème gamme (pilote laveur de 90L).

Les résultats attendus de ce projet sont :
1. Caractériser précisément la paroi des oocystes de T. gondii et C. parvum pour une meilleure compréhension de son rôle dans la résistance et la survie des oocystes, dans leur capacité d’adhésion aux matrices alimentaires et dans leur comportement.
2. Fournir une vision globale de la réponse aux stress.
3. Corréler des modifications structurales, biophysiques et métaboliques avec la viabilité et l’infectivité des oocystes. Ces résultats pourront permettre d’identifier des marqueurs du caractère infectieux des oocystes.
4. Produire les 1ères données d’efficacité des traitements au chlore et à l’ozone sur les parasites protozoaires dans les aliments.

- Mécanismes de réponse aux stress : ces données fondamentales contribueront à une meilleure compréhension des interactions et de la survie des oocystes dans leurs environnements (aliments, eau). A plus long termes, ces connaissances permettront de mieux appréhender la transmission de ces pathogènes à l’homme.
- Identification de Marqueurs du caractère infectieux : de telles cibles constitueront des outils d’aide à la décision dans l’évaluation du risque.
- Relations Hôtes/Parasites : ces travaux permettront d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques qui font toujours défaut à l’heure actuelle.
- Effets des traitements sur la structure : les techniques de concentration/purification des oocystes basées sur leurs propriétés de surface, bénéficieront de ces nouvelles connaissances pour gagner en efficacité et fiabilité.
- Efficacité procédés 4ème gamme usuel (chlore) et innovant (ozone) : ces données permettront d’identifier des points critiques et de proposer des mesures de contrôle. In fine, la caractérisation de procédés efficaces et sécurisants impactera positivement sur l’économie des entreprises agroalimentaires (compétitivité, réduction des coûts liés aux solutions curatives, retraits de lots éventuels …) et sur le coût de la santé.

Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet seront diffusés dans le cadre de conférences nationales/internationales et au travers des réseaux d'experts des différents partenaires, et feront l'objet de publications scientifiques dans des revues à comité de lecture.

L'émergence des parasites d'origine alimentaire, tels que les protozoaires Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii, est grandement favorisée par les modifications des habitudes alimentaires tournées vers la consommation de produits peu ou pas transformés, des échanges de denrées alimentaires au niveau mondial, des systèmes de production alimentaire et par le nombre croissant de personnes sensibles. La transmission alimentaire de Cryptosporidium spp. et Toxoplasma gondii dépend beaucoup de la capacité de leurs formes oocystes à rester infectieuses dans les matrices alimentaires en dépit de stresses externes et des caractéristiques propres à la matrice. Notre hypothèse est que les oocystes sont capables de rester infectieux dans les aliments en adaptant leurs fonctions biologiques (structure et métabolisme) aux niveaux cellulaires et/ou moléculaires et que la matrice alimentaire peut modifier ces réponses. Dans ce contexte, l'objectif premier du projet STRIP est de caractériser, par une approche multidisciplinaire, la réponse biologique des oocystes soumis à certains stress rencontrés par ces parasites dans les matrices alimentaires (variation de pH, conditions réductrices) ou après exposition à des désinfectants chimiques (chlore, ozone) tels qu'appliqués dans les industries 4ème gamme. La réponse des oocystes sera évaluée en étudiant (i) la structure, mécanique, et biochimie de la paroi de l'oocyste et ses interactions possibles avec des cellules hôtes, (ii) la capacité des oocystes à rester viables et infectieux, et (iii) le potentiel des oocystes à adapter leur métabolisme afin de conserver leur infectiosité. Le deuxième objectif est d'évaluer, l'impact d'un stress oxydatif appliqué à une échelle pilote, sur la survie d'oocystes associés à des matrices alimentaires (végétaux à feuilles vertes). Pour atteindre ces objectifs, nous mettrons en œuvre des technologies d'imagerie, biophysiques et 'omiques' innovantes associées à des analyses de la viabilité et infectiosité des parasites par des techniques de RT-qPCR, culture cellulaire et modèles animaux. Ces outils et méthodologies fourniront une caractérisation sans précédent des mécanismes moléculaires et cellulaires qui permettent aux oocystes de Cryptosporidium et T. gondii de résister à des stress et de rester infectieux dans les aliments. Les nouvelles connaissances importantes acquises à l'issue du projet STRIP bénéficieront à la recherche dans le domaine de la parasitologie alimentaire en fournissant pour la première fois une réponse globale de ces parasites aux stress, et au secteur de l'agroalimentaire, en particulier aux industries 4ème gamme, avec de nouvelles perspectives de mesures de contrôle, telles que celles basées sur des technologies utilisant l'ozone. Le projet STRIP contribuera à une meilleure évaluation et meilleure gestion du risque associée à ces pathogènes parasitaires émergents dans l'alimentation dans un contexte international d'échanges commerciaux des denrées alimentaires.