Developpement du cycle complet de Plasmodium vivax au laboratoire – VICTOR

L’approche du projet VICTOR reposait sur quatre volets visant à reconstituer le cycle complet de Plasmodium vivax en laboratoire.

Le premier a concerné la collecte et la cryoconservation d’isolats cliniques à Madagascar et en Éthiopie, permettant de constituer une biobanque unique de 139 échantillons africains, ressource précieuse pour les travaux expérimentaux et la communauté scientifique.

Le deuxième volet visait la production de stades sporogoniques par infection expérimentale de moustiques (An. stephensi, An. arabiensis). Malgré les difficultés liées à la faible viabilité post-cryoconservation des gamétocytes, ces essais ont permis d’identifier des paramètres critiques et d’affiner les protocoles en vue de futures infections.

Le troisième volet portait sur les stades hépatiques. Des cultures d’hépatocytes primaires ont été optimisées, prolongeant leur viabilité jusqu’à 80 jours grâce à la co-culture avec fibroblastes et à un entraînement circadien. L’ajout d’un peptide innovant a amélioré l’infection par les sporozoïtes, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude de la longévité et de la réactivation des hypnozoïtes.

Le quatrième volet a concerné la production de cellules sanguines permissives. Des réticulocytes issus de cellules CD34?, de sang de cordon et de lignées immortalisées comme BeLA ont été utilisés pour héberger les stades sanguins précoces. Bien que limités dans le temps, ces essais ont confirmé la faisabilité d’un tel système pour analyser les cycles asexués et la gamétocytogenèse.

Ces travaux ont été appuyés par des outils avancés : qPCR pour le suivi des stades parasitaires, microscopie et immunofluorescence pour l’observation directe, analyses génomiques pour caractériser la diversité des isolats. L’utilisation de dispositifs innovants comme le bioréacteur PetakaG3 a également permis de tester un environnement physio-mimétique favorable au maintien cellulaire.

En combinant ces volets – biobanque, infections, cultures hépatiques et sanguines – VICTOR a adopté une stratégie intégrée et multidisciplinaire. Bien que le cycle complet n’ait pas été obtenu, le projet a permis d’identifier les principaux verrous, d’explorer des solutions innovantes et de poser les bases d’un modèle expérimental partiel mais fonctionnel de P. vivax.

Le projet VICTOR a généré plusieurs résultats scientifiques majeurs. La constitution d’une biobanque de 139 isolats cryoconservés issus de Madagascar et d’Éthiopie représente une ressource unique pour la recherche sur P. vivax. Ces échantillons offrent désormais une base solide pour explorer la diversité génétique du parasite africain et mieux comprendre ses capacités d’adaptation. Le projet a également mis en évidence les limites de viabilité des gamétocytes après cryoconservation, un goulet d’étranglement critique pour la transmission expérimentale, orientant de nouvelles pistes d’optimisation des conditions de conservation et de décongélation.

Les travaux sur les stades sanguins ont permis d’obtenir pour la première fois des cultures temporaires sur réticulocytes humains issus de cellules CD34?, de sang de cordon ou de lignées BeLA. Ces essais, bien que de courte durée, ont confirmé la faisabilité d’un système reproductible pour analyser la multiplication asexuée et la gamétocytogenèse.

Les recherches sur les stades hépatiques ont constitué un autre progrès important. Des cultures d’hépatocytes primaires ont vu leur longévité prolongée de 21 à près de 80 jours grâce à la co-culture et à un entraînement circadien. L’ajout d’un peptide innovant a amélioré l’efficacité d’infection par les sporozoïtes, ouvrant la voie à l’étude des hypnozoïtes et de leur réactivation.

La production scientifique comprend deux publications internationales : une étude sur la présence de réservoirs cryptiques chez des individus Duffy-négatifs en Éthiopie (PLOS NTDs, 2023), et une analyse de la diversité génomique d’isolats africains (Communications Biology, 2025). Un manuscrit sur l’infection hépatocytaire par P. falciparum est en préparation. Deux communications orales ont complété cette valorisation : l’une présentée à la 9e Conférence internationale sur la recherche P. vivax en Inde (2025), l’autre lors d’une réunion du département Parasites et Vecteurs de l’Institut Pasteur.

Enfin, trois jeunes chercheurs ont été formés aux techniques mises en œuvre (culture cellulaire, microscopie, qPCR, gestion d’isolats cryoconservés). Cet investissement contribue à renforcer durablement les compétences locales et à structurer un réseau de recherche autour de P. vivax africain.

Ainsi, même si le cycle complet n’a pas encore été obtenu, VICTOR a franchi plusieurs étapes critiques et posé les bases d’un modèle expérimental partiel mais fonctionnel, ouvrant la voie à de futurs développements scientifiques et translationnels.

Les perspectives ouvertes par le projet VICTOR sont nombreuses et structurantes. La première priorité est de produire des sporozoïtes infectants directement à partir de moustiques infectés sur site, en Afrique. Les résultats ont montré que la cryoconservation réduisait fortement la viabilité des gamétocytes, limitant la transmission expérimentale. La prochaine étape sera donc d’organiser, en collaboration avec les sites de terrain, des cycles d’infection sur moustiques vivants afin de disposer de sporozoïtes frais et infectants, condition essentielle pour avancer sur les stades hépatiques.

Ces travaux s’accompagneront d’un renforcement des cultures d’hypnozoïtes et de l’étude de leur réactivation. L’allongement de la viabilité des hépatocytes primaires obtenu pendant VICTOR a ouvert de nouvelles perspectives pour analyser la dynamique des formes dormantes. Les recherches futures viseront à identifier les signaux qui déclenchent la réactivation des hypnozoïtes et à tester de nouvelles molécules actives contre ces formes latentes, encore mal ciblées par les traitements actuels.

L’exploitation de la biobanque d’isolats africains constituée dans le cadre du projet représente une autre perspective majeure. Cette ressource permettra de conduire des analyses génomiques comparatives, de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation du parasite et de documenter ses différences régionales. Elle pourra également être utilisée pour des études immunologiques et pour le dépistage de nouvelles molécules.

Au-delà de P. vivax, les méthodes développées dans VICTOR pourront être adaptées à d’autres parasites négligés comme P. ovale ou P. cynomolgi. Ces espèces, encore peu étudiées, bénéficieront directement des innovations introduites, notamment la culture hépatique prolongée, la production de réticulocytes permissifs et l’utilisation d’environnements physio-mimétiques.

Enfin, VICTOR a consolidé un réseau transnational associant partenaires européens et africains. Ce réseau constitue un socle pour de futurs projets collaboratifs intégrant entomologie, parasitologie, biologie cellulaire, génomique et immunologie, tout en assurant transfert de compétences et renforcement de capacités dans les pays endémiques.

Le projet VICTOR a généré une production scientifique de haut niveau, témoignant de la richesse des résultats obtenus et de leur valorisation auprès de la communauté internationale. Deux publications internationales en accès libre ont été produites. La première, publiée en 2023 dans PLOS Neglected Tropical Diseases (Abebe et al.), a mis en évidence la présence de Plasmodium vivax chez des individus Duffy-négatifs en Éthiopie, jusque-là considérés comme naturellement résistants. Cette découverte a modifié la compréhension de l’épidémiologie de P. vivax en Afrique et souligné la nécessité d’adapter les stratégies de surveillance.

La seconde publication, parue en 2025 dans Communications Biology (Bouyssou et al.), a décrit la diversité génomique d’isolats africains collectés dans le cadre du projet. Grâce au séquençage à haut débit et à l’analyse bio-informatique, elle a révélé la richesse génétique et l’originalité de ces populations, fournissant une base de référence pour l’étude de la résistance, de l’immunité et de l’adaptation du parasite.

Un troisième manuscrit est en préparation (Real et al., Priming Plasmodium falciparum sporozoites for liver infection). Bien qu’il ne concerne pas directement P. vivax, il éclaire des mécanismes d’infection hépatocytaire utiles à des comparaisons entre espèces.

Deux communications orales ont complété cette valorisation. Liliana Mancio-Silva a présenté les avancées sur la biologie des hypnozoïtes lors de la 9e Conférence internationale sur P. vivax (Pondichéry, février 2025). Catherine Bourgouin a exposé à l’Institut Pasteur (juin 2025) les résultats d’infections expérimentales de moustiques avec du sang cryoconservé, discutant des limites et des perspectives d’amélioration.

Aucun brevet n’a été déposé, mais plusieurs innovations techniques représentent un apport durable. Les protocoles mis au point, l’usage des bioréacteurs PetakaG3, qui créent un environnement physio-mimétique favorable, et les lignées érythroblastiques BeLA, capables de produire en continu des réticulocytes permissifs, constituent des outils transférables à d’autres projets et applicables à d’autres parasites négligés.

En somme, la production scientifique de VICTOR associe publications, communications et innovations techniques. Cet ensemble illustre la capacité du consortium à enrichir les connaissances sur P. vivax tout en mettant à disposition de la communauté une base technologique solide pour de futurs travaux.

La recherche concernant Plasmodium vivax reste encore limité et moins dynamique comparée à P. falciparum. La principale raison est l'absence d'un système de culture in vitro de routine, mais également l’habitude de compartimenter les approches étudiant les différents stades du parasite (sanguin, hépatique ou moustique). Afin de franchir une étape majeure, nous proposons dans le projet VICTOR d'unir nos compétences et notre expertise visant à établir une plateforme innovante reconstituant le cycle complet de P. vivax en laboratoire. Ce modèle ne sera plus dépendant de la disponibilité des isolats de P. vivax fluctuant en fonction des saisons de transmission et des contraintes logistiques avec des sites de collecte. Il fournira les outils biologiques indispensables pour mieux étudier la biologie de ce parasite et stimulera les recherches visant à développer de nouvelles interventions telles que des traitements innovants et des stratégies vaccinales.