Mieux comprendre la résistance de P. falciparum à la sulfadoxine pour mieux prévenir: du terrain à l'atome – SULPAR

Le paludisme reste un problème de santé publique, en particulier pour les femmes enceintes et les enfants. Outre la protection antivectorielle, la sulfadoxine-pyriméthamine (SP) est la base de la chimioprophylaxie du paludisme chez la femme enceinte (traitement préventif intermittent, TPI) et chez les enfants de moins de 5 ans.
Cette combinaison thérapeutique bloque la synthèse des folates en inhibant 2 enzymes parasitaires, la dihydroptéroate synthétase (DHPS) et la dihydrofolate réductase (DHFR). La pression médicamenteuse a sélectionné des parasites ayant accumulé des mutations sur les gènes codant pour ces enzymes, les rendant moins sensibles voire résistants à la SP.
En Afrique centrale, il a été récemment identifié des isolats de P. falciparum portant 5 mutations sur le gène pfdhps : 4 mutations (S436A, A437G, A581G, A613S) déjà bien décrites et une 5ème nouvelle mutation, I431V. Ce quintuple mutant, vagKgs, est quasi systématiquement associé au triple mutant pfdhfr (N51I, C59R, S108N) pour former l’octuple mutant pfdhfr/pfdhps CirnI/vagKgs. Dans un récent travail épidémiologique, nous avons montré que la prévalence de ces octuples mutants était élevée au nord du Cameroun (˜ 50%), au Tchad et au Nigeria. De plus, notre étude au Cameroun, en 2020, a mis en évidence une surreprésentation des infections à P. falciparum porteur de cet octuple mutant, chez les patientes ayant reçu le TPI-SP, suggérant une sélection de ces parasites par la SP.
Les objectifs principaux de notre projet sont i) d'améliorer les connaissances de cette nouvelle mutation PfDHPS I431V et des allèles associés et ii) d’identifier des alternatives à la sulfadoxine (SDX). Pour ce faire, nous proposons une large collaboration interdisciplinaire entre biologistes, physiciens et praticiens de terrain pour développer une approche sur 3 niveaux.
- Au niveau de l’humain, nous évaluerons l'impact des infections causées par l’octuple mutant sur l’issue de la grossesse chez des femmes sous TPI-SP. Cette évaluation se fera à travers deux approches. Une étude rétrospective des données et échantillons de la cohorte RECIPAL (prospective et longitudinale) permettra d’étudier les corrélations possibles entre les infections par octuples mutants et l’issue de la grossesse. Ensuite, une large enquête transversale sera menée au Benin, en incluant des femmes infectées par P. falciparum à l’accouchement. Elle comparera l’issue de la grossesse (faible poids de naissance, naissance prématurée, anémie maternelle) entre les femmes sous TPI-SP, infectées par un octuple mutant et celles infectées par P. falciparum non octuple.
- Au niveau biologique, deux méthodologies seront mises en œuvre. D’une part, la production par E. coli de différents mutants de PfDHPS permettra d’évaluer leurs paramètres pharmacocinétiques (Km, Kcat) ainsi que leurs constantes d’inhibition (Ki). D’autre part, l’édition de parasites murins P. berghei avec la technologie CRISPR/Cas9 permettra d’étudier in vivo les caractéristiques phénotypiques des génotypes mutants de PfDHFR/PfDHPS (susceptibilité à la SDX, fitness des stades asexués et sexués, transmission).
- Au niveau atomique, la modélisation de la relation structure/activité de l'enzyme PfDHPS avec son substrat (pABA) ou son inhibiteur (SDX) affinera notre compréhension du rôle des mutations au niveau du site actif et des mécanismes impliqués dans l'évolution de la résistance. Une approche innovante d’identification des « hot spots » permettra de prédire le risque d’émergence de nouveaux génotypes de résistance. Enfin, cette approche permettra le screening de larges bases de composés chimiques pour identifier de nouvelles structures inhibitrices de PfDHPS ou repositionner des médicaments.
Les approches très différentes mais complémentaires de ce consortium permettront de répondre avec succès à cette importante question qu’est l’impact des octuples mutants PfDHFR/PfDHPS sur les prophylaxies à base de SP mais aussi de trouver des alternatives à la SDX.