Adaptation génétique et histoire évolutive de Plasmodium vivax en Amérique Genetic adaptation of parasites to new environments : Plasmodium vivax in Americas – GENAD

GENAD s’est appuyé sur un large réseau de collaborations internationales permettant de réunir des échantillons de P. vivax provenant d’Amérique latine et de différentes régions du monde susceptibles d’avoir contribué à la colonisation des Amériques, ainsi que des échantillons de Plasmodium provenant de primates non humains.

Au total, le projet a mobilisé 388 échantillons de P. vivax et 42 de P. simium. Les ADN parasitaires, souvent présents en faible quantité dans les échantillons biologiques, ont été enrichis par amplification sélective du génome entier puis séquencés à haut débit. Les nouvelles données génomiques ont été combinées aux génomes disponibles dans les bases de données publiques afin de constituer des jeux de données représentatifs de la diversité mondiale de P. vivax.

L’étude de l’histoire de la colonisation de l’Amérique latine a ainsi comparé les variations génomiques de 620 isolats de P. vivax, dont 107 nouvellement séquencés provenant notamment d’Afrique de l’Ouest, du Moyen-Orient et d’Amérique latine.

En parallèle, 719 échantillons provenant de singes de cinq pays d’Amérique latine ont été criblés afin de rechercher des infections par Plasmodium. Les données obtenues ont été intégrées à celles de 19 génomes de P. simium et de 405 isolats de P. vivax pour étudier les relations évolutives entre les parasites humains et ceux infectant les primates non humains.

Les analyses ont combiné génomique des populations, phylogénie, analyses de structure et d’ascendance, diversité et différenciation génétiques, reconstruction démographique et comparaison de scénarios évolutifs. Des approches complémentaires de détection de la sélection ont permis de rechercher les régions génomiques susceptibles d’avoir participé à l’adaptation aux nouveaux hôtes et environnements.

GENAD a permis de répondre aux trois objectifs scientifiques initiaux et révèle une histoire de P. vivax dans les Amériques plus complexe qu’une introduction unique suivie d’une simple expansion.

Les analyses de 620 génomes montrent que les populations actuelles de P. vivax d’Amérique latine dérivent principalement d’une ascendance apparentée à une population européenne aujourd’hui disparue. Elles indiquent également des contributions supplémentaires, notamment compatibles avec une origine ouest-africaine, et soutiennent plusieurs vagues d’introduction : une première lors des contacts européens, suivie d’introductions associées aux migrations humaines postcoloniales, notamment à la fin du XIXe siècle.

Le projet a également permis de préciser l’histoire évolutive de P. simium. Les analyses génomiques soutiennent un changement d’hôte récent depuis P. vivax humain vers les primates néotropicaux, avec une divergence remontant approximativement aux deux derniers siècles. P. simium présente une structuration génétique au Brésil et les analyses révèlent également des échanges génétiques récents entre P. vivax et P. simium.

Un résultat particulièrement important est l’identification de P. vivax, considéré principalement comme un parasite humain, chez des singes en Colombie et au Brésil. Cette observation suggère une niche d’hôte plus large qu’attendu et souligne la nécessité de mieux comprendre les échanges de parasites entre humains et primates non humains.

Enfin, des signatures de sélection ont été identifiées dans plusieurs régions génomiques, notamment dans des gènes impliqués dans les interactions du parasite avec les cellules de l’hôte primate et avec le moustique vecteur. Ces résultats fournissent des candidats fonctionnels pour comprendre l’adaptation accompagnant un changement d’hôte.

Le projet a donné lieu à 10 publications internationales à comité de lecture, dont deux publications majeures répondant directement aux objectifs de GENAD (PLoS Pathogens, 2025 ; Evolutionary Applications, 2026), et a constitué le cœur de la thèse de Margaux Lefebvre (2022–2024).

GENAD ouvre plusieurs perspectives scientifiques importantes. La première consiste à élargir l’échantillonnage génomique des Plasmodium circulant chez les primates non humains en Amérique latine. Les effectifs actuellement disponibles pour P. simium restent limités et concernent principalement le Brésil. La détection de P. vivax chez des singes en Colombie et au Brésil montre qu’une surveillance plus large est nécessaire pour déterminer la fréquence et l’étendue géographique de ces changements d’hôte.

Une deuxième perspective concerne l’intégration de génomes historiques et anciens. Les résultats de GENAD indiquent que les populations américaines actuelles dérivent en grande partie d’une lignée apparentée aux P. vivax européens aujourd’hui disparus. L’analyse de parasites historiques permettrait de tester plus directement les scénarios proposés et de mieux résoudre les différentes vagues d’introduction associées aux mouvements de populations humaines.

Les régions génomiques présentant des signatures de sélection constituent par ailleurs des candidats prioritaires pour des études fonctionnelles. Il sera notamment important de déterminer si les variants identifiés dans des gènes impliqués dans les interactions parasite–hôte ou parasite–vecteur ont effectivement contribué à l’adaptation de P. vivax/P. simium à de nouveaux primates ou à de nouveaux moustiques vecteurs.

Enfin, ces résultats ont des implications pour l’élimination du paludisme dans les Amériques. L’existence de parasites capables de circuler entre humains et primates non humains pourrait contribuer au maintien de réservoirs difficiles à contrôler dans certaines régions. Une approche intégrant génomique, écologie des primates, surveillance parasitologique et étude des vecteurs permettra de mieux caractériser ce potentiel zoonotique.

Les ressources génomiques, métadonnées et scripts produits par GENAD et déposés dans des entrepôts publics constituent une base pour poursuivre ces travaux et renforcer les collaborations internationales développées au cours du projet.

GENAD a contribué à 10 publications dans des revues internationales à comité de lecture, comprenant 7 articles de recherche et 3 articles de synthèse, directement issus du projet ou développés dans son prolongement grâce aux collaborations et ressources générées.

Deux publications répondent directement aux objectifs centraux : Lefebvre et al., PLoS Pathogens (2025), consacrée à l’histoire génomique de P. vivax en Amérique latine, et Lefebvre et al., Evolutionary Applications (2026), portant sur les changements d’hôte et l’histoire évolutive de P. vivax et P. simium. Les travaux ont également contribué à une publication sur l’adaptation de P. falciparum lors de sa colonisation des Amériques (Molecular Biology and Evolution, 2023) et à plusieurs synthèses sur l’évolution des parasites du paludisme.

Le projet a constitué le cœur de la thèse de Margaux Lefebvre (2022–2024) et ses résultats ont été présentés dans plusieurs congrès internationaux, dont des conférences invitées.

Les données génomiques et ressources associées ont été rendues publiques, notamment via NCBI (BioProject PRJNA116416) et DataSuds (DOI 10.23708/RCOGR6), accompagnées des ressources nécessaires à leur réutilisation.

Aucun brevet n’a été déposé, GENAD relevant de la recherche fondamentale.

Plasmodium vivax, agent du paludisme caractérisé par une succession d'événements de colonisation, est un modèle intéressant pour étudier comment les pathogènes s'adaptent à de nouveaux environnements. Dans les Amériques, deux événements de colonisation se sont produits pour P. vivax: l'un lorsque P. vivax est arrivé en Amérique et a infecté de nouvelles populations humaines et l'autre avec le transfert de P. vivax des hommes vers des petits singes américains (pour donner l'espèce Plasmodium simium). Dans ce contexte, les questions générales de ce projet sont : comment et quand P. vivax s'est-il génétiquement adapté à ces nouveaux environnements en Amériques: chez l'homme et chez les petits singes américains (P. simium)? Quels gènes ont été impliqués dans son adaptation à ces différents environnements? Les premiers objectifs seront d'étudier l'origine de P. vivax chez l'homme et chez le singe américain (P. simium). Le troisième objectif sera d'identifier les mécanismes d'adaptation de ce parasite dans ces environnements (homme et petits singes). Ce projet va permettre d'accroitre nos connaissances sur comment P. vivax a pu s'adapter pour émerger.