L’étude fournit des informations précieuses pour prévenir les pandémies mondiales

Qu’il s’agisse de plancton exposé à des parasites ou de personnes exposées à des agents pathogènes, la réponse immunitaire initiale d’un hôte joue un rôle essentiel pour déterminer si l’infection se produit et dans quelle mesure elle se propage au sein d’une population, suggère une nouvelle recherche de l’Université du Colorado à Boulder.

Les résultats, publiés le 13 mai dans Le naturaliste américain, fournissent des informations précieuses pour comprendre et prévenir la transmission de maladies au sein et entre les espèces animales. Des vers plats parasites transmis par les escargots aux humains dans les pays en développement, aux événements de contagion zoonotique des mammifères et des insectes aux humains – qui ont causé des pandémies mondiales comme le COVID-19 et le virus du Nil occidental – la réponse immunitaire d’une créature infectée est une variable vitale à considérer dans le calcul de ce qui se passe ensuite.

L’un des plus grands modèles que nous voyons dans l’écologie et l’épidémiologie des maladies est le fait que tous les hôtes ne sont pas égaux. Dans la recherche sur les maladies infectieuses, nous voulons intégrer l’immunité de l’hôte dans notre compréhension de la propagation de la maladie. « 

Tara Stewart Merrill, auteure principale de l’étude et chercheuse postdoctorale en écologie, Université du Colorado à Boulder

Les invertébrés sont des vecteurs courants de maladies, ce qui signifie qu’ils peuvent transmettre des agents pathogènes infectieux entre les humains ou des animaux aux humains. Les maladies à transmission vectorielle, comme le paludisme, représentent près de 20% de toutes les maladies infectieuses dans le monde et sont responsables de plus de 700 000 décès chaque année.

Pourtant, les études épidémiologiques ont rarement pris en compte l’immunité des invertébrés et le rétablissement des créatures vecteurs de maladies humaines. Ils supposent qu’une fois exposé à un agent pathogène, l’hôte invertébré sera infecté.

Mais que se passerait-il s’il était possible pour les invertébrés de combattre ces maladies et de rompre le maillon de la chaîne qui les transmet aux humains?

En observant une minuscule espèce de zooplancton (Daphnia dentifera) tout au long de son cycle de vie et en étant exposée à un parasite fongique (Metschnikowia bicuspidata), les chercheurs ont vu ce potentiel en action. Certains planctons étaient efficaces pour empêcher les spores fongiques de pénétrer dans leur corps, et d’autres ont éliminé l’infection dans un laps de temps limité après l’ingestion des spores.

«Nos résultats montrent qu’il existe plusieurs défenses que les invertébrés peuvent utiliser pour réduire le risque d’infection, et que nous devons vraiment comprendre ces défenses immunitaires pour comprendre les schémas d’infection», a déclaré Stewart Merrill.

Récupération inattendue

Stewart Merrill a commencé ce travail au cours de sa première année en tant que doctorante à l’Université de l’Illinois, étudiant ce petit plancton et sa collection de défenses. C’est un processus horrible si le plancton ne parvient pas à éloigner le parasite: ses spores fongiques attaquent l’intestin du plancton, remplissent son corps et se développent jusqu’à ce qu’ils soient libérés lorsque l’hôte meurt enfin.

Mais elle a remarqué quelque chose qui n’avait pas été enregistré auparavant: une partie du plancton condamné a récupéré. Plusieurs années plus tard, elle a découvert que face à des niveaux d’exposition identiques, le succès ou l’échec de ces infections dépend de la force des défenses internes de l’hôte pendant cette première fenêtre d’opportunité limitée.

Sur la base de leurs observations de ces résultats individuels, les chercheurs ont développé un modèle probabiliste simple pour mesurer l’immunité de l’hôte qui peut être appliqué à tous les systèmes fauniques, avec des applications importantes pour les maladies transmises aux humains par les invertébrés.

«Lorsque les réponses immunitaires sont bonnes, elles agissent comme un filtre qui réduit la transmission», a déclaré Stewart Merrill. « Mais tout changement environnemental qui dégrade l’immunité peut en fait amplifier la transmission, car il laissera toute cette exposition passer et finalement devenir infectieuse. »

C’est un modèle qui peut également s’appliquer au COVID-19, car les recherches de CU Boulder ont montré que tous les hôtes ne transmettent pas le coronavirus de la même manière et que l’exposition ne détermine pas directement l’infection.

On pense également que le COVID-19 est le résultat d’un spillover zoonotique, une infection qui est passée des animaux aux humains, et des modèles probabilistes similaires pourraient être avantageux pour prédire l’occurrence et la propagation d’événements futurs de retombées, a déclaré Stewart Merrill.

Comprendre la prévention des infections

Stewart Merrill espère qu’une meilleure compréhension des infections chez un animal simple comme le plancton pourra être appliquée plus largement aux invertébrés importants pour la santé humaine.

En Afrique, en Asie du Sud-Est, ainsi qu’en Amérique du Sud et centrale, 200 millions de personnes souffrent d’infections causées par des schistosomes – des invertébrés plus communément appelés vers plats parasites. Ils provoquent des maladies et la mort, et des conséquences importantes sur l’économie et la santé publique, à tel point que l’Organisation mondiale de la santé les considère comme la deuxième maladie parasitaire la plus dévastatrice sur le plan socio-économique après le paludisme.

Ce ne sont que l’une des nombreuses maladies tropicales négligées transmises aux humains par des hôtes invertébrés tels que les escargots, les moustiques et les mouches piqueuses. Ces maladies infectent une grande partie de la population, mais surviennent dans des zones à faible niveau d’assainissement qui ne disposent pas des ressources économiques nécessaires pour lutter contre ces maladies, a déclaré Stewart Merrill.

Les schistosomes vivent dans des environnements d’eau douce que les gens utilisent pour leur eau potable, leur lessive et leur bain. Ainsi, même s’il existe des traitements, le lendemain, une personne peut facilement se réinfecter simplement en accédant à l’eau dont elle a besoin. En comprenant mieux comment les vers plats eux-mêmes succombent ou combattent l’infection, des scientifiques comme Stewart Merrill nous aident à nous rapprocher de l’arrêt de la chaîne de transmission aux humains.

«Nous devons vraiment travailler sur la compréhension de la prévention de l’infection, et de ce que représente ce risque dans ces systèmes aquatiques, plutôt que de simplement guérir l’infection», a-t-elle déclaré.

La bonne nouvelle est que nous pouvons apprendre des mêmes invertébrés qui nous infectent. Chez les hôtes invertébrés qui souffrent ou meurent de leurs infections, il y a une bonne incitation à apprendre à développer une réponse immunitaire et à la combattre. Certains escargots ont même montré la capacité de conserver une mémoire immunologique: s’ils sont infectés une fois et survivent, ils risquent de ne plus jamais être infectés.

«Si nous pouvons mieux comprendre comment l’environnement façonne ces défenses, nous pourrions prédire à l’avenir comment les changements environnementaux pourraient amplifier ou supprimer le risque de transmission aux personnes», a déclaré Stewart Merrill.