Expression génique dans l’apicoplaste, un organite du parasite du paludisme Plasmodium falciparum, est régulé par la mélatonine (l’hormone de signalisation circadienne) dans le sang de l’hôte, et les signaux intrinsèques du parasite, via un facteur appelé ApSigma, tel qu’identifié par une étude récente aidée par la World Research Hub Initiative de Tokyo Tech. Le système de réglementation mis en évidence dans cette étude pourrait être une cible future pour le traitement du paludisme.
Le paludisme est l’un des plus grands risques de santé publique, avec environ 240 millions de personnes à travers le monde qui le contractent chaque année. Cependant, cette maladie potentiellement mortelle n’est pas contagieuse. Elle se transmet par la morsure d’une femelle Anophèle moustique infecté par le parasite du paludisme, Plasmodium falciparum. Ce parasite pénètre dans le corps humain par la piqûre de moustique et provoque des symptômes tels que fièvre, rhume, fatigue et maux de tête, qui sont très périodiques. La périodicité des symptômes peut être liée à la synchronisation du cycle de vie du parasite avec le rythme circadien – c’est-à-dire l’horloge biologique interne de 24 heures – de la personne infectée ou de l’hôte.
P. falciparum contient un apicoplaste, un organite cellulaire unique qui contient son propre génome et qui est crucial pour le cycle de vie du parasite. Malgré son importance, cependant, on ne sait pas grand-chose des mécanismes régulant l’expression des gènes dans les apicoplastes et de leur rôle potentiel dans la modulation de la périodicité observée des symptômes du paludisme, ou du cycle de vie des P. falciparum. C’est pourquoi récemment, une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Kan Tanaka, de l’Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech), a entrepris un projet de recherche conjoint pour examiner de plus près les mécanismes sous-jacents qui interviennent dans l’expression des gènes apicoplastes. L’ouvrage, publié en Actes de l’Académie nationale des sciences des États-Unis d’Amérique (PNAS)est le résultat d’une collaboration avec les co-auteurs, le professeur Kiyoshi Kita de l’Université de Nagasaki et le professeur Antony N. Dodd, chef de groupe au John Innes Center au Royaume-Uni ; également professeur invité à Tokyo Tech ; facilité par le World Research Hub Initiative (WRHI), un projet de collaboration interdisciplinaire avec des chercheurs de pointe du monde entier.
« Des études antérieures ont montré que certaines sous-unités σ végétales participent à la régulation circadienne de l’expression génique dans les plastes (c’est-à-dire des organites comme l’apicoplaste). Par conséquent, la présente étude a émis l’hypothèse qu’une sous-unité σ codée par le noyau pourrait coordonner l’expression du gène apicoplaste avec la vie cycle de P. falciparum ou le rythme circadien de son hôte », explique le Pr Tanaka.
L’équipe cultivée P. falciparum dans un laboratoire et l’a étudié à l’aide de techniques d’analyse phylogénétique et de microscopie par immunofluorescence. En conséquence, ils ont identifié ApSigma, une sous-unité σ de l’ARN polymérase apicoplaste codée au niveau nucléaire. Il, avec la sous-unité α, est probablement le médiateur de l’accumulation de transcrits d’apicoplastes, dont la périodicité est semblable à celle du contrôle du développement du parasite. De plus, la transcription d’apicoplaste et l’expression du gène de la sous-unité d’apicoplaste, apSigaugmentée en présence de mélatonine, l’hormone de signalisation circadienne présente dans le sang de l’hôte.
Sur la base des données recueillies à partir de différents tests, les scientifiques suggèrent qu’il existe un système de régulation préservé au cours de l’évolution dans lequel le rythme circadien de l’hôte est intégré aux signaux intrinsèques du parasite. Ensemble, ils coordonnent la transcription du génome dans l’apicoplaste de P. falciparum. Ce travail jette des bases solides pour d’autres études dans le domaine visant à expliquer de manière exhaustive les mécanismes de régulation de Plasmodiumcycle cellulaire.
En conclusion, le professeur Tanaka souligne les implications futures de la présente recherche. « Le paludisme tue chaque année des centaines de milliers de personnes dans le monde. Cette étude identifie un système de réglementation qui pourrait être une future cible pour le traitement du paludisme. »
Le professeur Dodd ajoute à cela : « Il est étonnant qu’un processus que nous avons identifié chez les plantes ait conduit à la découverte d’un mécanisme équivalent chez un agent pathogène d’importance mondiale. La nouvelle protéine et le nouveau mécanisme identifiés pourraient présenter une nouvelle cible pour le développement de médicaments pour le traitement et/ou la prévention du paludisme, tant chez les humains que chez les animaux de ferme. »
Le professeur Kita signe sur une note positive. « Cette recherche démontre la valeur de la collaboration internationale et interdisciplinaire, et le pouvoir des sciences végétales et de la microbiologie pour conduire à des découvertes inhabituelles et nouvelles qui pourraient être d’un bénéfice mondial considérable », a-t-il déclaré.
En espérant un traitement efficace du paludisme !
