Les scientifiques découvrent que le parasite du paludisme prend son temps au sein de l’hôte moustique pour bénéficier d’un avantage évolutif

Le parasite du paludisme est un maître de l’adaptation. Pour compléter son cycle de vie, le parasite doit être transmis d'un moustique à un humain, puis de nouveau à un moustique. Au fil de millions d'années d'évolution, il s'est parfaitement adapté à ces deux hôtes. Mais même si nous connaissons le cycle du paludisme depuis plus de 100 ans, de nombreuses questions restent sans réponse.

L’une de ces questions concerne la durée pendant laquelle les parasites du paludisme doivent se développer à l’intérieur du moustique. On estime actuellement que les parasites du paludisme peuvent être transmis après 12 jours en moyenne. Cependant, les moustiques devraient vivre en moyenne deux semaines dans la nature.

Par conséquent, les 12 jours nécessaires à leur développement semblent contre-intuitifs : on pourrait s’attendre à ce que le parasite soit transmis à un humain le plus tôt possible, car chaque jour que le parasite passe dans un moustique augmente le risque que le moustique meure avant que le parasite ne soit transmis. par une bouchée. Alors, quel est l’avantage qui justifie le risque de ne pas être transmis ?

Compromis évolutif

Les chercheurs du laboratoire Levashina de l'Institut Max Planck de biologie des infections à Berlin ont découvert cet avantage et jeté les bases d'une meilleure compréhension de l'évolution des parasites chez le moustique. Ils ont montré que les parasites bénéficient de la riche réserve de nutriments du moustique s’ils y restent plus longtemps avant d’être transmis à un humain, conduisant finalement à une transmission plus réussie. Le moment auquel un parasite est transmis à un humain est donc un compromis évolutif entre « se préparer à l'infection » et « partir à temps ».

L'article est publié dans la revue Communications naturelles.

Basés sur les résultats d'expériences en laboratoire, ces résultats ont été obtenus en utilisant des modèles mathématiques. “Il est pratiquement impossible de suivre l'évolution des parasites du paludisme en laboratoire”, explique Paola Carrillo-Bustamante, première auteure de l'étude. “Pour étudier les pressions évolutives, il faudrait suivre des centaines de cycles de transmission : moustique-mammifère-moustique. Ceci est impossible pour les parasites humains du paludisme.”

Les modèles mathématiques capturent des processus réels dans des formules mathématiques, permettant aux chercheurs de faire des prédictions et d'analyser et de comprendre le comportement de ces processus dans différentes conditions. Il existe déjà des modèles de transmission du paludisme qui décrivent essentiellement la vie du moustique. Cependant, ils n’incluent généralement que des variables concernant le développement larvaire, le comportement de piqûre, la reproduction et l’âge des moustiques. Ces modèles prédisent l’attente intuitive selon laquelle le parasite du paludisme évoluerait pendant une courte période de développement, ce qui, comme décrit ci-dessus, n’est pas le cas dans la réalité.

Modèle optimisé

Le fait que les modèles ne correspondent pas entièrement à la réalité n’est pas en soi un problème, car ils ne constituent toujours qu’une approximation de la réalité. Toutefois, si un modèle ne représente pas correctement les mécanismes clés, il doit être complété. La tâche des chercheurs était de trouver la variable manquante qui permettrait à un modèle de transmission de décrire correctement le temps de développement des parasites. Des études antérieures sur le métabolisme des moustiques ont fourni des indices sur la variable manquante.

Pour développer leurs œufs, les moustiques femelles ont besoin de nutriments provenant du sang des mammifères, c'est pourquoi elles piquent les humains. Au cours de ce repas de sang, les parasites du paludisme pénètrent dans l’intestin du moustique et utilisent les mêmes nutriments pour leur propre développement. Cependant, un moustique pique souvent plus d’une fois au cours de sa vie.

“Notre modèle prédit que le parasite devient plus fort à chaque repas de sang, il bénéficie donc de plusieurs piqûres”, explique Carrillo-Bustamante. “Avec ces informations cruciales, nous avons révisé le modèle de transmission. Les piqûres multiples prennent du temps, une raison possible pour laquelle le parasite attend longtemps à l'intérieur du moustique pour bénéficier du plus grand nombre de repas de sang possible.”

Plus qu'une simple seringue

En ajoutant la nouvelle variable « métabolisme », les chercheurs ont ensuite mené des expériences évolutives avec le modèle de transmission mis à jour. Ils ont donné aux parasites virtuels la possibilité de modifier aléatoirement leur temps de développement chez le moustique, c'est-à-dire de muter. Ils ont ensuite laissé le modèle fonctionner pendant 5 000 jours, suffisamment de temps pour que la sélection naturelle trouve un temps de développement optimal.

Que le point de départ soit un temps de développement court ou long, les parasites ayant un temps de développement de 12 jours ont toujours été sélectionnés dans la population. Cet optimum évolutif peut également être observé dans la réalité. Pour Carrillo-Bustamante, le résultat indique que les modèles existants doivent être complétés. “Les modèles précédents traitaient souvent le moustique comme une seringue qui transmet le parasite du paludisme aux humains. Notre étude montre que les interactions moustique-parasite doivent être prises en compte dans les modèles de transmission.”

Le paludisme reste une cible mouvante. Nous devons comprendre la maladie sous toutes ses facettes afin de développer des contre-mesures efficaces, car 250 millions de personnes sont encore infectées par le paludisme chaque année. Des modèles précis de transmission des maladies constituent une étape importante pour comprendre la maladie et prédire correctement les futures épidémies. Ceci est particulièrement important à une époque de conditions environnementales changeantes, alors que le changement climatique entraîne le paludisme dans de nouvelles régions du monde.