Les facteurs génétiques d'hôte en relation avec le paludisme - Conférence de la 2e édition du Cours international « Atelier Paludisme » - MIGOT-NABIAS Florence - Institut de Recherche pour le Développement - Florence.Migot-Nabias@ird.sn

1. Facteurs génétiques humains
& paludisme à P. falciparum
Florence Migot-Nabias
UR 10 « Santé de la mère et de l’enfant »
IRD, Dakar, Sénégal
migot@ird.sn

2. Existence d’une régulation génétique des
réponses immunitaires spécifiques du
paludisme
Différences individuelles, familiales ou ethniques des
réponses immunitaires contre P. falciparum, dans des
conditions d’exposition identiques
Concordance plus importante entre jumeaux
monozygotes que dizygotes:
Pour le développement de fièvre lors d’un accès palustre:
régulation génétique des cytokines pyrogènes
Pour la production d’anticorps dirigés contre différents
antigènes plasmodiaux

3. Système HLA & paludisme
Souris:
restriction génétique des réponses lymphocytaires à des épitopes de
la CSP et de Pf155/RESA
Accès palustre grave:
Protection contre le neuropaludisme (HLA-B53) et contre l’anémie
sévère liée au paludisme (HLA-DRB1*1302-DQB1*0501)
Plus grande susceptibilité au neuropaludisme chez les sujets
homozygotes ou hétérozygotes pour l’allèle TNF-308A
Allèle TNF-238A associé (+) à l’anémie sévère liée au paludisme ou (-)
au neuropaludisme
Accès palustre simple:
HLA I et II non associés à la résistance aux accès simples
Présence ou non de relations entre allèles HLA I et II et réponse
immunitaire à des antigènes des stades sanguins de P. falciparum

4. Organisation génétique du système HLA
Classe II Classe III Classe I
Centromère du
chromosome 6 D C4A, C4B, C2 α β B C A
21-OHase
TNF
(α2) α1 (α) (α2) α1 α
DP DN D DQ DR
O
(β2) β1 (β1) (β2) β1 β1 β3 β4

5. Association peptide/HLA I et reconnaissance par les LyT
cytotoxiques
Ly T cytotoxique
Lyse de la cellule infectée TCR CD
8
CPA Vésicule de sécrétion
cytoplasme
Golgi
Réticulum
endoplasmiqu
e
protéine protéasome peptide HLA classe I β2-microglobuline
In: « Immunologie », Revillard, 1994

6. Association peptide/HLA II et reconnaissance par les LyT
auxiliaires
•Production d’anticorps par les Ly B
Ly T
•Relargage de cytokines induisant la lyse auxiliaire
des micro-organismes intracellulaires par les macrophages
Protéine exogène TCR CD
4
récepteur
CPA -cytoplasme-
Compartiment des
molécules HLA classe II
Dissociation et
+
Endosome dégradation de la chaîne I
peptides
(protéases
)
Réticulum endoplasmique Golgi
Lysosome
+ + =
I α β αβ + I
In: « Immunologie », Revillard, 1994

7. Facteurs non-HLA de régulation
génétique
Contribution importante de gènes non liés à la région
HLA dans la régulation génétique des réponses
immunitaires dirigées contre P. falciparum
La région chromosomique 5q31-q33 (gènes de
cytokines, gènes de régulation de la réponse immune)
interviendrait dans le contrôle des niveaux d’infection
par P. falciparum

8. Polymorphisme érythrocytaire &
paludisme
Protection clinique
Trait drépanocytaire, alpha-thalassémie, déficit en G6PD, ovalocytose,
groupe sanguin ABO, groupe Duffy
Mécanismes proposés
Modification des antigènes érythrocytaires de surface favorisant la
reconnaissance immunitaire (alpha-thal)
Sensibilité accrue au stress oxydant favorisant la phagocytose des
parasites (déficit G6PD)
Ralentissement de la croissance parasitaire dans les hématies
anormales (Hb S)
Facilitation (groupe A) ou limitation (groupe O) de la formation de
rosettes
Autres polymorphismes érythrocytaires moins directement
liés à la protection
Hb C, Hb E, béta-thalassémie, récepteur du complément CR1

9. Pourquoi s’intéresser en 2004 au
polymorphisme érythrocytaire en relation
avec le paludisme ?
Les particularités des érythrocytes « anormaux » peuvent
être utilisées pour la conception d’un vaccin
Utilisation de la réponse anticorps anti-bande 3 (protéine exprimée
à la surface des érythrocytes sénescents, ou infectés par
Plasmodium, ou de sujets drépanocytaires, déficitaires en G6PD ou
béta-thalassémiques)
JR Kennedy, Int J Parasitol 2001 & Med Sci Monit 2002
Les modifications des réponses immunitaires spécifiques
engendrées par les facteurs génétiques affectant
l’érythrocyte restent méconnues
Nos programmes de recherche au Gabon (1995-2001) puis au
Sénégal (2002-2005)

10. Structure de l’hémoglobine
α
β β
Gγ Αγ δ β
Gγ Αγ δ β Chromosome 11
α hème
α2 α1
α2 α1 Chromosome 16
naissance
α
β
γ
δ
Hb F Hb A Hb A2
α2 γ2 α2 β 2 α2 δ2

11. Trait drépanocytaire & Paludisme
Mutation ponctuelle au locus des β globines
(hémoglobine S): Hb AS
Fréquence variant de >20% en Afrique
équatoriale à <5% en Afrique du nord
Protection des jeunes enfants Hb AS contre les
accès simples (60%) et graves (90%) (Hill 1992)
Mécanismes:
Élimination plus rapide des GRP falciformes par la rate
Persistance de Hb F qui retarde la croissance du
parasite

12. Détermination du variant HbS (PCR-RFLP)
Séquence du fragment amplifié du variant HbS
(chromosome 11, exon 6 du gène de la béta-globine, 369 pb)
HbS-F
5’agtcagggcagagccatctattgcttacatttgcttctgacacaactgtgttcactagcaacctcaaacagacaccatggt
gcatctgactcc(93pb)/tgTggagaagtctgccgttactgccctgtggggcaaggtgaacgtggatgaagttggtggtgag
gccctgggcaggttggtatcaaggttacaagacaggtttaaggagaccaatagaaactgggcatgtggagacagagaagactc
ttgggtttctgataggcactgactctctctgcctattggtctattttcccaccc(201pb)/ttAggctgctggtggtctacc
cttggacccagaggttctttgagtcctttggggatctgtccactcctgatgctg(75pb)
HbS-R: 3’agacaggtgaggactacgac 5’
Substitution nucléotidique A>T entraînant
une modification d’acide aminé Glu>Val
294 pb
201 pb Digestion par l’enzyme de restriction Dde I:
La mutation abolit le site de coupure
93 pb
75 pb
Ho Hé PM Hé N

13. Alpha-thalassémie & Paludisme
Délétion d’1 à 4 gènes de l’alpha globine
Afrique: -α3.7 thalassémie (5-40%)
La délétion α+ homozygote (-α/-α) favorise
l’infestation précoce des enfants par P. vivax.
Ceci permettrait le développement ultérieur d’une
meilleure immunité vis-à-vis de P. falciparum et
aussi envers d’autres agents infectieux (Williams
1996, Allen 1997)

14. Détermination des –α3.7 thalassémies par
PCR
TS1 TS2 TS1 TS3
5’ α2 α1 3’
La délétion -α 3.7 de 3.7 kb entraîne la formation
d’un gène hybride fonctionnel α2α1
α2 α1
Appellation Génotype TS1/TS2 (α2) TS1/TS3 (α1)
αα/αα 1,9 kb 2,1 kb
α+ hétérozygote -α3.7/αα 1,9 1,9 + 2,1
α+ homozygote -α3.7/-α3.7 - 1,9
α0/α+ --/-α3.7 - 1,9

15. Déficit en G6PD & Paludisme
Etudes épidémiologiques
400 millions de personnes concernées dans le monde
Variant G6PD A- associé à 46% (58%) de réduction du risque
d’infection sévère chez les filles hétérozygotes (garçons
hémizygotes) – Ruwende 1995 -
Mécanismes en jeu
Le déficit en G6PD crée un stress oxydant qui altère la croissance
du parasite dans le GR
Après 4 à 5 cycles de schizogonie, le parasite s’adapte en
exprimant sa propre G6PD – Usanga & Luzzatto 1985 -

16. Déficit en G6PD / Physiologie
La Glucose-6-Phospho-Déshydrogénase (G6PD)
Enzyme cytoplasmique qui catalyse la première réaction de la
voie des pentoses phosphates
contribue à diminuer le stress oxydant subi par les cellules
Gène porté par le chromosome X
Phénomène de lyonisation de l’X
Nécessité de mener des analyses séparées en fonction du
sexe
A un génotype donné ne correspond pas un phénotype donné

17. Variants G6PD en Afrique sub-
saharienne
3 variants alléliques principaux parmi les 400
identifiés
G6PD B, 60 à 80%
activité enzym. normale
G6PD A, 15 à 40%
activité enzym. de 85%
mutation ponctuelle 376G
G6PD A-, 0 à 25%
activité enzym. de 12%
mutation ponctuelle 202A additionnelle à 376G
autres mutations additionnelles: 542T (Santamaria), 680T et 968C
Génotypes et phénotypes
Normal Déficitaire
Homme B, A A-
Femme BB, BA, AA BA-, AA-, A-A-

18. Détermination du variant G6PD A (PCR-
RFLP)
Séquence du fragment amplifié du variant G6PD A (chromosome X, exon 5, 585
G6PD-3 pb)
5’ctgcgttttctccgccaatcatagttgggtgtcatgattttggagagagagctttctccagtgtatttctcccaggtcaaaa
tatcctgaaatctggcctctgtcctaaggcacaggggtcccagcctggggcagtgtctgtgctgcctgctttggcctccctccc
tctGgatgtgcagagct(183pb)/gctaagatggggctgaacccagtgtgggacggggacactgacttctgagggcaccctcc
ctggacctccagggaagaccctccactcccctggggcagaacacacacggactcaaagagaggggctgacatctgtctgtgtgt
ctgtctgtccgtgtctcccaggccaccccagaggagaagctcaagctggaggacttctttgcccgcaactcctatgtggctggc
cagtacgatgatgcagcctcctaccagcgcctcaacagccacatGgatgccctccacc(285pb)/tggggtcacaggccaacc
gcctcttctacctggccttgcccccgaccgtctacgaggccgtcaccaagaacattcacgagtcctgcatgagccagatgtaag
gcttgccgttgccct(117pb) 3’ G6PD-
2:3’cattccgaacggcaacggga 5’
Substitution nucléotidique A>G en position 376
de la partie codante, entraînant une modification
402 pb d’acide aminé Asn>Asp en position 126 de la protéine
285 pb
Digestion par l’enzyme de restriction Fok
183 pb
I: la mutation crée le site de coupure
117 pb
M = homo- ou hémi-zygote
H = hétérozygote

19. Détermination du variant G6PD A- (PCR-
RFLP)
Séquence du fragment amplifié du variant G6PD A- (chromosome X, exon 4,
109 pb)
G6PD-6
5’gtggctgttccgggatggccttctgcccgaaaacaccttcatcAtg(46pb)/ggctatgcccgttcccgcctca
cagtggctgacatccgcaaacagagtgagcccttcttcaag(63pb)
G6PD-7: 3’cgtttgtctcactcgggaagaagttc 5’
Substitution nucléotidique G>A
en position 202 de la partie codante,
entraînant une modification d’aa Val>Meth
en position 68 de la protéine
109 pb
Digestion par Nla III: la mutation
63 pb
crée le site de coupure
46 pb
Hét PM N Hom PM
Hém

20. Génotypage de la G6PD / Niakhar,
Sénégal
403 enfants d’origine Sereer, sans lien de parenté
direct
G6PD A: Filles G6PD BA = 38% et G6PD AA = 9%
Garçons G6PD A = 30%
G6PD A-: seulement 1,2% (3 G6PD BA-, 1 G6PD AA-, 1 G6PD A-)
Hypothèses
Particularité génétique de l’ethnie Sereer
Autre mutation additionnelle associée à un déficit enzymatique
que la mutation 202A
Poursuite du génotypage (collaboration Hôp. Robert Debré, Paris)
Enfants G6PD A: recherche des mutations 968C, 542T
(Santamaria) et 680T
Enfants G6PD B: recherche de la mutation 542T (Malaga)

21. Conclusion
Discordance des études
Association possible de plusieurs anomalies génétiques
Modifications géniques importantes de l’hôte en réponse
à la pression de sélection exercée par P. falciparum
Hématie: site direct d’action de l’infection palustre
Système immunitaire (MBP, répertoire TCR, cytokines …)
Autres systèmes (HTA, surcharge en fer)
Polymorphisme antigénique du parasite
Complexité des interactions hôte-parasite
Implications vaccinales potentielles