Prévalence des mutations du gène de la cystéine désulfurase IscS (Pfnfs1) dans les infections récurrentes à Plasmodium falciparum après artéméther

Malaria Journal volume 22, Article number: 158 (2023) Citer cet article

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Le paludisme reste un problème de santé publique dans le monde. La résistance aux médicaments antipaludiques a constamment menacé les progrès réalisés dans le contrôle des parasites du paludisme. Actuellement, l'artéméther-luméfantrine (AL) et la dihydroartémisinine-pipéraquine (DP) sont les schémas thérapeutiques contre les infections à Plasmodium falciparum dans de nombreux pays africains, dont le Kenya. Des infections récurrentes ont été rapportées chez des patients traités par AL ou DP, suggérant la possibilité d'une réinfection ou d'une recrudescence parasitaire associée au développement d'une résistance aux deux thérapies. Le marqueur de sélection Plasmodium falciparum cystéine désulfurase IscS (Pfnfs1) K65 a déjà été associé à une diminution de la sensibilité à la luméfantrine. Cette étude a évalué la fréquence du marqueur de résistance Pfnfs1 K65 et de l'allèle résistant K65Q associé dans les infections récurrentes recueillies auprès d'individus infectés par P. falciparum vivant à Matayos, dans le comté de Busia, dans l'ouest du Kenya.

Des taches de sang séché (DBS) archivées de patients atteints d'infection palustre récurrente les jours de suivi clinique après le traitement par AL ou DP ont été utilisées dans l'étude. Après extraction de l'ADN génomique, une amplification par PCR et une analyse de séquençage ont été utilisées pour déterminer les fréquences du marqueur de résistance Pfnfs1 K65 et de l'allèle mutant K65Q dans les infections récurrentes. Les marqueurs génétiques Plasmodium falciparum msp1 et P. falciparum msp2 ont été utilisés pour distinguer les infections recrudescentes des nouvelles infections.

L'allèle de type sauvage K65 a été détecté à une fréquence de 41 % tandis que l'allèle mutant K65Q a été détecté à une fréquence de 22 % dans les échantillons récurrents. 58% des échantillons contenant l'allèle de type sauvage K65 étaient des échantillons traités AL et 42% étaient des échantillons traités DP. 79 % des échantillons avec la mutation K65Q étaient des échantillons traités par AL et 21 % étaient des échantillons traités par DP. L'allèle de type sauvage K65 a été détecté dans trois infections recrudescentes (100 %) identifiées à partir des échantillons traités par AL. L'allèle de type sauvage K65 a été détecté dans deux échantillons recrudescents traités au DP (67 %), tandis que l'allèle mutant K65Q a été identifié dans un échantillon recrudescent traité au DP (33 %).

Les données démontrent une fréquence plus élevée du marqueur de résistance K65 chez les patients présentant une infection récurrente au cours de la période d'étude. L'étude souligne la nécessité d'une surveillance cohérente des marqueurs moléculaires de résistance dans les régions à forte transmission du paludisme.

À l'échelle mondiale, le paludisme reste une maladie préoccupante pour la santé publique. En 2020, 627 000 décès et 241 millions de cas de la maladie ont été signalés [1]. Le paludisme est causé par un parasite apicomplexe du genre Plasmodium. L'espèce la plus meurtrière, Plasmodium falciparum, est l'espèce la plus répandue sur le continent africain, où se produisent 95 % des cas totaux de paludisme [1].

La thérapie combinée à base d'artémisinine (ACT) est utilisée pour traiter le paludisme à P. falciparum en raison de l'efficacité de la combinaison d'un dérivé de l'artémisinine à courte durée d'action avec un médicament partenaire à demi-vie plus longue qui éradique la charge parasitaire résiduelle [2]. L'émergence de parasites P. falciparum résistants à l'artémisinine a été signalée pour la première fois en Asie du Sud-Est [3]. L'ACT reste efficace dans la plupart des régions d'Afrique [4,5,6]. Cependant, des cas de parasites résistants à l'artémisinine associés à une clairance parasitaire retardée ont été rapportés au Rwanda [7] et en Ouganda [8]. La perte d'efficacité de l'artémisinine exercera probablement une pression de sélection et affectera l'activité des médicaments partenaires de l'ACT [9]. 78 millions de cas de paludisme supplémentaires seraient signalés en Afrique si une résistance à l'artémisinine et aux médicaments associés se développait [10]. La résistance aux médicaments antipaludéens est surveillée par des tests de sensibilité aux médicaments in vitro, des études d'efficacité thérapeutique in vivo ou la surveillance des marqueurs moléculaires associés à la résistance. Un résultat possible des études d'efficacité thérapeutique des médicaments antipaludéens est des infections récurrentes pendant les jours de suivi attribuées à une réinfection ou à une recrudescence parasitaire.

La résistance à l'artémisinine est principalement associée à des mutations dans plusieurs locus du gène P. falciparum kelch13 (PfK13) [11,12,13]. La résistance aux médicaments partenaires de la 4-aminoquinoléine, comme l'amodiaquine, se développe par des mutations du transporteur de résistance à la chloroquine de P. falciparum (PfCRT) et du transporteur de résistance multidrogue 1 de P. falciparum (PfMDR1) [13], tandis que celle de la pipéraquine se fait par la plasmepsine Amplification II et III [14]. Le mécanisme d'action des médicaments à base d'alcool arylique, tels que la luméfantrine, n'est pas bien compris, bien qu'on pense généralement qu'ils interfèrent avec la détoxification de l'hème [15]. La résistance à la luméfantrine a été associée à une augmentation du nombre de copies du gène pfmdr1 [16]. Les études sur la résistance des parasites à la luméfantrine sont difficiles en raison de la faible solubilité des médicaments et de l'absence d'un seuil in vitro clairement défini pour la résistance à la luméfantrine [17]. Par conséquent, la surveillance des marqueurs moléculaires associés à la résistance du parasite à l'artémisinine et à ses médicaments partenaires est nécessaire pour une détection précoce et une réponse à la résistance émergente aux médicaments.

Au Kenya, 70 % de l'ensemble de la population risque de contracter le paludisme [18]. Environ 19 % des consultations externes dans les établissements de santé du pays sont attribuées à la maladie [19]. L'ACT a été adopté comme traitement du paludisme dans le pays en 2004. L'artéméther-luméfantrine (AL) est la combinaison médicamenteuse de première ligne, tandis que la dihydroartémisinine-pipéraquine (DP) est la deuxième ligne pour le paludisme à falciparum non compliqué [20]. L'ACT reste efficace contre les infections à P. falciparum au Kenya [21]. Des mutations non synonymes dans la région de l'hélice PfK13 ont été identifiées dans le pays, mais aucune n'est associée à la résistance à l'artémisinine [22, 23].

Plasmodium falciparum cystéine désulfurase IscS (Pfnfs1) (PF3D7_0727200) a été associée à la résistance à la luméfantrine. En Gambie, des valeurs d'IC50 plus élevées pour les allèles K65 de type sauvage et une forte différenciation temporelle du même allèle sur sept ans ont été associées à la sélection de résistance à la luméfantrine [24]. La protéine PfNFS1 appartient à un groupe d'enzymes transférases appelées cystéine désulfurases. Ils sont essentiels aux voies de biogenèse Fe-S, où ils sont impliqués dans le clivage des atomes de soufre de la L-cystéine pour l'assemblage des clusters fer-soufre (Fe-S). L'assemblage du cluster FeS intègre plusieurs composants, notamment des sources de fer et de soufre, des protéines d'échafaudage, des protéines porteuses et des protéines accessoires [25]. Ces clusters activent des protéines impliquées dans l'expression des gènes, le développement cellulaire, la résistance aux médicaments et la régulation métabolique dans des conditions de stress [26,27,28]. La protéine PfNFS1 fait partie de la voie de synthèse des clusters fer-soufre (ISCS) qui est localisée dans les mitochondries parasitaires [29], et la voie est impliquée dans le développement asexué du parasite au stade sanguin ainsi qu'une éventuelle cible médicamenteuse [26]. Étant donné le rôle central de l'homéostasie du fer dans les stades sanguins du parasite du paludisme et les mécanismes médicamenteux des quinoléines [24], des gènes tels que Pfnfs1 nécessitent des études supplémentaires pour déterminer leurs rôles potentiels dans l'action et la résistance aux médicaments.

Cette étude a analysé les DBS archivés collectés les jours 21, 28 et 42 après traitement AL et DP pour déterminer la fréquence des mutations dans la région cible du gène Pfnfs1 et les résultats associés dans les infections récurrentes. Pour étudier les mutations dans la région cible du gène Pfnfs1, l'ADN a été extrait du DBS, suivi d'une amplification par PCR et d'un séquençage des isolats.

L'étude a été menée à Matayos, dans le comté de Busia, dans l'ouest du Kenya. Matayos est situé à une latitude de 0,3618°N et une longitude de 34,168°E, se trouve à une altitude de 1214 m au-dessus du niveau de la mer et a une superficie de 196,2 km2. La région connaît deux saisons des pluies par an, de mars à juin et d'octobre à novembre. La zone a une forte transmission du paludisme et fait partie du bassin du lac Victoria, offrant ainsi des conditions de reproduction appropriées pour les principaux vecteurs du paludisme, Anopheles gambiae et Anopheles funestus, qui facilitent la transmission continue du paludisme, tandis que P. falciparum est l'espèce de parasite la plus répandue. dans la région [30].

Des DBS archivés collectés en 2016 à partir d'une étude d'efficacité thérapeutique (TES) à deux bras sur l'artéméther-luméfantrine (AL) et la dihydroartémisinine-pipéraquine (DP) ont été utilisés dans cette étude. Une conception d'étude contrôlée randomisée a été utilisée dans laquelle les participants ont été surveillés pendant le traitement pour s'assurer qu'ils respectaient les directives de traitement. Les jours de suivi du traitement étaient les jours 7, 14, 21, 28 et 42 après le traitement. L'étude a été menée sans biais envers le sexe ou le genre. Les DBS archivés ont été stockés à - 20 ° C. Les critères d'éligibilité de l'étude comprenaient : l'obtention d'un consentement éclairé, des antécédents de fièvre avec une température corporelle ≥ 37,5 °C, une mono-infection à P. falciparum et des taux de parasitémie compris entre 2 000 et 200 000 parasites/μL de sang. Les critères d'exclusion comprenaient les patients traités pour le paludisme dans les quatorze jours précédents et les retraits volontaires de l'étude. L'infection palustre a été confirmée par microscopie. L'étude a analysé 71 DBS de patients souffrant d'infections palustres récurrentes. Ces DBS ont été collectés à partir des jours 21, 28, 42 et 5 échantillons de jours non programmés après le traitement médicamenteux avec AL ou DP.

Deux marqueurs hautement polymorphes, P. falciparum msp2 (Pfmsp2) et P. falciparum msp1 (Pfmsp1) ont été utilisés pour différencier les infections recrudescentes des nouvelles infections selon les méthodes standard [31]. Le gène Pfmsp2 a été amplifié en utilisant l'amorce sens 5′-GAAGGTAATTAAAACATTGTC-3′ et l'amorce inverse 5′-GAGGGATGTTGCTGCTCCACA-3 pour la PCR primaire et l'amorce sens 5′-GAGTATAAG GAGAAGTATG-3′ et l'amorce inverse 5′-CTAGAACCCATGCATATGTCC-3′ pour la PCR secondaire. The Pfmsp1 gene was amplified using the forward primer 5ʹ-CTAGAAGCTTTAGAAGATGCAGTATT-3ʹ and reverse primer 5ʹ-CTTAAATAGTATTCTAATTCAAGTGGATCA-3 for the primary PCR and forward primer 5-AAATGAAGAAGAAATTACTACAAAAGG-3ʹ and reverse primer 5ʹ-GCTTGCATCAGCTGGAGGGCTTGCACC-3ʹ for the secondary PCR. Les réactions PCR Pfmsp2 et Pfmspl ont été réalisées dans des conditions similaires. En bref, le mélange réactionnel consistait en 5 × Firepol mastermix avec 12,5 mM de MgCl2 (Solis Biodyne™, Cat No 04-12-00125), 10 µM des amorces sens et antisens, de l'eau sans nucléase et 1 µl d'ADN génomique individuel extraire jusqu'à un volume réactionnel final de 20 µl. L'amplification par PCR a été réalisée dans le système ProFlex PCR (Applied Biosystems) en utilisant les conditions optimisées suivantes : PCR primaire : dénaturation initiale à 94 °C pendant 3 min, suivie de 30 cycles de dénaturation à 94 °C pendant 25 s, annelage à 42 ° C pendant 1 min et allongement à 65 ° C pendant 2 min suivi d'une extension finale de 72 ° C pendant 3 min. PCR secondaire : dénaturation initiale à 94 °C pendant 3 min, suivie de 30 cycles de dénaturation à 94 °C pendant 25 s annelage à 50 °C pendant 1 min et élongation à 72 °C pendant 3 min suivi d'une extension finale de 72 °C pendant 2 min.

L'analyse de Pfnfs1 a été réalisée à l'aide de DBS archivé de patients atteints de parasitémie récurrente. L'ADN génomique du parasite a été extrait du DBS à l'aide du mini kit QIAamp DNA (Qiagen, Cat No 51304) en suivant les instructions du fabricant. La région cible du gène Pfnfs1 a été amplifiée par PCR conventionnelle en utilisant l'amorce directe 5'-TTTTGTGTTAAAAGACCTCATCCC-3' et l'amorce inverse 5'-TCTTGGTCAATCATTGTGGTT-3' conçues à l'aide de Benchling. En bref, le mélange réactionnel consistait en un tampon de réaction 5 × Q5 (NEB™, Cat No B9027S), 10 µM des amorces sens et antisens, un mélange de dNTP 10 mM, une ADN polymérase Q5 haute fidélité (NEB, Cat No M0491), de l'eau sans nucléase et 1 µl d'extrait d'ADN génomique individuel jusqu'à un volume réactionnel final de 25 µl. L'amplification PCR a été réalisée dans le système ProFlex PCR (Applied Biosystems) en utilisant les conditions optimisées suivantes : dénaturation initiale à 98 °C pendant 30 s, suivie de 35 cycles de dénaturation à 98 °C pendant 15 s, annelage à 58 °C pendant 15 s et élongation à 72 ° C pendant 2 min suivie d'une extension finale de 72 ° C pendant 7 min. Les produits de PCR ont été analysés dans un gel d'agarose à 1,5 % et purifiés à l'aide du kit de purification QIAquick PCR (Qiagen, Cat No 28104) conformément aux instructions du fabricant. Les échantillons de PCR purifiés ont été séquencés à l'aide d'un séquenceur 3730xl DNA Analyzer BigDye v3.1 (Applied Biosystems).

Le logiciel Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) version 10 [32] a été utilisé pour analyser les séquences avec le gène de référence du génome de la souche 3D7 de P. falciparum obtenu à partir de PlasmoDB. Les fréquences ont été calculées comme le pourcentage de séquences portant une mutation sur le nombre total de séquences avec des données pour le locus d'intérêt.

L'étude a été menée à l'Institut de recherche médicale du Kenya (KEMRI). Toutes les expériences ont été réalisées conformément aux normes nationales et internationales pertinentes et approuvées par l'Unité d'examen scientifique et éthique (SERU) de l'Institut de recherche médicale du Kenya sous l'approbation KEMRI/SERU/CTMDR/095/4172. L'étude originale était une étude d'efficacité thérapeutique sur l'efficacité de l'ACT et était sous le numéro d'approbation SERU SSC 2276.

Un total de 334 patients ont été recrutés dans l'étude ; 166 patients ont été traités par AL et 168 par DP. L'âge médian des patients du bras de traitement AL était de 56 mois, tandis que celui du bras DP était de 48 mois. 46 % des patients du bras de traitement AL et 45 % du bras de traitement DP étaient des femmes. Un total de 71 patients présentant une parasitémie récurrente ont été enregistrés à différents moments de suivi. Une infection récurrente après un traitement AL ou DP a été enregistrée les jours 21, 28 et 42 et des jours non programmés après le traitement. La région cible du gène Pfnfs1 a été amplifiée et séquencée avec succès dans 64 échantillons : 44 patients traités par AL et 20 patients traités par DP. 26 échantillons traités à l'AL et 14 échantillons traités au DP séquencés ont été notés en toute confiance. 24 échantillons (18 échantillons traités par AL et 6 échantillons traités par DP) n'ont pas été notés avec confiance et n'ont donc pas été inclus pour une analyse plus approfondie. Au jour 21 après le traitement, 13 patients traités par AL avaient une parasitémie récurrente, tandis que les patients traités par DP n'avaient pas d'infection récurrente. Au jour 28 après le traitement, 20 patients ont présenté une infection récurrente : 17 patients traités par AL et trois patients traités par DP. Un suivi plus poussé a révélé que 12 patients traités par AL et 14 patients traités par DP présentaient une parasitémie récurrente, ce qui donne un total de 26 patients au jour 42 après le traitement. Deux échantillons traités à l'AL et 3 traités au DP ont montré une parasitémie récurrente les jours de suivi de traitement non programmés (tableau 1).

Les données parasitologiques des patients traités par AL ont révélé une augmentation de 31,7 % de la densité parasitaire chez les patients présentant une infection récurrente au jour 21 par rapport à la parasitémie initiale correspondante au jour 0 (tableau 2). Au fur et à mesure que le nombre de parasites correspondants augmentait, il y avait une baisse moyenne des taux moyens d'hémoglobine (Hb) au jour 21 à 9,7 g/dL (tableau 2). Il y a eu une augmentation de 11,6 % et 13,8 % des taux d'Hb au jour 28 et au jour 42 après le traitement chez les patients traités par DP, respectivement, par rapport à une augmentation de 9,4 % et 7,2 % lors de jours de suivi similaires chez les patients traités par AL (Tableau 3).

Les infections récurrentes ont été classées comme des infections dans lesquelles les allèles des échantillons appariés étaient identiques au jour 0 et au jour de l'infection récurrente (Fichier supplémentaire 1 : Fig S1). Deux infections recrudescentes ont été détectées au jour 28 après le traitement et une infection recrudescente au jour 42 après le traitement dans le bras de traitement AL (Fig. 1). Dans le bras de traitement DP, une infection recrudescente a été détectée au jour 28 post-traitement et deux infections recrudescentes au jour 42 post-traitement (Fig. 1). Aucune recrudescence n'a été détectée au jour 21 après le traitement et lors des jours de suivi non programmés dans les deux bras de traitement.

Nombre d'infections par recrudescence lors du suivi post-traitement jours après le traitement par artéméther-luméfantrine (AL) et dihydroartémisinine-pipéraquine (DP)

L'amplification PCR de la région cible a révélé un fragment de 686 pb (Fichier supplémentaire 2 : Fig S2). Après le séquençage de la région cible du gène Pfnfs1, 26 des 44 échantillons récurrents traités par AL ont été notés et analysés en toute confiance. 15 échantillons récurrents traités à l'AL possédaient l'allèle de type sauvage K65 tandis que l'allèle mutant K65Q a été détecté dans 11 échantillons. L'allèle de type sauvage K65 a été détecté dans deux échantillons prélevés au jour 21, six échantillons prélevés au jour 28 et dans cinq échantillons prélevés au jour 42 (Fig. 2A). L'allèle mutant K65Q a été détecté dans quatre échantillons aux jours 21 et 28 après le traitement et dans trois échantillons prélevés au jour 42 après le traitement (Fig. 2B). Les trois échantillons recrudescents détectés dans le bras de traitement AL de l'étude contenaient tous l'allèle de type sauvage K65 - deux ont été détectés au jour 28 après le traitement et un au jour 42 après le traitement (Fig. 2C).

Nombre et fréquence en pourcentage (%) de l'allèle de type sauvage A K65 dans les infections récurrentes, de l'allèle mutant B K65Q dans les infections récurrentes et de l'allèle de type sauvage C K65 dans les échantillons de recrudescence au jour 21, au jour 28, au jour 42 et dans les jours non programmés suivant le traitement par artéméther-luméfantrine (AL)

Une évaluation des infections récurrentes dans le bras DP de l'étude a révélé que 14 des 20 échantillons traités au DP ont été notés et analysés en toute confiance après le séquençage. 11 échantillons contenaient l'allèle de type sauvage K65 tandis que trois échantillons portaient l'allèle mutant K65Q. L'allèle de type sauvage K65 généralement associé à la résistance à la luméfantrine a été détecté à une fréquence de 18 % au jour 28. Fait intéressant, la fréquence la plus élevée de l'allèle de type sauvage K65 dans les deux bras de traitement a été détectée au jour 42 après le traitement DP à une fréquence de 55 % (figure 3A). Un sondage plus approfondi des échantillons récurrents a montré que l'allèle mutant K65Q n'a été détecté qu'au jour 42 après le traitement (Fig. 3B). Deux des trois échantillons recrudescents détectés dans le bras de traitement DP de l'étude contenaient l'allèle de type sauvage K65 - l'un a été détecté au jour 28 après le traitement et l'autre au jour 42 après le traitement (Fig. 3C). Un échantillon recrudescent prélevé au jour 42 après le traitement contenait l'allèle mutant K65Q (Fig. 3D).

Nombre et fréquence en pourcentage (%) de A Allèle de type sauvage K65 dans les infections récurrentes B Allèle mutant K65Q dans les infections récurrentes C Allèle de type sauvage K65 dans les infections à recrudescence D Allèle mutant K65Q dans les infections à recrudescence au jour 21, jour 28, jour 42, et jours non programmés après le traitement par dihydroartémisinine-pipéraquine (DP)

Chez les patients traités par AL, l'augmentation du nombre de parasites est supposée être cohérente avec la baisse attendue des concentrations de LM en dessous du seuil de concentration minimale inhibitrice. Des études ont montré qu'une augmentation de la prévalence et de l'intensité de l'anémie induite par le paludisme a été associée à des infections paludéennes récurrentes causées par une recrudescence parasitaire [33]. On suppose que le nombre élevé de parasites au jour 21 entraîne la déplétion des érythrocytes circulants contribuant aux faibles taux d'Hb et à l'anémie induite par le paludisme. L'épuisement rapide des globules rouges et l'inflammation ont été associés à une récupération plus faible des érythrocytes dans les infections palustres [34]. La parasitémie a été continuellement rapportée dans les jours de suivi consécutifs après la première détection de parasitémie récurrente chez les patients traités à la fois par AL et DP. Des études antérieures ont suggéré que la dormance ou la quiescence du parasite entraîne un retard de la clairance du parasite [35, 36]. Une récupération d'hémoglobine plus élevée a été rapportée chez les patients traités par DP par rapport aux patients traités par AL. En Ouganda, le DP a également été signalé comme ayant une meilleure récupération de l'hémoglobine, comme le montre l'augmentation moyenne plus élevée des taux d'Hb par rapport à l'AL [37]. Dans la plupart des cas, cependant, il a été rapporté que les taux d'Hb se rétablissent et augmentent malgré l'échec du traitement [38]. L'échec du traitement après DP est rare et n'a été enregistré que dans trois pays d'Afrique, et ces études ont également montré un échec du traitement avec AL [39,40,41].

Dans l'ensemble, 9 % des infections récurrentes totales étaient des infections récurrentes, tandis que 91 % étaient de nouvelles infections. Le nombre élevé de nouvelles infections est cohérent avec une forte transmission du paludisme dans le site de l'étude. Dans ces infections, les proportions de l'allèle sauvage K65 et de l'allèle mutant K65Q pourraient être un indicateur de leur distribution dans les parasites circulant dans la région. Dans cette étude, le taux d'échec du traitement était de 1,80 % dans le bras AL de l'étude et de 1,78 % dans le bras DP de l'étude et souligne l'exigence d'une surveillance cohérente de l'efficacité des médicaments antipaludiques sur le terrain.

Il a été démontré qu'une augmentation de l'allèle de type sauvage K65 augmente avec l'utilisation d'AL et l'IC50 de LM contre les isolats de terrain de P. falciparum [24]. De plus, un modèle mathématique a prédit une expansion de la résistance acquise à l'AL entre le 20e et le 39e jour après le traitement [42]. Dans cette étude, les échantillons de parasites n'ont pas été prélevés pour les cultures in vitro ultérieures et la détermination des valeurs IC50. Il a été observé que la parasitémie récurrente est apparue plus tôt dans AL que chez les patients traités par DP (tableau 1). La demi-vie d'élimination de la luméfantrine est d'environ quatre à cinq jours [43], tandis que celle de la pipéraquine a été estimée entre 23 et 33 jours [44]. Par conséquent, la différence dans l'apparition d'une parasitémie récurrente entre les deux traitements peut être due à la différence des taux d'élimination plasmatique du médicament chez les patients. De plus, une incidence plus élevée de 56 % d'infections récurrentes après un traitement par AL par rapport au traitement par DP a été observée, ce qui peut indiquer que les parasites s'adaptent à la pression médicamenteuse de l'AL par rapport au DP. Il existe une résistance réciproque entre les médicaments à base d'alcool arylique, tels que le LM, et les médicaments à base d'aminoquinoléine, tels que la chloroquine (CQ) et la PQ [45]. La sélection de K65 peut donc conférer une plus grande sensibilité aux médicaments à base d'aminoquinoline, retardant ainsi la récurrence du parasite. Il y avait une fréquence plus élevée de l'allèle de type sauvage K65 dans cette étude par rapport à une étude menée à Kilifi, une région côtière du Kenya [46]. Cela pourrait être attribué à la différence de transmission du paludisme entre les deux régions. La région côtière connaît une transmission modérée du paludisme tandis que la région endémique du lac où cette étude a été menée connaît une transmission élevée et stable du paludisme.

Dans cette étude, des infections récurrentes ont été rapportées jusqu'au jour 42 après le traitement AL. De plus, l'allèle de type sauvage K65 a été détecté dans l'échantillon recrudescent prélevé au jour 42 après l'infection. La détection d'un nombre accru d'allèles de type sauvage K65 dans les infections récurrentes du jour 21 au jour 42 de la période de suivi peut suggérer une direction possible pour la sélection après un traitement AL continu dans la région. Ensemble, ces données soulignent l'avantage d'une période de suivi minimale de 42 jours dans les études sur l'efficacité des médicaments contre le paludisme et la surveillance de la résistance des parasites aux médicaments. L'échec du traitement après un traitement AL peut être causé par une mauvaise absorption et biodisponibilité des médicaments, le non-respect des doses de médicaments par le patient et la résistance des parasites. Des échecs thérapeutiques après AL ont été rapportés en Angola [47], en République Démocratique du Congo [40] et au Burkina Faso [41]. Une étude récente dans le district de Busia, dans l'est de l'Ouganda, qui est relativement proche du site évalué dans cette étude, a également signalé une prévalence élevée du paludisme et une faible efficacité de l'AL [39]. Des échecs thérapeutiques ont également été rapportés chez des voyageurs en provenance d'Afrique [48, 49]. Ces études suggèrent une tendance constante à l'échec de l'AL et à la recrudescence subséquente du parasite. Bien qu'une mauvaise absorption de LM ne soit pas entièrement exclue en tant que contributeur probable à la parasitémie récurrente observée dans cette étude, la détection de la mutation K65 dans le bras AL suggère fortement que les infections récurrentes peuvent être fortement liées à la mutation K65 plutôt qu'à une mauvaise absorption.

Une parasitémie récurrente dans le bras DP a été détectée à partir du jour 28, après quoi une augmentation du nombre d'infections récurrentes avec le temps a abouti à un pic d'infections récurrentes au jour 42 après le traitement (tableau 1). Le plus grand nombre d'infections recrudescentes a également été détecté au jour 42 après le traitement. Il est maintenant bien établi que les dérivés de l'artémisinine induisent des parasites dormants qui alimentent une infection récurrente associée à une recrudescence parasitaire in vitro et in vivo [50,51,52,53]. Les parasites persistants réapparaissent après un traitement médicamenteux lorsque la concentration médicamenteuse est sous-thérapeutique [54]. Cela peut impliquer que le profil d'élimination lente de la PQ peut retarder la recrudescence des parasites et prévenir à distance de nouvelles infections. Cependant, cette observation n'est pas unique ; une étude clinique en Ouganda a également rapporté une augmentation de la parasitémie récurrente liée à la recrudescence chez les individus traités au DP du jour 28 au jour 42 [39]. Des études en Asie ont également rapporté des recrudescences d'infections après traitement DP à partir du jour 28 de la période de suivi [55, 56]. Une recrudescence a également été rapportée chez des patients traités par DP plus de six semaines après le traitement [57]. La demi-vie d'élimination relativement plus longue de la pipéraquine peut entraîner un avantage prolongé dans la suppression de la récidive parasitaire, d'où l'apparition d'une parasitémie récurrente au jour 28 dans cette étude. Après cette période, la concentration minimale inhibitrice du médicament diminue et les parasites résiduels non encore éliminés peuvent se développer, augmentant la probabilité d'infections récurrentes. De plus, en raison du long profil d'élimination de la PQ, la diminution des concentrations plasmatiques de médicament pourrait entraîner la sélection et la propagation de parasites résistants au médicament.

La voie de synthèse des clusters fer-soufre (ISCS) a été proposée comme une cible prometteuse pour les médicaments antipaludiques, et Pfnfs1 est essentiel dans la conduite de la voie. À l'aide d'échantillons collectés après plus de dix ans d'utilisation des ACT au Kenya, les données générées montrent la présence du marqueur de sélection de résistance à la luméfantrine K65 dans les infections récurrentes à Matayos, dans l'ouest du Kenya. En raison de la menace des parasites émergents P. falciparum résistants aux médicaments, il est nécessaire de continuer à surveiller les marqueurs moléculaires de l'échec du traitement ACT pour compléter les données cliniques et éclairer la politique de traitement au Kenya et dans d'autres zones à forte transmission du paludisme. Les études futures devraient également évaluer le profil de sensibilité aux médicaments des parasites recrudescents et l'association des mutations observées avec la sensibilité aux médicaments.

L'ensemble de données utilisé dans cette étude est disponible et peut être partagé sur demande raisonnable auprès de l'auteur correspondant.

OMS. Rapport mondial sur le paludisme 2021. Genève : Organisation mondiale de la Santé ; 2021.

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Nous remercions le directeur de l'Institut de recherche médicale du Kenya pour l'autorisation de publier ce travail.

L'Union africaine a soutenu ce travail dans le cadre de l'Université panafricaine, Institut des sciences fondamentales, de la technologie et de l'innovation (PAUSTI), un doctorat. bourse de recherche à BG.

Département de biologie moléculaire et de biotechnologie, Institut universitaire panafricain pour les sciences fondamentales, la technologie et l'innovation, PO Box 62000-00200, Nairobi, Kenya

Béatrice Gachie, Jean Chepngetich & Gabriel Magoma

Centre de médecine traditionnelle et de recherche sur les médicaments (CTMDR), Institut de recherche médicale du Kenya, Off Raila Odinga Way, PO Box 54840-00200, Nairobi, Kenya

Béatrice Gachie, Brenda Muriithi, Jean Chepngetich, Jeremiah Gathirwa et Peter Mwitari

Centre de recherche et de développement en biotechnologie (CBRD), Institut de recherche médicale du Kenya, Off Raila Odinga Way, PO Box 54840-00200, Nairobi, Kenya

Béatrice Gachie, Kelvin Thiong'o, Brenda Muriithi, Jean Chepngetich, Noah Onchieku & Francis Kimani

Département de biochimie, Université d'agriculture et de technologie Jomo Kenyatta (JKUAT), PO Box 62000 -00200, Nairobi, Kenya

Gabriel Magoma et Daniel Kiboi

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BG, DK et FK ont planifié et conçu l'étude. BG a réalisé les analyses moléculaires. BG, KT et DK ont effectué une analyse statistique et une interprétation. BG et DK ont préparé le manuscrit. Tous les autres auteurs ont contribué à la préparation du manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Correspondance à Béatrice Gachie.

Cette étude a été approuvée par l'unité d'examen scientifique et éthique de l'Institut de recherche médicale du Kenya (KEMRI/SERU).

N'est pas applicable.

Les auteurs déclarent n'avoir aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Fig S1 : Image sur gel des produits de PCR issus de l'amplification des gènes Plasmodium falciparum msp2 et Plasmodium falciparum msp1 à partir d'isolats de patients sélectionnés. Voie 1 - Échelle de 100 points de base ; Ligne 2- Échantillon patient 1, Jour 0, MSP2 Ligne 3- Échantillon patient 1, Jour 28, MSP2, Ligne 4- Échantillon patient 1, Jour 0, MSP1, Ligne 5- Échantillon patient 1, Jour 28, MSP1 ; Piste 6 - Échelle de 100 pb, Piste 7 - Échantillon patient 2, Jour 0, MSP2, Piste 8 - Échantillon patient 2, Jour 42, MSP2, Piste 9 - Échantillon patient 2, Jour 0, MSP1, Piste 10 - Échantillon patient 2, Jour 42, MSP1 ; Piste 11- Échelle de 100 pb, Piste 12- Échantillon patient 3, Jour 0, MSP2, Piste 13- Échantillon patient 3, Jour 21, MSP2, Piste 14- Échantillon patient 3, Jour 0, MSP1, Piste 15- Échantillon patient 3, Jour 21, MSP1, voie 16 - échelle de 100 points de base. Piste 2-5 : Nouvelles infections, Piste 7-10 : Infections recrudescentes, Piste 12-15 : Nouvelle infection.

Fig S2 : Image sur gel des produits de PCR issus de l'amplification du gène IscS de la cystéine désulfurase de Plasmodium falciparum à partir d'isolats de patients sélectionnés. Piste 1 - Échelle de 100 bp, Piste 2 - Échantillon patient 1, Piste 3 - Échantillon patient 2, Piste 4 - Échantillon patient 3, Piste 5 - Échantillon patient 4, Piste 6 - Échantillon patient 5, Piste 7 - Échantillon patient 6, Piste 8 - Échantillon de patient 7, ligne 9- Échantillon de patient 8, ligne 10- Échantillon de patient 9, ligne 11- Échantillon de patient 10, ligne 12- Échantillon de patient 11, ligne 13- Échantillon de patient 12, ligne 14- Échantillon de patient 13, ligne 15- Échantillon de patient 14, voie 16 - échelle de 100 pb.

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Réimpressions et autorisations

Gachie, B., Thiong'o, K., Muriithi, B. et al. Prévalence des mutations du gène de la cystéine désulfurase IscS (Pfnfs1) dans les infections récurrentes à Plasmodium falciparum après un traitement à l'artéméther-luméfantrine (AL) et à la dihydroartémisinine-pipéraquine (DP) à Matayos, dans l'ouest du Kenya. Malar J 22, 158 (2023). https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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Reçu : 31 janvier 2023

Accepté : 11 mai 2023

Publié: 19 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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