L’un des parasites les plus répandus sur la planète peut aussi être l’un des plus difficiles à étudier. Toxoplasma gondii– un protozoaire unicellulaire – est capable d’infecter presque toutes les espèces de mammifères et d’oiseaux, y compris les humains, et dans les cas graves, provoque la cécité, des malformations congénitales et la mort. Pourtant, il ne se reproduit sexuellement que dans les intestins des chats domestiques et d’autres membres de la famille des félidés, ce qui a suscité des études controversées sur les chatons.
Maintenant, une équipe de recherche a mis au point une technique qui utilise l’édition génétique de Toxoplasme pour pousser le parasite vers le développement sexuel dans des cellules cultivées en laboratoire. Le succès jette un nouvel éclairage sur cette phase mystérieuse du cycle de vie du parasite – aucun félin n’est requis.
“C’est un travail fantastique”, déclare Alex Rosenberg, microbiologiste à l’Université de Géorgie à Athènes, qui n’a pas participé à la recherche. « Auparavant, nous ne pouvions pas vraiment examiner ces stades du parasite car ils ne sont pas facilement accessibles. … Même si vous avez un chat, ce n’est pas si facile à étudier. La technique in vitro, ajoute-t-il, « nous ouvre un nouveau champ ».
ToxoplasmeLe cycle de vie de comprend à la fois une phase asexuée – comprenant les étapes qui causent la maladie – et une phase sexuelle, dans les intestins félins. Versions asexuées de Toxoplasme sont relativement faciles à cultiver en laboratoire. Mais les formes sexuelles ne le sont pas, ce qui signifie que les scientifiques ont eu du mal à obtenir une image complète de la façon dont le parasite se multiplie et donne naissance aux différentes souches infectant les gens du monde entier.
Les chercheurs avaient l’habitude de nourrir des chatons avec de la viande chargée de Toxoplasme et récolter les particules de parasites ressemblant à des spores rejetées dans les excréments des animaux. Ces chats ont ensuite été euthanasiés, parfois quelques semaines plus tard, et incinérés pour éviter de propager l’infection.
Cette pratique a longtemps soulevé des préoccupations éthiques et attiré les critiques des militants du bien-être animal. En 2019, le plus important des États-Unis Toxoplasme laboratoire arrêter son travail après avoir subi des pressions pour infecter et euthanasier des dizaines de chats chaque année. Très peu de laboratoires utilisent encore des félins, et la recherche est en cours pour une meilleure alternative.
Une tentative est venue il y a quelques années d’une équipe dirigée par Laura Knoll à l’Université du Wisconsin, à Madison. Les chercheurs ont traité des souris avec des médicaments et des compléments alimentaires pour rendre les intestins des animaux plus semblables à ceux des félins, et ont réussi à pousser Toxoplasme de sa phase asexuée à développement sexuel. Mais l’approche était coûteuse et peu pratique, dit Knoll. Son groupe est encore en train de peaufiner la technique.
Dans la nouvelle étude, publié en tant que prépublication en janvier, Mohamed-Ali Hakimi et ses collègues de l’Université Grenoble Alpes ont tenté une autre approche. Ils savaient que peu de temps après avoir infecté un chat, asexué Toxoplasme commence à fabriquer des cellules présexuelles appelées mérozoïtes, qui à leur tour forment des macro et des microgamètes, la version parasite des ovules et des spermatozoïdes.
Ils savaient aussi que Toxoplasme passe d’une étape de la vie à une autre en activant et désactivant divers gènes. Si les chercheurs pouvaient reproduire ces changements en laboratoire, a expliqué Hakimi, ils seraient capables de prendre un parasite asexué et de le forcer à former un mérozoïte, même en dehors d’un chat.
Utilisation de la technologie d’édition de gènes CRISPR dans Toxoplasmeles chercheurs ont commencé à désactiver systématiquement les gènes des protéines connues sous le nom de facteurs de transcription AP2, qui influencent le gène l’activité pendant le parasite développement. La désactivation simultanée de deux de ces facteurs, AP2XII-1 et AP2XI-2, a eu exactement l’effet recherché par l’équipe : elle a amené le parasite à désactiver les gènes associés à sa phase asexuée et à activer les gènes habituellement actifs dans les mérozoïtes.
“Les données sont tout simplement magnifiques”, déclare Knoll. Elle fait l’éloge de la quantité de détails moléculaires dans l’étude de l’équipe, soulignant plusieurs expériences que les chercheurs ont réalisées pour montrer comment les facteurs de transcription AP2 interagissent avec d’autres protéines et l’ADN du parasite pour réguler l’activité des gènes. “C’est une biochimie très agréable et précise.”
Lena Pernas, microbiologiste à l’Institut Max Planck de biologie du vieillissement, fait partie des personnes enthousiasmées par cette avancée. “Il y a beaucoup de questions de biologie cellulaire vraiment intéressantes que nous pourrions aborder en étudiant le stade de la vie des mérozoïtes”, dit-elle, sans parler des questions plus larges sur Toxoplasme biologie, comme pourquoi les chats sont les principaux hôtes du parasite.
Pour l’instant, la technique de l’équipe ne fait que reproduire les premières étapes de Toxoplasmedéveloppement sexuel. Les mérozoïtes fabriqués en laboratoire dans l’étude n’ont pas produit de microgamètes et de macrogamètes matures, ce qui signifie qu’il n’y a pas de sexe. “Il manque quelque chose qu’ils ne peuvent pas aller plus loin”, note Knoll.
Il est possible que la formation appropriée de gamètes ne se produise qu’en présence d’un ingrédient spécifique de l’intestin du chat, dit Hakimi. Ou peut-être que les scientifiques pourraient manipuler des facteurs de transcription supplémentaires pour déclencher cette étape, ce que son groupe explore actuellement, ajoute-t-il.
Une telle recherche pourrait faire plus que simplement épargner des vies de chat. Hakimi, qui a déjà fait l’édition génétique de l’équipe Toxoplasme souches disponibles pour d’autres groupes de recherche, dit une meilleure connaissance de Toxoplasme Le développement pourrait aider les scientifiques à identifier des médicaments qui arrêtent ou accélèrent différentes étapes du cycle de vie du parasite, et peut-être l’empêchent de provoquer des maladies.
Obtenir Toxoplasme se reproduire sexuellement en laboratoire ouvrirait également la porte à des expériences de génétique dites classiques, comme le croisement de différentes souches de Toxoplasme. Ceux-ci pourraient aider les chercheurs à identifier les gènes de la virulence et d’autres traits liés à la maladie. “Ce serait incroyable”, dit Knoll. “Cela nous fait définitivement franchir une nouvelle étape.”
