Mécanismes de Résistance de

Plasmodium aux Quinoléiques

Date: 18 Mars 2011

8ème édition , Atelier Internationale Paludisme, Madagascar

Iyaloo Diana Pillay

Vector Biology & Control Division, Ile Maurice

Mots Clés: Mécanisme, Résistance, Plasmodium, Quinoléiques

PLAN:Introduction

• Les dérivés quinoléiques

• 2 méthodes pour détecter la résistance

Mode D’Action

• Des dérivés quinoléiques antipaludiques - Chloroquine (CQ)

Mécanisme de Résistance

• La Chloroquine (CQ)

• La Quinine

• L’ Amodiaquine, La Méfloquine, La Luméfantrine (En bref)

Conclusion

Introduction

(Wikipedia)

Résistance de Plasmodium aux Quinoléiques - Historique

• Les dérivés quinoléiques

comme traitement -

introduit > 50 ans

• Un premier temps - ces

médicaments étaient

efficaces

• Quelques années plutard

(1957 - 1970 ) :

Détection de résistance

en Asie du Sud-Est et

Amérique latine

• Diffusion vers l’Afrique

Distribution de la résistance à la chloroquine

(Travassos M. et al. 2009, Wikipedia)

• Des discordances observés entre des tests in

vivo et in vitro

• Le test in vivo reflet l’éfficacité thérapeutique

d’un médicament en fonction de nombreux

facteurs liés à l’hôte et aux parasites

Tests de Résistance: In Vivo v/s In Vitro

(Bulletin of the World Health Organization,1999)

Mode D’Action des dérivés quinoléiques

Antipaludique - La Chloroquine

Mode D’Action des dérivés quinoléiques

Antipaludiques

• Le mode d’Action et les Effets de nombreux dérivés quinoléiques sont généralement similaire à ceux de la Chloroquine (ex: la Méfloquine, l’Amodiaquine et la Quinine, etc.)

• Ces molécules interférent avec l’utilisation de l’hémoglobine dans la Vacuole Alimentaire (VA) du parasite

(Fitch, 2004)

La vacuole alimentaire - L’utilisation de l’hémoglobine

Phase érythrocytaire:

Le Plasmodium envahit les globules rouges de l’hôte

L'ingestion de l'hémoglobine à partir du cytosol de la cellule hôte.

La Vacuole Alimentaire

Dégradation de l'hémoglobine

Libération de l'hème

L'hème est détoxifié par un processus de biocristallization

Séquestration de l'hème dans de grands cristaux insolubles

(l’hémozoïne)

(Slater AF et al. 1991)

Un Plasmodium dans un globule

rouge

La Vacuole Alimentaire du

Plasmodium

La Chloroquine (CQ)

Effets de la Chloroquine dans la vacuoleLa CQ (Perméable à la

membrane)

Se diffuse librement dans le globule rouge jusqu’à la VA

Dans la VA: Protonation de la CQ

Imperméable à la membrane

Séquestration et Accumulation de la CQ dans la VA

La CQ + l'hème: Empêche son incorporation dans l’hémozoïne.

Accumulation de l’hème (toxique)

Létal pour le parasite.

(Chinappi M. et al 2010)

Résistance à la chloroquine

Mutation des protéines transmembranaire :

1. Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter (PfCRT)

2. Plasmodium falciparum Multi Drug Resistance1 (PfMDR1)

(Chinappi M. et al 2010)

1. Plasmodium falciparum

chloroquine resistance transporter

(pfcrt)

PfCRT – Fonction

• Une protéine dans la

membrane de la VA

• Elle empêche l’efflux

de la CQ de la VA

(Chinnapi M. et al 2010)

1. Mutation du gène pfcrt

• Identification de 16 points de mutation (représentés par les points noirs ci-dessous) sur le gène pfcrt

(Chinappi et al. 2010; Fidock et al. 2000)

• De multiples polymorphismes

dans le gène pfcrt sont associées

à la chloroquino-résistance

• Mais la mutation essentielle

semble être:

(la lysine thréonine)

codon 76

(Chinnapi M. et al 2010, Djimde A. et al. 2001; Lakshmanan V. et al. 2005)

La mutation K76T (Lys ’Thr) sur le pfcrt

2. Mutation du gène pfcrt

PfCRT – Effet de la Mutation

A. Dans une PfCRT normale: la charge positive empêche l’expulsion de la CQ

B. La mutation K76T (Lys ’Thr) une acidification de la VA + un efflux de la CQ

vers le cytoplasme La CQ n’est plus séquestrée dans la VA L’hémozoïne

est normalement polymérisée.(Yayon A. et al. 1985; Bray et al. 2004)

2. Plasmodium falciparum Multi Drug

Resistance1 (pfmdr1)

PfMDR - Fonction

La protéine PfMDR

(codé par pfmdr1)

Transporteur dans la membrane de la VA.

Régule la circulation à travers la membrane

(notamment des médicaments antipaludiques)

( Valderramos et Fidock 2006)

1. pfmdr1 - Mutation

• Des mutations dans le gène pfmdr1:

1. N'est pas indispensable à la chloroquino-résistance

2. Mais semble moduler l'ampleur de la résistance à la

chloroquine conférée par des mutations du gène

pfcrt.

(Le Bras et al., 2006; Cooper RA et al 2005)

2. pfmdr1 - Mutation

(Alker AP et al 2007; Price RN et al 2004, 2006; Sidhu AB et al 2006)

Mécanisme de Résistance à la

Quinine

Plasmodium falciparum Na+/H+ exchanger (PfNHE)

Une protéine membranaire

Régule le transport des ions dans le cytosol du plasmodium

Impact sur le pH du cytosol

Influence le transport et la liaison de la quinine à sa cible.

• Des mutations sur le gène pfnhe : résistance à la quinine.

• Une surexpression in vitro du gène pfmdr1 entraîne une résistance à la quinine

(Ferdig et al. 2004; Bennett et al. 2007)

Résistance à La Quinine

Mécanisme de Résistance:

Chloroquine, Quinine,

L’Amodiaquine, Méfloquine,

Luméfantrine

Mécanismes De Résistance

(Chinappi M. et al 2010, Sansanee C. et al 1999 ; Djimdé et al 2001; Le Bras et al. 2006; Woodrow CJ. et al.

2006; Ginsburg H. et al 1998; Ferdig et al 2004, Bennett et al 2007, Price R.N. et al 2004)

Conclusion

• En 2010 , L’OMS recommande que des tests de diagnostic soient effectués dans tous les cas suspects de paludisme avant la prescription du traitement

• J’espère que les nombreux défis seront relevés pour que cette recommandation soit implémentée dans tous les pays afin d’empêcher l'émergence et la propagation de la résistance aux médicaments antipaludiques

(The Lancet, Volume 375, Issue 9719,2010 )

Conclusion

Merci Pour L’Attention

Bibliographie (1)

• Bennett et al., 2007 T.N. Bennett, J. Patel, M.T. Ferdig and P.D. Roepe, Plasmodium falciparum Na+/H+ exchangeractivity and quinine resistance, Mol. Biochem. Parasitol. 153 (2007), pp. 48–58.

• Bulletin of the World Health Organization,1999

• Chinappi M, Via A, Marcatili P, Tramontano A (2010) On the Mechanism of Chloroquine Resistance in Plasmodium falciparum. PLoS ONE 5(11): e14064. doi:10.1371/journal.pone.0014064

• Cooper A.R. et al., Drug resistance in malaria: its population biology and implications for control, Acta TropicaVolume 94, Issue 3, June 2005, Pages 170-180

• Djimde A et al. A molecular marker for chloroquine-resistant falciparum malaria. New England Journal of Medicine344:257-63 (2001).

• Ferdig M.T. , R.A. Cooper, J. Mu, B. Deng, D.A. Joy, Z. Su and T.E. Wellems, Dissecting the loci of low-level quinine resistance in malaria parasites, Mol. Microbiol. 52 (2004), pp. 985–997

• Fidock, D. A., Nomura, T., Talley, A. K. & 11 other authors (2000). Mutations in the P. falciparum digestive vacuole transmembrane protein PfCRT and evidence for their role in chloroquine resistance. Mol Cell 6, 861–871

• Fitch CD. Chloroquine resistance in malaria: a deficiency of chloroquine binding. Life Sci. 2004 Mar 5; 74(16):1957-72.

• Lakshmanan, V., P. G. Bray, D. Verdier-Pinard, D. J. Johnson, P. Horrocks, R. A. Muhle, G. E. Alakpa, R. H. Hughes, S. A. Ward, D. J. Krogstad, A. B. Sidhu, and D. A. Fidock. 2005. A critical role for PfCRT K76T in Plasmodium falciparumverapamil-reversible chloroquine resistance. EMBO J. 24:2294-2305.

• Le Bras, J. et al. (2006). « Les résistances aux médicaments antipaludiques ». Médecine et maladies infectieuses. 36 ; 401–405

• Martin, R. E., and K. Kirk. 2004. The malaria parasite's chloroquine resistance transporter is a member of the drug/metabolite transporter superfamily. Mol. Biol. Evol. 21:1938-1949.

• Price, R.N. et al. (2004). « Mefloquine resistance in Plasmodium falciparum and increased pfmdr1 gene copynumber ».Lancet. 364; p 438–47

• Slater AF, Cerami A. Inhibition by chloroquine of a novel haem polymerase Proc Natl Acad Sci U S A. 1991 Jan 15;88(2):325–329.

• The Lancet, Volume 375, Issue 9719, Page 956, 20 March 2010, Another step towards preventing artemisininresistance

• Travassos M, Miriam K. Resistance to Antimalarial Drugs: Molecular, Pharmacologic, and. ClinicalConsiderations. Pediatric Research. 2009;65(5)

• YayonA,CabantchikZI,GinsburgH.SusceptibilityofhumanmalariaparasitestochloroquineispHdependent.ProcNatlAcadSciUSA.1985May;82(9):2784-8

• Warhurst D. A molecular marker for chloroquine-resistant falciparum malaria. New England Journal ofMedicine 344:299-301 (2001).

• Woodrow, C.J. et al.(2006). « Antimalarial drugs: recent advances in molecular determinants of resistance and their clinical significance ». Cell. Mol. Life Sci. 63 ; p 1586–1596

Bibliographie (2)