Il n’existe aucun médicament ni vaccin efficace, ce qui en fait un organisme important à étudier. Le parasite infecte les cellules qui tapissent les intestins et se livre à une réplication asexuée et sexuée, que les chercheurs soupçonnent comme étant essentielles à l'infection et à la transmission durables.
Mais le mécanisme par lequel le parasite devient mâle ou femelle est inconnu. "Ces parasites n'ont pas de chromosomes sexuels, comme le X ou le Y humain", explique Katelyn A. Walzer, chercheuse postdoctorale au Striepen Lab de la Penn's School of Veterinary Medicine. "Révéler comment ils choisissent un sexe présente un intérêt biologique fondamental et constitue une nouvelle cible clé pour bloquer la transmission et l'infection."
Walzer est l'auteur principal d'une étude publiée dans Nature , qui révèle le programme d'expression génique de tout le cycle de vie du Cryptosporidium.
À l'aide du séquençage de l'ARN, les chercheurs ont dressé le profil de plus de 9 000 parasites provenant de cultures cellulaires et de souris infectées et ont développé l'atlas unicellulaire du Cryptosporidium, qui révèle quels gènes sont exprimés à quels moments du cycle de vie.
Dans le cadre d'une deuxième découverte majeure, les chercheurs ont identifié le premier déterminant de la masculinité, un gène appelé Myb-M.
"Nous montrons dans ce travail et dans d'autres travaux que la partie sexuelle de ce cycle de vie est essentielle à l'infection, et que son blocage par la contraception antiparasitaire bloquera l'infection", explique l'auteur principal Boris Striepen. Il dit qu'en perturbant les rapports sexuels, "nous pourrons peut-être guérir la maladie ou affaiblir le parasite pour concevoir un vaccin, donc je pense qu'il y a un très fort potentiel translationnel."
Cela s'appuie sur des recherches antérieures qui ont révisé le cycle de vie en un cycle de vie comportant seulement trois étapes :une seule forme asexuée, des mâles et des femelles, alors que la littérature dominante proposait une étape intermédiaire supplémentaire.
Walzer explique que Cryptosporidium infecte les humains, souvent par le biais d'eau contaminée, sous une forme sporulée appelée oocyste, qui résiste à la chloration de l'eau. Une fois dans l'intestin, les parasites émergent de la spore pour envahir les cellules épithéliales qui tapissent l'intestin et se répliquer dans ces cellules avant de quitter et d'envahir de nouvelles cellules intestinales.
Ce cycle asexué d'invasion, de réplication et de sortie se produit trois fois avant que les parasites ne se différencient en gamètes mâles et femelles, puis la fécondation conduit à de nouveaux oocystes.
Walzer dit que, grâce à cette nouvelle recherche, "nous avons une compréhension complète de tous les gènes impliqués dans chacun de ces processus, de l'invasion à la croissance en passant par la division pour ensuite former à nouveau la forme invasive."
Elle dit que cet atlas offre un plan détaillé de chaque aspect de la biologie du parasite et de ses vulnérabilités potentielles. Cryptosporidium fabrique de nombreuses protéines nécessaires pour envahir et manipuler l'hôte, et le travail de l'équipe analyse ces différentes protéines en fonction du moment où leurs gènes sont lus.
"Les formes invasives du parasite sont accompagnées d'une batterie d'armes qui leur permettent d'envahir et de s'emparer de nos cellules, et cet arsenal est assemblé avec une précision temporelle remarquable", explique Striepen. Il compare cela à une chaîne d'assemblage d'usine automobile où de nouveaux composants sont fabriqués juste à temps, et Walzer a développé une liste de toutes les pièces et du moment où elles sont assemblées.
Walzer affirme que les chercheurs dans ce domaine sont enthousiasmés par l'atlas unicellulaire de Cryptosporidium, car ils peuvent rechercher le contexte dans lequel les gènes qu'ils étudient sont exprimés. Il s'agit d'informations très utiles pour ceux qui recherchent des cibles de médicaments et de vaccins, car elles permettent de prédire les phases de l'infection au cours desquelles le parasite peut être le plus vulnérable.
En modifiant les parasites pour qu'ils expriment la fluorescence, les chercheurs ont également atteint leur deuxième découverte clé :la découverte du facteur de transcription, c'est-à-dire une protéine qui régule l'expression des gènes, responsable de la masculinité, Myb-M.
"Lorsque nous avons forcé le parasite à produire ce facteur à un moment donné, chaque parasite est devenu mâle, et lorsque nous l'avons retiré, aucun mâle ne s'est développé. Plus important encore, ces deux manipulations ont bloqué l'infection", explique Walzer.
Striepen affirme que cette découverte souligne la valeur du sexe du parasite en tant que cible d'intervention, et Walzer affirme que cette étude "nous amène également à connaître le catalogue complet des gènes requis pour le sexe du parasite, fournissant des indices importants sur le mécanisme et les cibles translationnelles". P>
Walzer dit que dans ses recherches futures, elle souhaite suivre la façon dont Myb-M détermine le destin masculin et comprendre plus généralement comment la régulation de la transcription détermine les différences spécifiques aux étapes pour orchestrer le cycle de vie complexe.
Plus d'informations : Katelyn A. Walzer et al, Contrôle transcriptionnel du cycle de vie du Cryptosporidium, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07466-1
Informations sur le journal : Nature
Fourni par l'Université de Pennsylvanie
