Les trématodes peuvent provoquer une infection chez les humains lorsque les gens mangent des aliments contaminés par les vers plats, notamment du poisson cru, des crustacés et des légumes. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un problème majeur aux États-Unis, l'Organisation mondiale de la santé estime que les infections par les trématodes d'origine alimentaire entraînent chaque année la perte de plus de 2 millions d'années de vie à cause de l'invalidité et de la mort dans le monde, différentes espèces provoquant le cancer, la cirrhose du foie et l'hémorragie cérébrale. dans des cas extrêmes.

Certains trématodes infestent également les amphibiens, contribuant au déclin annuel moyen de 3,79 % de leur population globale. Les trématodes tels que Ribeiroia ondatrae peuvent jouer un rôle dans ce déclin, provoquant de graves malformations chez 80 à 90 % des grenouilles dans certaines régions d'Amérique du Nord, selon Dana Calhoun, associée principale de recherche à l'Université du Colorado à Boulder au Département d'écologie et Biologie environnementale.

Ses recherches récentes montrent que différentes espèces de trématodes ont des répartitions différentes dans le corps de certains amphibiens et que les parasites se sont installés à différents endroits du corps des animaux étudiés. Ces résultats pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les mécanismes de l'infection.

Pour comprendre plus complètement les trématodes, Calhoun, avec Pieter Johnson, professeur distingué de CU Boulder au Département d'écologie et de biologie évolutive, et les chercheurs Jamie Curtis et Clara Hassan ont utilisé des cartes thermiques pour caractériser la répartition de plusieurs espèces de trématodes chez les rainettes du Pacifique et deux espèces de tritons. Leurs découvertes ont été publiées dans le Journal of Helminthology. .

Le cycle de vie complexe des trématodes digénétiques

Certains parasites n’infectent que les hôtes d’une seule espèce, tandis que d’autres peuvent en infecter des milliers. L'un des attributs qui rendent les trématodes digénétiques (ceux appartenant à la sous-classe Digenea) si spéciaux, dit Calhoun, est que leur cycle de vie standard nécessite trois hôtes.

"L'hôte principal est appelé l'hôte définitif", explique Calhoun. "Cela pourrait être un mammifère, une grenouille plus grosse, un poisson ou un oiseau. Dans un système aquatique, cet hôte déféquerait dans l'eau." Les œufs à l’intérieur des matières fécales éclosent et les trématodes tentent de se frayer un chemin vers leurs premiers hôtes intermédiaires. "Dans le système d'eau douce, c'est généralement un escargot", explique Calhoun.

Une fois les trématodes installés dans les escargots, les hôtes survivront, mais ils seront castrés et incapables de se reproduire. Selon Calhoun, cela est dû au fait que "le parasite s'empare de la zone des gonades et utilise toutes les ressources de l'escargot pour se reproduire de manière asexuée. Cela permet au parasite de libérer quotidiennement quelques milliers de cercaires libres de l'escargot."

Les cercaires sont la forme larvaire des trématodes et, étant donné qu'elles ont la taille d'un sperme, dit Calhoun, "il doit y en avoir beaucoup si elles veulent arriver là où elles doivent aller dans les 24 heures", d'autant plus qu'elles sont souvent une proie à ce stade.

Après cela, les parasites tenteront de pénétrer dans le deuxième hôte intermédiaire, qui dans ce cas est généralement un amphibien mais pourrait également être un poisson, un invertébré ou tout ce qui est susceptible d'être mangé par l'hôte final ou définitif, explique Calhoun. .

Cette étape est particulièrement intéressante pour les parasitologues car les parasites modifient parfois leur hôte pour rendre plus probable la transmission à l'hôte définitif. Par exemple, l'espèce Ribeiroia ondatrae est capable de faire pousser des pattes supplémentaires aux grenouilles, comme mentionné dans l'étude de Calhoun.

Les trématodes passent de l'hôte intermédiaire secondaire à l'hôte définitif lorsque l'hôte définitif mange l'hôte secondaire. Selon Calhoun, les amphibiens présentant des déformations des membres causées par des trématodes du genre Ribeiroia seraient capturés et mangés plus souvent par les hôtes définitifs. Les parasites sont dans une position quelque peu délicate à ce stade, étant donné qu'ils ne veulent pas causer la mort de leurs hôtes mais veulent être mangés pour achever la dernière étape de leur cycle de vie.

Les trématodes peuvent aussi parfois avoir un quatrième hôte, appelé hôte paraténique. Ces hôtes permettent aux parasites de survivre pendant les périodes où les hôtes définitifs ne sont pas accessibles, explique Calhoun.

"C'est un vestige, puisque la grenouille finira par quitter l'eau et que les oiseaux auront du mal à la manger", ajoute-t-elle. Le développement du parasite est interrompu lorsqu'il se trouve chez un hôte paraténique.

"Les cycles de vie simplifiés sont beaucoup plus faciles", note Calhoun, mais le cycle de vie des trématodes nécessite que de nombreuses étapes de la vie de l'animal se déroulent d'une manière particulière. "Il semble qu'il existe de nombreuses façons d'interrompre ce type de cycle de vie, mais cela reste si courant. Les trématodes sont partout dans le monde, et pour moi, c'est ce qui les rend très spéciaux."

Différentes parties du corps, différents parasites

Pour produire les cartes thermiques finales montrant où les parasites se sont rassemblés dans le corps des amphibiens, les chercheurs ont disséqué les grenouilles et les tritons et ont enregistré le nombre et le type de parasites dans chaque cellule d'une grille des corps des animaux.

Cela a révélé que différentes espèces de parasites (Alaria marcianae, Cephalogonimus americanus, plusieurs espèces d'Echinostoma et Ribeiroia ondatrae) avaient des répartitions différentes et que les parasites se rendaient à des endroits différents dans le corps des tritons et chez les grenouilles.

Chez les grenouilles, la plupart des Echinostoma ont été trouvés dans les reins, la plupart des Ribeiroia ont été trouvés à l'avant du corps, la plupart des Alaria ont été trouvés à l'arrière du corps (en particulier autour du cou) et les trématodes de Cephalogonimus ont été trouvés. réparti à peu près uniformément entre le devant et le dos. Ribeiroia et Cephalogonimus étaient concentrés dans des régions spécialisées et peuvent donc être considérés comme des parasites spécialisés.

"Les spécialistes utilisent généralement une certaine zone ou un certain microhabitat au sein de l'hôte, ou ils peuvent même se spécialiser dans l'hôte lui-même", explique Calhoun. Par exemple, l’un des parasites qu’elle étudie, Scaphanocephalus, utilise le balbuzard pêcheur comme hôte définitif, alors que d’autres trématodes peuvent vivre dans tous les taxons d’oiseaux mangeurs de poisson. De ce fait, il existe un risque que l'hôte intermédiaire soit mangé par un oiseau autre qu'un balbuzard pêcheur, perturbant ainsi le cycle de vie du parasite.

Il existe également un risque d’extinction de l’espèce hôte, ce qui obligerait le parasite à trouver un autre hôte. Cependant, explique Calhoun, les spécialistes sont adaptés à leur hôte définitif, ce qui rend moins probable que l'hôte réussisse à les éliminer ou à les tuer avec son système immunitaire. De plus, se spécialiser dans un animal ou dans une zone au sein d'un animal peut réduire la concurrence.

L'étude a également montré que Ribeiroia se regroupait à des endroits différents chez les tritons et chez les grenouilles. Les Ribeiroia étaient les seuls parasites trouvés chez les tritons collectés pour l'étude, et ils étaient concentrés dans les tissus proches de l'avant du corps plutôt que dans ceux plus proches de l'arrière.

Calhoun dit que cela peut être dû au fait qu'ils pénètrent différemment dans le corps des tritons :« L'une des caractéristiques différentes entre les hôtes de l'étude est que les tritons sont carnivores, il se peut donc qu'ils essaient de manger les parasites lorsqu'ils sont dans l'eau. système et donc être infecté de cette façon."

Les avantages de l'utilisation des cartes thermiques

La co-infection est l’infection simultanée d’un hôte par plusieurs espèces pathogènes. Selon Calhoun, les chercheurs ont observé une co-infection par plusieurs trématodes lors de la dissection d'animaux sauvages. Cette étude montre que les parasites coinfectants occupent souvent les mêmes espaces, ou microhabitats, chez les hôtes.

"Dans l'une de nos figures", explique Calhoun, "nous montrons que les deux parasites se trouveraient très souvent dans la même petite cellule de grille. Vous avez tout le derme de l'animal, mais ils vont tous dans la même zone. Les cartes thermiques nous ont permis de nous le voyons, mais nous devons maintenant rechercher pourquoi."

Calhoun dit que les cartes thermiques pourraient être généralement utiles pour spécifier les positions des parasites au sein des hôtes.

"Si je disséque quelque chose et que je trouve le parasite A dans la tête et le parasite B dans le membre", explique-t-elle, "c'est tellement large de dire simplement" dans la tête "ou" dans le membre "car ces zones sont si grandes par rapport à les parasites. Ce que montrent les cartes thermiques, c'est qu'ils se trouvent dans les mêmes cellules 1 par 1 sur la grille de la carte thermique, empilées les unes sur les autres. Cela montre qu'il existe des zones de co-infection chez l'hôte qui sont attrayantes pour les parasites. d'autres endroits. Il est important que les chercheurs étudient ces microhabitats, en particulier pourquoi plusieurs parasites utilisent le même microhabitat. "

Si certains parasites se rassemblent dans les mêmes espaces, d’autres non. Par exemple, Calhoun affirme qu'Echinostoma est, pour la plupart, la seule espèce de parasite trouvée dans les reins des amphibiens étudiés. Cela suggère qu'ils sont particulièrement adaptés pour pénétrer dans cette région du corps.

Les cartes thermiques ont également aidé les chercheurs à expliquer pourquoi les grenouilles infectées par Ribeiroia d'une région visitée par les chercheurs n'étaient pas aussi souvent malformées que les grenouilles d'une autre région.

"Dans la région de la Baie (de San Francisco), on voyait des grenouilles à six ou sept pattes, avec de fortes charges de Ribeiroia, mais nous ne voyions pas le même phénomène dans les zones de haute altitude de Californie, lorsque la charge de Ribeiroia était parfois le double", dit Calhoun.

"Pour explorer cette tendance, nous avons examiné les cartes thermiques des infections à Ribeiroia dans les deux zones et avons constaté que, pour une raison quelconque, les Ribeiroia en haute altitude se dirigeaient vers la région de la tête et de la mâchoire, et non vers les membres postérieurs. Cela pourrait être lié à la région de la tête et de la mâchoire. Il fait beaucoup plus froid dans les montagnes et il ne fait chaud qu'en août dans cette région, date à laquelle les grenouilles commencent à se métamorphoser. Par conséquent, l'absence de malformations pourrait être liée à un moment manqué de libération des parasites et de développement des grenouilles.

Une autre méthode consiste à utiliser un étiquetage fluorescent. En laboratoire, explique Calhoun, étiqueter les parasites avec une couleur avant qu'ils n'entrent dans les grenouilles permettrait aux chercheurs de suivre comment ils se déplacent, quelles sont les conséquences de ce mouvement et si leur emplacement change au fil du temps.

"Et si vous utilisez des colorants comme celui-ci", dit-elle, "vous pourriez explorer des infections uniques chez un animal par Echinostoma, Cephalogonimus ou Alaria, puis ajouter un autre parasite et voir si la distribution change. D'autres l'ont démontré avec plusieurs parasites. , à mesure que vous ajoutez des taxons, les parasites se déplacent vers différentes zones. Mais comment cela se produit-il ? Où vont-ils ? En utilisant cette méthode combinée à des cartes thermiques, un chercheur pourrait étudier le mécanisme des infections ? "