Le paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus menaçantes au monde. Une équipe internationale a désormais pu étudier in vivo les agents pathogènes du paludisme dans les globules rouges à l'aide du microscope à rayons X BESSY II et des sources synchrotron ALBA et ESRF. Les études révèlent les mécanismes utilisés par les substances actives pour attaquer le pathogène. Cela pourrait contribuer à l'amélioration des stratégies de traitement et des médicaments.

Environ 40 pour cent de l'humanité vit dans des régions touchées par le paludisme. Environ 200 millions de personnes contractent la maladie chaque année, et environ 600, 000 personnes en meurent. Les moustiques anophèles qui transmettent les agents pathogènes du paludisme se propagent en raison du changement climatique. Ces agents pathogènes sont des organismes unicellulaires (plasmodes) qui s'installent à l'intérieur des globules rouges de leurs hôtes et métabolisent l'hémoglobine pour croître et se multiplier.

La principale voie de prise en charge de la maladie est le traitement par des composés actifs de la famille des quinoléines, et plus récemment, de la famille de l'artémisinine. Cependant, la manière exacte dont les composés actifs contrôlent les plasmodes pathogènes a jusqu'à présent fait l'objet de controverses.

Une thèse porte sur le processus digestif des plasmodes pathogènes. La recherche a montré que les plasmodes stockent de grandes quantités d'hémoglobine dans leur vacuole digestive, un organite qui ressemble à un sac. Cela libère des molécules d'hémozoïne contenant du fer que les plasmodes ne peuvent pas tolérer. Les plasmodes parviennent à cristalliser ces molécules d'hémozoïne toxiques afin qu'elles ne puissent plus les empoisonner. L'idée était que les composés actifs pourraient empêcher la formation de cristaux d'hémozoïne et ainsi boycotter le processus de détoxification des plasmodes.

Une équipe dirigée par Sergey Kapishnikov de l'Université de Copenhague et du Weizmann Institute of Science de Rehovot, Israël, avec le danois, Espagnol, collègues français et berlinois, a maintenant étudié pour la première fois ce processus dans des cellules sanguines infectées. Les cellules sanguines ont été infectées par l'agent pathogène du paludisme Plasmodium falciparum puis mélangé avec différentes concentrations de bromoquine de la famille des quinoléines.

Les agents pathogènes du paludisme dans les cellules sanguines ne peuvent être examinés qu'in vivo et dans leur environnement naturel en utilisant la microscopie à rayons X à des sources synchrotron. D'autres méthodes d'enquête, comme la microscopie électronique, nécessitent que les agents pathogènes soient séchés et coupés en tranches ultra-fines.

Chez BESSY II, Stephan Werner et Peter Guttmann ainsi que Sergey Kapishnikov ont pu examiner les échantillons en utilisant la microscopie à rayons X. "Les échantillons de sang sont surgelés pour l'examen afin que nous puissions observer les agents pathogènes in vivo et produire également des images de tomographie aux rayons X en trois dimensions, " explique Guttmann. D'autres études de microscopie à rayons X ont été menées à la source lumineuse du synchrotron ALBA à Barcelone.

La spectromicroscopie de fluorescence à l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron ESRF à Grenoble a permis de cartographier la distribution des éléments dans les cellules sanguines. Lorsqu'il est combiné avec la structure cellulaire révélée par les images radiographiques en trois dimensions, la distribution de la bromoquine et son mode d'action pourraient être interprétés avec précision. « On voit sur nos images que la bromoquine s'accumule à la surface des cristaux d'hémozoïne. Cela devrait conduire à une inhibition de la croissance cristalline et ainsi perturber le processus de détoxification par les parasites plasmodies, " explique Kapishnikov.

Ces investigations peuvent également être étendues à d'autres groupes de médicaments tels que l'artémisinine et fournir des informations précieuses pour la conception de traitements antipaludiques plus efficaces.