Cycle de vie

Coordonnées :

Lily Cheng ’06, [email protected]

Stanford University

Parasites et Pestilence : Défis de santé publique infectieux

Prof. Dr. Scott Smith, [email protected]

Image ci-dessus : Micrographie électronique à balayage montrant des groupes de spores et des

filaments polaires éjectés du microsporidium Bohuslavia asterias.

Image dehttp://www.biol.lu.se/cellorgbiol/microsporidia/index.html

Introduction

Les microsporidies sont des organismes unicellulaires eucaryotes appartenant au phylum Microspora. Tous les microsporidies sont des parasites intracellulaires obligatoires, sporulés, qui envahissent les vertébrés et les invertébrés. L’une des caractéristiques des microsporidies est le tube polaire ou le filament polaire que l’on trouve dans la spore et qui sert à infiltrer les cellules hôtes.Elles sont largement répandues dans la nature et plus de 1200 espèces ont été caractérisées.Cependant, ce n’est que récemment que l’on a constaté que les microsporidies parasitaient les humains, et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre cette maladie infectieuse émergente.L’infection chez l’homme, la microsporidiose, est principalement observée chez les patients dont le système immunitaire est affaibli, en particulier ceux infectés par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) ou qui ont subi des transplantations d’organes. Toutefois, certaines espèces sont également connues pour parasiter les personnes dont le système immunitaire est sain. Au-delà du domaine humain, les microsporidies sont des parasites importants pour la pêche, les médicaments vétérinaires et la lutte contre les parasites.

Classification et taxonomie

La classification scientifique des Microsporidies a évolué au fil du temps avec la croissance de la recherche scientifique dans le domaine, et les spécificités sont encore actuellement débattues. Initialement considéré comme un protozoaire (royaume Protista), des études récentes utilisant des techniques d’ADN indiquent que l’embranchement Microspora devrait être classé dans le royaume Fungi ou au moins comme un royaume frère des Fungi.la classe, l’ordre et la famille au sein de l’embranchement Microspora sont également fréquemment révisés et débattus (la taxonomie traditionnelle donnée au niveau de la famille bloew).Traditionnellement, les espèces étaient identifiées en observant les caractéristiques physiques de la spore, le cycle de vie et la relation avec la cellule hôte. Cependant, des études scientifiques récentes utilisant des outils génétiques (notamment le séquençage de l’ARN ribosomal) ont remis en question cette approche et suggèrent que les marqueurs génétiques sont une méthode plus correcte pour la classification scientifique. Des recherches supplémentaires sont encore nécessaires pour mieux comprendre les origines des microspores et des espèces individuelles. Malgré tout, on compte aujourd’hui plus de 1200 espèces identifiées dans 143 genres. Actuellement, au moins 14 espèces dans 8générations sont connues pour infecter les humains.

Famille

Génères

.

Espèces

Nosematidea

Brachiola

B. algerae, B. vesicularum

Encephalitozoonidea

Encephalitozoon

E. cuniculi, E. hellem, E. intestinalis (syn. Septata intestinalis).

Enterocytozoonidea

Enterocytozoon

Enterocytozoon bieneusi,

Microsporidea

Microsporidium

M. ceylonensis, M. africanum

Nosematidea

Nosema

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Pleistophoridea

Pleistophora

Sp.

Pleistophoridea

Trachipleistophora

T. hominis, T. anthropophthera,

Nosematidea

Vittaforma

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Les synonymes de microsporidies comprennent : microspora,microsporan, microsporidea.

Histoire de la découverte

LePhylum Microspora a été découvert à la fin des années 1800, mais le premier cas humain n’a été décrit qu’en 1959 chez un enfant japonais. L’augmentation des microsporidioses est associée à l’arrivée et à la propagation du VIH ; les microsporidioses sont principalement trouvées chez les patients atteints du SIDA ou immunodéprimés (comme les patients ayant subi une transplantation d’organe). Cependant, au moins trois espèces de Nosema et une de Brachiola ont été documentées chez des patients immuno-compétents. Les microsporidies sont considérées comme des agents occasionnels, accidentels ou opportunistes chez l’homme.

Morphologie de l’agent

Les microsporidies sont des eucaryotes primitifs avec des noyaux bien définis et une membrane plasmique mais dépourvus de certains organites typiques trouvés dans les eucaryotes plus typiques, principalement les mitochondries,le golgi empilé et les peroxysmes. Les spores des microsporidies sont toutes rondes et oblongues et celles associées à l’infection humaine ont tendance à avoir une taille de 1 à 4 µm (une caractéristique importante pour le diagnostic car certaines espèces sont souvent confondues avec des bactéries). Tous possèdent un tube polaire enroulé caractéristique, un tubule ou un filament, un plaste polaire stratifié, une vacuole postérieure (dont on pense qu’elle fonctionne comme un golgi) et une exospore protectrice composée de protéines et de chitine. La chitine est responsable de la grande résistance des spores à l’environnement. Vous trouverez ci-dessous deux schémas (3D et 2 D)illustrant des spores typiques de microsporidies.

Taken from : http://www.palaeos.com/Eukarya/Units/Microsporidia/Microsporidia.000.html

Duringinfection, the cell membranes of the spore (also called the sporoplasm) isinjected into a host cell through osmosis pressure. Après l’infection, le microsporidium dépend de la cellule hôte pour son énergie et commence à se multiplier à l’intérieur du cytoplasme de la cellule hôte. Les espèces diffèrent dans leurs relations avec la cellule hôte ; certaines espèces modifient le fonctionnement de la cellule hôte pour induire une plus grande absorption de nutriments et une croissance cellulaire pour accueillir l’agent. Les microsporidies peuvent se reproduire de manière sexuée ou asexuée. Dans la reproduction asexuée, la division nucléaire a lieu et forme une ou plusieurs paires de noyaux, et la division cellulaire peut isoler les noyaux ou les apparier dans un arrangement adiplokaryon. La reproduction sexuée n’est pas bien comprise mais on pense qu’elle implique une fusion autogame et une réorganisation du matériel génétique.

Le cycle de vie des microsporidies varie selon les espèces, mais peut être généralisé dans le schéma suivant.

Taken from http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.html

Premièrement,(1) la spore infectieuse résistante à l’environnement est ingérée ou autrement contractée. Ce stimulus environnemental active la germination dans la spore, libérant le polartubule par éversion. (2) Les spores injectent alors le tubule polaire dans une cellule hôte et (3) libèrent leurs sporoplasmes dans les cellules hôtes. A ce stade, les sporoplasmes deviennent généralement des méronts, des cellules avec des organelles peu organisées enfermées dans une simple membrane plasmique. (4) Les méronts des microsporidies se multiplient ensuite soit au contact du cytoplasme de l’hôte (comme chez E. bieneusi), soit à l’intérieur d’une vacuole parasitophore (chez E. interstinalis). (5) Elles subissent ensuite la sporogonie pour se diviser et former des sporoblastes, préparant la cellule pour les couches épaisses d’exospores caractéristiques des spores matures. Les spores peuvent être soit dispersées librement dans le cytoplasme de la cellule hôte, soit emballées dans des vésicules sporophores (ou membranes de sporoblastes). Cette caractéristique peut être importante d’un point de vue taxonomique pour distinguer les espèces. Enfin, (6) lorsque les spores remplissent complètement la cellule hôte, la membrane plasmique est affectée et libère les spores dans son environnement. Les spores peuvent alors infecter d’autres cellules environnantes, être transportées vers de nouveaux sites à l’intérieur de l’hôte, ou être excrétées dans les fèces ou l’urine pour infecter d’autres hôtes.

La période d’incubation exacte des spores de microspores est inconnue, mais les spores sont considérées comme extrêmement résistantes et donc supposées persister dans l’environnement pendant de longues périodes de temps.

Les microsporidies sont ubiquitaires et sont capables d’infecter n’importe quelle cellule animale, y compris celles des insectes, des poissons, des mammifères et même d’autres parasites ! On les trouve le plus souvent dans les organismes humains. Bon nombre des 14 espèces infectant l’homme sont également présentes chez un certain nombre de mammifères sauvages et domestiques (par exemple, lapins, souris, chiots, chatons, etc.). En fait, le premier cas d’E. cuniculi a été décrit chez le lapin en 1923. Il existe des novecteurs de microsporidiose au sens classique du terme (les insectes infectés peuvent infecter l’homme s’ils sont ingérés, mais ce n’est ni nécessaire ni ubiquitaire).

Transmission

La transmission des microsporidies est encore peu claire, mais on pense que le mode le plus courant est l’inhalation, l’ingestion ou la contraction des spores (par exemple par voie oculaire ou sexuelle). Les spores de microsporidies peuvent également être transmises dans l’eau, car des espèces d’Encephalitozoon, d’Enterocytozoon et de Vittaforma ont été documentées dans des sources d’eau (Dowd et al. 1998).Un contact important avec des animaux infectés peut également transmettre la maladie (infection zoonoïque), mais les cas sont rares.

Présentation clinique chez l’homme

La diarrhée chronique et l’émaciation sont les symptômes les plus courants de la microsporidiose, maisdifférentes espèces envahissent différents sites, notamment la cornée, la voie binaire et les muscles. Ainsi, les symptômes de la microsporidiose varient grandement en fonction du site d’infection.

o Dans les voies intestinales ou biliaires, les symptômes communs comprennent une diarrhée chronique (souvent lâche, aqueuse et non sanglante), une perte de poids ou une émaciation, des douleurs abdominales, des nausées et des vomissements.

o L’infection disséminée se caractérise par dessymptômes de cholécystite (inflammation de la vésicule biliaire), d’insuffisance rénale,d’infection respiratoire, de céphalées, de congestion nasale, de douleurs oculaires et d’obstruction des sinus.

o L’infection respiratoire peut provoquer une toux, une dyspnée (respiration laborieuse) et une respiration sifflante.

o En cas d’infection oculaire, les symptômes vont de sensations de corps étrangers, de douleurs oculaires, de sensibilité à la lumière, de rougeurs, de larmoiement excessif ou de vision trouble.

o Les personnes atteintes d’une infection urinaire ne présentent généralement pas de symptômes.

o Les infections musculaires provoquent une faiblesse et une douleur musculaires générales.

o Enfin, les infections du cerveau ou d’autres tissus nerveux provoquent des crises, des maux de tête et d’autres symptômes selon la zone précise de l’infection.

Le tableau suivant décrit les présentations cliniques des différentes infections à microsporidies chez l’homme.

Espèce

Présentation clinique

B. algerae, B. vesicularum

Kératoconjonctivite (inflammation de l’œil), infection de la peau et des muscles profonds

E. cuniculi*, E. hellem *

Kératoconjonctivite, infection des voies respiratoires et génito-urinaires, et infection disséminée

Enterocytozoon bieneusi*

Diarrhée, cholécystite acalculée (inflammation de la vésicule biliaire), et infection respiratoire (rare)

E. intestinalis (syn. Septata intestinalis)*

Ingestion, diarrhée, dissémination aux voies oculaires, génito-urinaires et respiratoires

M. ceylonensis, M. africanum

Infection de la cornée

N. ocularum, N. connori (syn. B connori)

Infection oculaire

Vittaforma corneae (syn. Nosema corneum)

Infection oculaire, infection urinaire

Pleistophora Sp.

Infection musculaire

T. hominis,

Infection musculaire, kératite stromale et infection disséminée

T. anthropophthera,

Infection disséminée

Adapté de http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

*Le schéma ci-dessous illustre de manière imagée les sites d’infection de ces espèces.

Imagetaken rom http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/Microsporidiosis.htm

Tests diagnostiques

Les méthodes de diagnostic consistent généralement à identifier des spores dans les selles, l’urine, d’autres fluides corporels ou des tissus corporels. La microscopie électronique à transmission (MET) est l’étalon-or pour identifier les espèces spécifiques et diagnostiquer la microsporidiose, mais elle est souvent trop coûteuse et prend trop de temps. Les alternatives comprennent la microscopie optique utilisant diverses colorations, y compris les colorations de Gram (les microsporidiaspores sont Gram-positives et se colorent en violet foncé et deviennent facilement visibles au microscope), les colorations trichromes modifiées (par exemple le bleu trichrome), les colorations Warthin-Starrysilver, le Giemsa et les agents chimio-fluorescents comme le Calcoflur. E. bieneusi mesure entre 0,8 et 1,5 µm tandis que B. algerae, Encephalitozoon spp, V.corneae et Nosema spp. mesurent 1,5 à 4 µm au microscope. Les tests d’immunofluorescence (IFA) et les techniques moléculaires sont des méthodes émergentes pour le diagnostic.

Traitement, thérapie et prise en charge

Le traitement par l’albendazole est le plus courant pour toutes les espèces et est associé à la Fumagilline topique pour les infections oculaires (voir tableau des principaux traitements médicamenteux ci-dessous).Cependant, la plupart des traitements médicamenteux n’éradiquent pas complètement les parasites. De nouveaux médicaments plus efficaces contre la microsporidiose sont encore découverts et testés. Par exemple, le NikkomycinZ (NIK-Z), un médicament qui inhibe la synthèse de la chitine, s’est révélé efficace contre un grand nombre de pathogènes fongiques. Il s’est avéré efficace dans les tests de laboratoire sur les espèces d’Encephalitozoon, mais n’a pas encore été testé in vivo.

Une prise en charge complémentaire de la maladie est souvent nécessaire. En général, les symptômes doivent être traités si possible. Les patients souffrant de diarrhée chronique ou sévère doivent veiller à reconstituer régulièrement les électrolytes et les liquides et à maintenir les apports nutritionnels.

.

Catégorie de médicament

Médicament

Traitement de

.

Dose

Précautions

Anthelmintiques

Albendazole

Gastro, infections musculaires, disséminées et oculaires.

400mg PO bid pendant 2-4 semaines

Aviter la grossesse

Antibiotiques

Fumagilline – Topique

.

Oral

Kératoconjonctivite et lésions oculaires (Encephalitozoon spp. B. algarae, E. hellum, E. cuniculi, V. corneae)

E. bieneusi

3 mg/ml gouttes 1 semaine usage topique + prise en charge

.

Inconnu

Non approuvé par la FDA pour la microsporidiose.

Thrombocytopénie

Antiprotozoaires

Métronidazole

E. Bieneusi et autres.

500mg PO bid pendant 2 semaines.

Immunomodulateur

Thalidomide

.

Diarrhée lorsque les autres médicaments ont échoué

Inconnu

Toxique, seulement en dernier recours.

Malformations congénitales graves ; éviter la grossesse.

Epidémiologie

Comme nous l’avons mentionné, les microsporidies sont extrêmement répandues. Elles infectent presque tous les organismes sur terre, des abeilles à miel et des vers à soie aux mammifères et aux oiseaux. On sait relativement peu de choses sur l’épidémiologie des microsporidies, car les voies de transmission et d’infection ne sont pas encore très claires. Bien que des microsporidies actives aient été trouvées dans des sources d’eau dans les pays développés et en développement, la microsporidiose reste principalement une maladie des patients atteints du VIH et du SIDA. On a signalé que les microsporidies infectent 39 % des patients du SIDA souffrant de diarrhée et 30 % des patients du SIDA atteints de Cryptosporidium. Malgré notre découverte relativement récente de cet agent pathogène, l’infection chez les patients atteints du SIDA est remarquable et le parasite sera d’une importance croissante à l’avenir, car le VIH continue de se propager et davantage de recherches sont entreprises pour comprendre le rôle que jouent les microsporidies dans la santé humaine.

Géographie

Les microsporidies ont une distribution mondiale, touchant à la fois les nations en développement et les nations développées,mais un diagnostic correct reste difficile, en particulier dans les nations en développement. Voici une carte illustrant les quelques pays où la microsporidiose a été formellement documentée.

Carte réalisée par Lily Cheng, 21 mai 2006

Santé publique et stratégies de prévention

Ces dernières années, l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a inscrit les microsporidies sur la liste des candidats aux contaminations de l’EPA (CCL), estimant qu’il s’agit d’un nouvel agent pathogène d’origine hydrique nécessitant une surveillance. La filtration de l’eau reste la meilleure stratégie de prévention disponible. Les techniques de mesure et de filtration des spores de microsporidies restent rudimentaires et sous-développées, bien que la communauté scientifique tente activement de combler cette lacune.

Il n’y a actuellement aucun vaccin disponible ou en cours d’exploration pour l’infection par les microsporidies.

Bien que l’infection par les microsporidies chez l’homme se produise principalement chez les patients dont le système immunitaire est compromis, la poursuite de la propagation du SIDA dans le monde entier augmente notre besoin de comprendre et de gérer les microsporidies dans un avenir proche. Au fur et à mesure que les recherches sur cette classe d’organismes progressent, nous constatons que leur prévalence augmente chez les patients humains. Il s’agit bien d’une maladie infectieuse émergente.

Liens Web utiles

Site Web du CDC sur la microsporidiose

E-Site Web de la médecine sur les microsporidies

Microsporidies par The Microbial Biorealm

Site Web sur les microsporidies. pour les patients atteints du SIDA

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Londres : Academic Press, 1986.

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Dowd, Scot E., Gerba, Charles P.,Pepper, Ian L. « Confirmation of the Human-Pathogenic MicrosporidiaEnterocytozoon bieneusi, Encephalitozoon intestinalis, and Vittaforma corneaein Water. » Microbiologie environnementale appliquée. 1998 64 : 3332-3335

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