Les programmes et outils d’élimination du paludisme sont axés sur l’élimination des principaux parasites du paludisme P. falciparum et P. vivaxmais d’autres espèces de parasites du paludisme telles que P. malariae sont co-transmis dans les régions d’endémie palustre et méritent qu’on s’y attarde pour parvenir à leur élimination. Comme la connaissance de la diversité et de l’effet des outils d’élimination sur ces espèces mineures n’a pas eu beaucoup d’attention académique ou de santé publique, cette étude a profité du Pathogen Diversity Network Africa (PDNA), pour rassembler un petit mais le plus large ensemble d’échantillons de P. malariae isolats dans sept pays africains et un d’Asie, décrivant la structure de la population, la grande diversité génétique, la richesse génotypique et l’uniformité des espèces de parasites du paludisme.
Un niveau élevé de diversité génétique est essentiel pour la survie à long terme des populations, et l’étendue de la variation détermine la capacité de l’espèce à s’adapter aux défis environnementaux imposés par la nature ou les interventions de contrôle. La grande diversité dans P. malariae trouvées ici sont similaires à celles précédemment signalées au Kenya et au Malawi2,3, malgré le nombre variable et restreint d’échantillons analysés dans certains pays. L’intensité de la transmission du paludisme et l’historique des interventions varient selon les différents pays représentés dans cette étude et pourraient avoir affecté les résultats. Une transmission élevée entraîne de fréquentes recombinaisons hétérologues du parasite dans le moustique vecteur, rompant le déséquilibre de liaison entre les loci variables et augmentant la diversité génétique au sein des populations. En général, la probabilité de croisement dans les populations de parasites varie d’un gradient de transmission du paludisme élevé à faible dans les directions ouest, centrale et est en Afrique subsaharienne20. Malgré cela, l’hétérozygotie était élevée et la distance génétique était faible entre les isolats malgré les différences d’intensité de transmission du paludisme, à l’exception des trois isolats du Cameroun. La faible distance génétique observée dans cette étude nécessite une validation supplémentaire puisqu’il n’y a pas d’études sur P. malariae pour une comparaison directe. Cependant, les résultats obtenus sont cohérents avec une récente P. falciparum étudier au Nigéria21 cependant en contraste frappant avec une étude plus ancienne au Sénégal22, suggérant des niveaux relativement élevés de panmixie dans les populations actuellement échantillonnées malgré les différents schémas de transmission. En effet, les génotypes multi-locus étaient rares dans toutes les populations, une indication de recombinaison et d’absence d’expansion clonale observée dans certains P. falciparum populations à transmission faible ou saisonnière du paludisme23.
La promotion récurrente du flux génétique entre les populations de parasites à travers les pays via la migration humaine ou vectorielle, pourrait avoir conduit à un manque de différenciation selon l’origine géographique3. Cela était évident dans les faibles indices de différenciation des microsatellites entre les pays, bien que le petit nombre d’isolats par population de pays limite la précision des indices déduits. Il est également possible que le flux de gènes n’explique pas à lui seul la grande diversité génétique ou l’absence de différenciation géographique observée dans P. malariaed’autres facteurs tels que l’absence d’événement de goulot d’étranglement ou d’intervention pour réduire la diversité locale pourraient également être pris en compte.
L’analyse de la structure de la population avec des locus microsatellites neutres (c’est-à-dire des SSR) a identifié cinq grappes, chacune avec des isolats de différents pays. Ceci est une indication supplémentaire de la variabilité intrapopulation élevée de ces marqueurs et de l’absence de sélection spécifique à la population de ces loci qui peut conduire à la différenciation de la population. Cette structure n’est pas cohérente avec l’isolement par la distance vu pour P. falciparum, où des grappes génétiques peuvent être attribuées à des populations géographiques dans les régions d’Afrique occidentale, centrale et orientale. Comme P. malariae survient principalement sous forme de co-infections avec P. falciparum, les moteurs d’une telle sous-structure indépendante peuvent donc être différents, ou il est possible que cela ait été établi par un événement antérieur précédant toute dérive démographique due à la démographie ou à l’isolement. En utilisant le modèle de mélange dans STRUCTURE, un optimum de trois grappes ancestrales a été déterminé et cela a également montré tous les isolats avec des composants de chaque ascendance, quel que soit le pays d’origine. STRUCTURE implémente un algorithme bayésien pour identifier les groupes d’individus à Hardy-Weinberg et l’équilibre de liaison. Cependant, il a été démontré que sa robustesse était affectée par de petites tailles d’échantillons inégales entre les sous-populations et/ou les niveaux hiérarchiques de la structure de la population.24,25.
Les données SNP de certains P. malariae orthologues de P. falciparum les gènes de résistance aux médicaments ont également regroupé les isolats en 5 sous-populations, bien que seulement 3 groupes moins distincts aient été retenus après des processus de filtration rigoureux, et l’appartenance aux sous-groupes ne se chevauchait pas entièrement avec celles déterminées par les microsatellites. La distribution entre le SNP et la distance microsatellite différait, avec des distances plus larges entre un plus petit nombre d’isolats utilisant les données SSR. Ceci est attendu car les SSR sont multi-alléliques, probablement neutres et plus susceptibles de différer entre les paires d’isolats. Ainsi, une enquête plus approfondie sur les moteurs possibles de la différenciation des populations de cette espèce de parasite permettra d’améliorer la compréhension de sa complexité, en particulier en ce qui concerne les stratégies de contrôle et d’élimination. Bien qu’il semble que la plupart des infections aient des génomes mixtes (polygénomiques) comme l’indiquent Fws, cela a été affecté par les canalisations de débruitage et de filtration utilisées pour l’analyse. Ainsi, une enquête plus approfondie utilisant une taille d’échantillon appropriée sera nécessaire pour clarifier s’il existe une co-transmission de différents clones et une possibilité accrue de recombinaison pour cette espèce de Plasmodium. Il est important de noter un niveau élevé de complexité de l’infection, étant donné qu’il s’agit de l’un des indices permettant de surveiller l’effet des interventions. Contrairement à P. falciparum, la complexité ne semble pas être plus élevée dans les contextes de transmission relativement élevée du paludisme et peut faire partie de la biologie unique de cette espèce qui nécessite des recherches plus approfondies. À mesure que les médicaments et autres interventions réduisent les populations, la sélection et les changements de complexité doivent être surveillés pour l’espèce.
Les drogues ont été une force sélective majeure sur P. falciparum, avec une résistance associée à des mutations dans plusieurs gènes et des signatures de sélection positive à travers les génomes. Nous avons identifié 20 P. malariae mutations dans les gènes orthologues de résistance aux médicaments en combinant différents algorithmes d’alignement de séquences et d’appel de variantes. Ces variantes putatives n’ont pas été décrites dans les précédentes analyses ciblées ou génomiques, probablement en raison de différences dans les isolats utilisés ou les méthodes appliquées. Ici, nous n’avons retenu que des variantes de haute qualité prises en charge par des combinaisons de deux algorithmes de mappage et de deux algorithmes d’appel SNP. La plupart des variantes candidates étaient synonymes, mais il y avait plusieurs SNP non synonymes sur sept gènes, en particulier dans Pmcytbà qui P. falciparum résistance d’entraînement orthologue contre l’atovaquone. L’atovaquone fait partie des quinoléines, auxquelles la résistance dans P. falciparum ont été associés à des mutations du gène de multirésistance (Pfmdr1), transporteur de résistance à la chloroquine (Pfcrt) et un transporteur d’acides aminés (Pfaat1). La plupart des LD observées avec l’ensemble de données non filtré n’étaient pas reproductibles avec l’ensemble de données débruité et filtré, à l’exception de la LD observée dans les SNP du gène mitochondrial, soit en raison d’une ascendance commune, soit de la sélection d’un haplotype dominant par des médicaments ou d’autres facteurs. Des variantes candidates supplémentaires ont été observées dans Pmdhfr et Pmdhps, orthologues de la résistance aux antifolates chez P. falciparum. Les antipaludéens antifoliques, la sulfadoxine-pyriméthamine, sont encore largement utilisés pour la chimioprévention contre le paludisme pendant la grossesse et en association avec l’amodiaquine pour la chimioprévention du paludisme saisonnier en Afrique de l’Ouest. Ceux-ci pourraient être sélectionnés ensemble pour les variantes identifiées. Alors que les SNP non synonymes rapportés ici se sont produits à de faibles fréquences, une vérification, une caractérisation et une association plus poussées de ces SNP nécessiteront une surveillance génomique accrue et des études d’association phénotypique à partir de tests d’efficacité thérapeutique in vivo et ex vivo.
Une limite de cette étude, qui justifie une interprétation prudente des résultats, est le petit nombre d’échantillons analysés dans les différents pays et le manque de données bio et cliniques des échantillons. Des études de population plus larges pour P. malariae avec des données épidémiologiques ou cliniques appropriées sont nécessaires pour valider les résultats d’études plus petites, comme indiqué ici. Une autre limitation est l’utilisation de pipelines bioinformatiques standard conçus pour P. falciparum. Bien que ceux-ci puissent être acceptables pour une analyse préliminaire, les pipelines personnalisés qui prennent en compte les éventuelles erreurs d’amplification et de séquençage peuvent être préférables pour P. malariae, notamment en raison de la rareté des données de population avec des variantes confirmées de haute qualité de cette espèce de parasite. Les différents types d’échantillons analysés pourraient également être une limite à cette étude, les échantillons de taches de sang séché étaient plus susceptibles de produire des résultats de mauvaise qualité, probablement en raison de la faible prévalence et de la faible densité parasitaire des espèces autres que falciparum. Par conséquent, le prélèvement de sang veineux et des techniques moléculaires plus robustes qui en tiennent compte seront bénéfiques dans la future surveillance moléculaire de P. malariae.
La campagne actuelle d’élimination du paludisme nécessite des stratégies innovantes pour cibler tous les parasites du paludisme. Une approche peut consister à intégrer la surveillance génomique de tous Plasmodium espèces dans les programmes de contrôle et d’élimination du paludisme en Afrique subsaharienne, en tirant les leçons de l’expérience de la COVID-19, pour affiner les approches à mesure que de nouvelles variantes sont identifiées et surveillées. Cette étude a établi la pertinence de ceci dans P. malariae.
