Projet ANR-11-JSV6-0001 – AATTOL : Caractérisation des bases moléculaires de la tolérance à la Trypanosomose Animale Africaine: analyse conjointe des transcriptomes de l'hôte bovin et du parasite
Programme : JCJC - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique (JCJC SVSE 6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Sophie THEVENON (CENTRE DE COOPERATION INTERNATIONALE EN RECHERCHE AGRONOMIQUE POUR LE DEVELOPPEMENT - CIRAD - DEPARTEMENT BIOS)
Partenaires : Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement
Montant : 247000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Etudier et promouvoir la tolérance naturelle des bovins africains à une maladie parasitaireCertaines races bovines d’Afrique de l’Ouest (taurines) ont la capacité naturelle de tolérer une maladie parasitaire, la trypanosomose transmise par les mouches tsé-tsé. Les autres races, taurines européennes ou zébus, meurent de la maladie. Comprendre les mécanismes de la tolérance permettra d’améliorer la lutte contre cette maladie et de promouvoir l’utilisation des ressources génétiques animales locales.
Analyser les mécanismes moléculaires de la trypanotolérance pour contrôler la trypanosomoseLa trypanosomose animale africaine, maladie due à des parasites du sang et transmise par les mouches tsé-tsé, constitue un obstacle majeur au développement de l’élevage des bovins dans les zones humides et subhumides d’Afrique, par les fortes morbidité et mortalité qu’elle occasionne. Seules certaines races bovines locales sont tolérantes à la maladie et restent productives en zone d’endémie ; mais, à cause de leur petite taille, elles sont progressivement croisées avec des zébus ou des races européennes sensibles. Le projet AATTOL a pour objectifs de caractériser les bases moléculaires de la tolérance à cette maladie parasitaire grave, qui affecte les animaux de rente, et d’améliorer les connaissances sur les interactions entre les hôtes et leurs parasites. L’exploitation de la diversité génétique des races bovines pourrait permettre le contrôle de la maladie, et d’associer la « trypanotolérance » et un meilleur niveau de production animale, tout en diminuant le coût de la lutte, les effets négatifs sur l’environnement et la circulation de l’agent pathogène. En outre, la caractérisation des bases moléculaires d’une réponse immunitaire efficace pourrait permettre la mise en place de méthodes de contrôle adaptées, basées sur l’utilisation de nouveaux médicaments ou la mise en place d’un vaccin innovant « anti-maladie », ciblant les molécules clés du parasite. Ces connaissances bénéficieront à l’élevage en Afrique, et aussi, plus généralement, à la compréhension de l’adaptation des animaux aux maladies infectieuses. Cette connaissance intéressera aussi toute la communauté des parasitologues qui travaillent sur la biologie des trypanosomes, qu’ils soient responsables de la lutte contre les trypanosomoses animales ou contre la maladie du sommeil chez l’homme.
Explorer l’expression des gènes pour identifier les bases biologiques de la trypanotoléranceLe protocole global du projet se base sur l’infection expérimentale de bovins de 5 races locales ouest-africaines, qui diffèrent naturellement par leur sensibilité/tolérance à la trypanosomose. L’expérimentation a lieu en milieu contrôlé, au Burkina Faso, dans un pays avec une forte prévalence de la maladie. L’évolution clinique de la maladie est suivie en temps réel, et des prélèvements de sang sont réalisés périodiquement sur les animaux afin de caractériser finement la sensibilité de chaque bovin. A partir des échantillons de sang total, l’expression de l’ensemble des gènes des globules blancs, les cellules impliquées dans la réponse immunitaire contre les parasites, sont analysés grâce aux nouvelles technologies de séquençage à haut débit (RNA-Seq). Ainsi, pour chaque animal, et à différentes dates lors de l’infection, une caractérisation complète des gènes exprimés est réalisée. Pour la première fois, grâce à cette technologie, nous caractériserons également les gènes exprimés par les parasites pour contourner les défenses immunitaires de leur hôte. Ainsi, nous associerons le niveau de tolérance/sensibilité des animaux et les profils d’expression des gènes. Nous mettrons également en relation l’évolution de la maladie avec l’expression des gènes chez les trypanosomes. Les données uniques fournies permettront de déterminer comment le parasite module les niveaux d’expression de ses gènes au cours de l’infection et en fonction de la réponse immunitaire de son hôte. Les animaux infectés sont traités à la fin de l’expérimentation.
Résumé de la soumission : Le projet AATTOL a pour objectif de caractériser les bases moléculaires de la tolérance à une maladie parasitaire majeure affectant les animaux de rente, la trypanosomose.La trypanosomose animale africaine (TAA), maladie vectorielle due à des protozoaires parasites du sang du genre Trypanosoma, constitue un obstacle majeur au développement de l’élevage des bovins dans les zones humides et subhumides d’Afrique, par les fortes morbidité et mortalité qu’elle occasionne. Actuellement, les mesures de contrôle basées sur la lutte anti-vectorielle ou l’utilisation de médicaments trypanocides ne sont pas satisfaisantes et aucun vaccin n’est disponible. Néanmoins, certaines races bovines taurines d’Afrique de l’Ouest ont la capacité de tolérer la maladie : elles contrôlent la multiplication des trypanosomes et les effets pathogènes associés, contrairement aux races taurines européennes et indicines qui meurent généralement de l’infection en l’absence de traitement. Cette aptitude, nommée trypanotolérance, a sans doute évolué sous l’effet de la pression de sélection exercée par les parasites sur les premières populations bovines qui ont colonisé les zones d’enzootie de la maladie.L’exploitation de la part de la variabilité génétique de l’hôte associée à la tolérance à la maladie, par l’élevage d’animaux à la fois tolérants et productifs, pourrait permettre le contrôle de la TAA, tout en diminuant le coût de la lutte, les effets négatifs sur l’environnement et la circulation de l’agent pathogène. En outre, la caractérisation des bases moléculaires d’une immunité efficace, la connaissance précise de la physiopathologie de l’infection, des interactions hôte-pathogène, et l’identification des gènes et des voies physiologiques de l’hôte qui interviennent dans le déterminisme de la tolérance permettraient la mise en place de méthodes de contrôle efficaces basées en particulier sur la découverte et l’utilisation de nouvelles molécules thérapeutiques ou la mise en place d’une stratégie vaccinale innovante ciblant les molécules clés du parasite.Les objectifs de notre projet sont donc d’identifier les bases moléculaires de la tolérance aux trypanosomoses dues à Trypanosoma congolense chez les bovins ouest-africains et d’améliorer les connaissances sur les interactions hôtes-parasites. Nous proposons d’étudier conjointement les transcriptomes de l’hôte et du parasite dans le compartiment sanguin durant une infection expérimentale chez plusieurs races bovines ouest-africaines. La technique que nous avons choisie est la Digital Gene Expression, basée sur l’utilisation du séquençage haut-débit.Les objectifs spécifiques du projet sont : 1) de caractériser le phénotype trypanotolérant lors de l’infection de bovins issus de 5 races différentes : la N’Dama, une race taurine trypanotolérante bien décrite dans la littérature, le Zébu peul, une race indicine trypanosensible bien connue, la Baoulé et la Lagunaire, deux races taurines trypanotolérantes très peu étudiées jusqu’à présent, et la Borgou, une race métisse entre la Baoulé et le Zébu peul, qui pourrait représenter une race à fort potentiel d’amélioration génétique permettant d’associer trypanotolérance et productivité dans l’avenir ;2) d’étudier  les niveaux d’expression des gènes du parasite et des cellules sanguines de l’hôte au cours de l’infection, d’identifier les gènes, les réseaux de gènes et les voies biologiques impliqués dans la trypanotolerance, de proposer des facteurs de virulence du parasite et d’obtenir une vue globale du dialogue entre les cellules de l’hôte et le parasite ;3) et enfin de proposer des gènes candidats potentiellement responsables de la trypanotolérance en combinant les données issues de ce travail avec les données génétiques dont nous disposons, grâce à nos propres travaux et à la littérature.
Résultats : Les premiers résultats marquants portent sur l’évolution clinique de la trypanosomose chez différentes races bovines ouest-africaines.  
Nous constatons des différences remarquables entre les races bovines concernant l’évolution de l’anémie pendant l’infection. Par exemple la race Lagunaire contrôle notablement l’anémie lors de l’infection, contrairement aux Zébu Peul. 
L’analyse des séquences des premières banques RNA-Seq ont donné des résultats prometteurs.  Nous sommes en particulier capables de détecter des séquences d’ARNm des trypanosomes. Toutes les banques seront produites et séquencées d’ici deux à trois mois et l’ensemble des séquences sera disponible pour une analyse globale des transcriptomes de l’hôte et du parasite.
Perspectives : Ces résultats soulignent la valeur des races locales pour comprendre les mécanismes d’adaptation des animaux à une maladie parasitaire et pour étudier finement les interactions entre un hôte et son parasite.  Ceci pourra déboucher sur l’élaboration de nouvelles stratégies thérapeutiques, pour contrôler la trypanosomose animale et peut-être la maladie du sommeil chez l’homme. 
Ce projet montre aussi les traits adaptatifs remarquables et uniques des races locales ouest-africaines. Certaines de ces races sont pourtant menacées de disparition et leur sauvegarde est un enjeu majeur pour les éleveurs et les décideurs.
Publications et brevets : Berthier D, et al, Comparing phenotypic traits related to trypanotolerance in five West African cattle breeds highlightings the value of shorthorn taurine. PLoS One. 2015 May 8;10(5):e0126498. doi: 10.1371/journal.pone.0126498. eCollection 2015.