Variation transcriptionnelle de Babesia gibsoni (isolat de Wuhan) entre des cultures in vivo et in vitro au stade sanguin

Parasites & Vecteurs volume 16, Numéro d'article : 268 (2023) Citer cet article

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Babesia gibsoni, l'agent causal de la babésiose canine, appartient au phylum Apicomplexa. Le développement de la technologie de culture in vitro a fait progresser la recherche dans divers types d’études omiques, notamment l’analyse transcriptomique de Plasmodium spp. entre les environnements in vitro et in vivo, ce qui a conduit à l'observation d'antigènes diagnostiques et au développement de vaccins. Néanmoins, aucune information sur Babesia spp. pourraient être obtenus à cet égard, ce qui entrave grandement la compréhension plus approfondie de la croissance et du développement des parasites au stade sanguin.

Dans cette étude, des changements considérables dans la morphologie et le pouvoir infectieux de B. gibsoni (isolat de Wuhan) cultivés in vitro en continu ont été observés par rapport aux parasites in vivo. Sur la base de ces changements, B. gibsoni (isolat de Wuhan) a été collecté à partir de cultures in vivo et in vitro, suivi d'une extraction d'ARN total et d'un séquençage du transcriptome Illumina. Les gènes acquis différentiellement exprimés (DEG) ont été validés par qRT-PCR, puis fonctionnellement annotés via plusieurs bases de données. Le gène présentant la plus grande régulation positive après culture in vitro a été cloné à partir du génome de B. gibsoni (isolat de Wuhan) et caractérisé par Western blot et test d'immunofluorescence indirecte pour détecter la forme native et la localisation cellulaire.

Grâce à la culture en laboratoire, de multiples formes de parasites ont été observées et le pouvoir infectieux des parasites cultivés in vitro chez les chiens s'est avéré plus faible. Sur la base de ces changements, le séquençage du transcriptome d'Illumina a été effectué, montrant que 377 unigènes étaient régulés positivement et 334 unigènes étaient régulés négativement. Notamment, une famille de facteurs de transcription AP2, essentiels à tous les stades de développement des parasites, a été criblée et les changements transcriptionnels chez ces membres de la famille ont été testés. Ainsi, le nouveau gène du facteur de transcription AP2 (BgAP2-M) présentant l’expression régulée positivement la plus élevée après adaptation in vitro a été sélectionné. Ce gène comprend un cadre de lecture ouvert (ORF) de 1989 paires de bases codant pour une protéine complète de 662 acides aminés. BgAP2-M contient un domaine AP2 et un domaine conservé ACDC, qui pourraient être impliqués dans la biologie nucléaire des parasites. Les anticorps polyclonaux préparés contre les peptides BgAP2-M ont en outre détecté une taille native d'environ 73 kDa et ont été localisés dans les noyaux de B. gibsoni.

Cette étude présente pour la première fois une analyse approfondie du transcriptome de B. gibsoni in vivo et in vitro, contribuant ainsi à une compréhension détaillée des effets des changements environnementaux sur la croissance et le développement des parasites au stade sanguin. De plus, il fournit également une enquête plus approfondie sur les différents membres de la famille des facteurs de transcription ApiAP2 en tant que régulateurs de différents stades de vie chez Babesia spp.

Les espèces de Babesia sont des hémoprotozoaires intraérythrocytaires obligatoires qui sont classés taxonomiquement dans le phylum Apicomplexa, la classe Piroplasmea, l'ordre des Piroplasmida et la famille des Babasidae [1,2,3]. Babesia gibsoni est un parasite hémoprotozoaire qui provoque des symptômes typiques de la babésiose canine tels que l'anémie hémolytique, l'hémoglobinurie, le choc hypotensif et la mort [4,5,6]. Cet organisme est également transmis de manière transovarienne par Haemaphysalis longicornis, qui est largement répandu dans les zones sauvages vallonnées [7,8,9,10].

Des systèmes de culture in vitro en laboratoire ont été établis pour divers parasites apicomplexes, notamment Babesia bovis, B. bigemina, B. gibsoni, B. orientalis, Plasmodium falciparum et P. knowlesi [11,12,13,14,15]. En raison de plusieurs facteurs environnementaux in vitro, notamment des facteurs physiques, nutritionnels et immunologiques, distincts de ceux in vivo, les parasites ont tendance à présenter des changements visibles et significatifs en termes de morphologie, d’infectiosité et de virulence. Par exemple, dans l’isolat de B. gibsoni Oita, une culture in vitro à long terme a abouti à des parasites plus gros et multiformes dans les érythrocytes de l’hôte et à une infectivité parasitaire plus faible chez les chiens (13, 16). Par conséquent, on pense que les changements transcriptionnels plus profonds sont provoquants et significatifs. Cependant, de tels changements dans les gènes affectés par la culture in vitro ont été étudiés chez P. falciparum et P. knowlesi (17, 18, 19, 20). De telles altérations signifient parfois une adaptation des parasites au milieu environnant, produisant une meilleure survie et propagation [21]. Par exemple, certains gènes du stade sexuel (antigène des gamètes 27/25) et d'autres liés à l'invasion et à la croissance au stade asexué (MSP7, DOC2 et CLAMP) ont été identifiés avec des variations de transcription relativement importantes car ils sont beaucoup moins susceptibles d'être transmis. à de nouveaux moustiques vecteurs et plus susceptibles d’envahir les érythrocytes de l’hôte dans des environnements in vitro (17, 19). Notamment, divers facteurs de transcription ApiAP2 ont également subi un certain degré de changement transcriptionnel. Cette famille de protéines, avec un à trois domaines de liaison à l'ADN, a été déterminée comme étant la plus grande famille de facteurs de transcription chez les organismes apicomplexes et régule avec précision tous les stades de développement des parasites (22, 23). Chez P. falciparum, il a été bien documenté que deux facteurs de transcription AP2, PF3D7_1222600 (PfAP2-G) et PF3D7_1222400 (PfAP2-G4), présentaient des mutations non-sens avec perte de fonction avec des codons d'arrêt prématurés, conduisant à une répression considérable de la transcription génique au cours de la gamétocytogenèse. . Un autre facteur de transcription AP2 (PF3D7_1342900, PfAP2-HS) a été détecté avec trois mutations non-sens, qui résidaient toutes en amont des domaines AP2 prédits et tronquaient la protéine complète. Ces mutations affectées par la transcription dans PfAP2-HS résultent probablement d'une meilleure tolérance aux fluctuations de température dans les environnements in vitro (18). De plus, des études récentes ont observé une augmentation des niveaux de transcription d'un gène AP2 de fonction inconnue (PF3D7_0420300), qui pourrait être impliqué dans la reproduction asexuée [19].