The modulatory effect of heme on the response of T lymphocytes and glial cells : and its impact on the pathophysiology of severe malaria

La phase érythrocytaire du cycle de Plasmodium est caractérisée par une hémolyse importante et la libération d’hème chez l’hôte. Grâce à ses activités pro-oxydantes et immunomodulatrices, l’hème contribuerait au dysfonctionnement de la réponse immune observée durant le paludisme grave. Ainsi, ce travail de thèse avait pour but de clarifier le rôle de l’hème sur la réponse des lymphocytes T et des cellules gliales au cours du neuropaludisme et de l’anémie palustre sévère dans des modèles murins de paludisme. De plus, nous avons étendu nos études au paludisme chez des patients infectés par P. falciparum manifestant différents phénotypes cliniques. D‘après nos résultats l’hème diminue la réponse délétère de type 1 des lymphocytes T CD4 et des microglies chez les modèles murins. Alors que cette réponse est essentielle à la clairance du parasite, le prétraitement des souris BALB/c avec l’hème induit une parasitémie plus faible, en comparaison au groupe non traité, qui est également associée à une anémie liée à une dysérythropoïèse. Cependant, l’injection d’hème chez des souris C57BL/6 pendant l’infection les protège du neuropaludisme en diminuant le recrutement des lymphocytes T, la réponse de type M1 des microglies et la production de cytokines pro-inflammatoires dans le cerveau. Par l’étude réalisée dans l’Odisha en Inde nous avons corroboré l’ensemble de ces résultats avec des données cliniques, et montrons que les niveaux plasmatiques d’hème augmentent chez les patients atteints de neuropaludisme et corrèlent positivement avec les cytokines IP-10, IL-10, TNF-alpha et MCP-1. Nous soulignons dans notre étude la complexité de la physiopathologie du paludisme grave.During the erythrocytic phase of the parasite Plasmodium, large amounts of heme are release in circulation. Due to its pro-oxidant, and immunomodulating activities, heme might be responsible for the alterations of the immune response that were reported during severe malaria. Thus, the objectives of this work were to clarify the impact of heme on the response of T lymphocytes and glial cells in rodent models of severe malarial anemia, and cerebral malaria. In addition, we have also looked at the relationship between heme levels and malaria severity in a human cohort of P. falciparum-infected patients manifesting mild and severe malaria. Heme decreased the pro-inflammatory type 1 response of CD4 T lymphocytes and microglia cells in rodent models. Despite the essential role of this response for the elimination of the parasite, BALB/c mice that were preconditioned with heme before infection had lower parasitemia compared to the untreated group. However, heme induced stronger anemia during the infection that was concomitant with alterations in erythropoiesis. In addition, heme injection during infection protected partly C57BL/6 mice from developing cerebral malaria by preventing T cell recruitment to the brain, the M1 response of microglia cells, and the production of pro-inflammatory cytokines by brain cells. Interestingly, we show from our field study in Odisha, India, that plasma heme levels increased with the severity of malaria, and more specifically during cerebral malaria, and correlated positively with the plasma levels of four cytokines: IP-10, IL-10, TNF-alpha and MCP-1. Herein we underscore the complexity of the pathophysiology of severe malaria