Investigation of the biological parameters of antimonial resistance in a natural experimental lifecycle of a Leishmania major zoonotic cutaneous leishmaniasis model

La leishmaniose cutanée zoonotique (LCZ) d’Algérie est une maladie négligée causée par le parasite Leishmania (L.) major MON-25 sauvage (WT), et transmise de l’animal à l’Homme par la piqûre d’un insecte vecteur compétent : Phlebotomus (Ph.) papatasi, lors d’un repas de sang pris sur le rongeur Meriones (M.) shawi, un réservoir naturel de la maladie. La LCZ constitue un problème majeur pour la santé publique de par l’augmentation alarmante du nombre d'isolats cliniques résistants de L. major apparus après des cas d’échecs thérapeutiques au Glucantime®. Le présent travail consiste à : 1) Mettre en place un élevage de mérions et de phlébotomes à partir d’individus capturés en zone d’endémie, 2) Sélectionner par pression médicamenteuse in vitro, des souches résistantes aux antimoniés trivalents (SbIII-R) et en étudier les caractéristiques phénotypiques in vitro et in vivo avant et après passage chez le réservoir et le vecteur. 3) Étudier les marqueurs moléculaires cibles de la chimiorésistance de Leishmania, et analyser leur variation sous la pression exercée par le changement d’hôtes. Les résultats de cette étude ont révélé que le rongeur M. shawi joue un rôle potentiellement mineur dans la transmission de parasites chimiorésistants, contrairement au vecteur compétent Ph. papatasi, qui véhicule des formes métacycliques infectantes chimiorésistantes. Par ailleurs, la sélection expérimentale in vitro, de parasites SbIII-résistants sans maintien de la résistance in vivo réduit le fitness et la virulence des parasites aussi bien chez le rongeur et le vecteur, qu’en culture in vitro. Enfin, sans maintien d’une pression médicamenteuse chez l’animal, il ne se produit aucune variation dans l’amplification des gènes des transporteurs membranaires, alors que la voie de détoxification semble être essentielle à la survie et à la persistance du parasite SbIII-R dans l’organisme de l’hôte. Ceci ouvre un grand champ de perspectives pour la compréhension de la chimiorésistance comme : i) L’étude de la réponse immunitaire associée à la chimiorésistance au SbIII chez le réservoir M. shawi, ii) L’analyse des gènes impliqués dans le développement des parasites chimiorésistants dans un cycle complet de L. major, iii) Le séquençage du génome entier de Leishmania WT et SbIII-R isolés après passage chez l’animal réseroir et après passage chez l'insecte vecteur.Algerian zoonotic cutaneous leishmaniasis (ZCL) is a neglected disease; caused by Leishmania (L.) major MON-25 parasite, and transmitted from animals to humans by the bite of a competent insect vector: Phlebotomus (Ph.) papatasi, after a blood-meal on the rodent Meriones (M.) shawi, a natural reservoir for the disease. LCZ is a major problem for public health due to the alarming increase in the number of resistant clinical isolates of L. major which have appeared after cases of therapeutical failure to Glucantime®. The present work consists in: i) Setting up a successful breeding of Meriones and sandflies from individuals captured in endemic areas, ii) Selecting by in vitro drug pressure, Leishmania strains resistant to trivalent antimonials (SbIII-R) in order to study in vitro and in vivo the phenotypic characteristics of resistant parasites before and after passage through the reservoir and the vector. iii) Studying targeted drug-resistance markers in Leishmania, and analyzing markers variation under the pressure exerted by the hosts changing. The results of this study revealed that M. shawi could potentially play a minor role in the transmission of drug-resistant parasites, unlike the vector Ph. papatasi, which carries resistant infectious metacyclic forms. Furthermore, the in vitro experimental selection of SbIII-resistant parasites without maintaining in vivo drug pressure reduces the parasites fitness and virulence both in rodents and vectors, as well as in vitro culture. Finally, without maintaining drug pressure in animals, there is no variation in copy number of membrane transporter genes, while the detoxification pathway seems to be essential for the survival and persistence of the SbIII-R parasite in its host. This opens up a large field of perspectives for the understanding of drug resistance such as: i) The study of the immune response associated with drug resistance to SbIII in M. shawi reservoir, ii) The analysis of genes involved in the development of drug resistant parasites in a complete life cycle of L. major, iii) The sequencing of the entire Leishmania genome on wild-type and SbIII-R samples recovered after passage through animals and after passage through the vector