Soutenance de thèse de Aly KODIO

Le paludisme demeure un problème de santé globale occasionnant chaque année 228 millions de cas et 405 000 décès dont la majorité survient en Afrique. En effet, le microbiote bactérien d’enfants maliens a été associé au risque d’infection par P. falciparum, mais pas au risque de survenue d’un accès palustre. L’objectif a été d’évaluer l’influence de la structure des communautés bactériennes et fongiques intestinales, sur le risque d’infection à Plasmodium falciparum et d’accès palustre dans une cohorte d’enfants maliens. Pour cela nous avons suivi 300 enfants en bonne santé, âgés de 0 à 15 ans, durant 16 mois, à Bandiagara (Mali). Le microbiote bactérien et fongique a été caractérisé par metabarcoding Illumina MiSeq® 16S, ITS1 et ITS2 à partir de selles collectées en début d’étude chez 296 enfants ; sur lesquelles la présence d’entéro-pathogènes eucaryotes communs a été recherchée par qPCR. La parasitémie à Plasmodium a été évaluée par qPCR à partir de prélèvements mensuels de sang capillaire conservés sur du papier-buvard ; la survenue d’accès palustre clinique a été documentée par de la fièvre associée à une goutte épaisse positive. Les 300 enfants avaient un âge médian de 8 [7-8] ans et 47% étaient des garçons. Nous avons documenté 168 accès palustres simples chez 107 (35,7%) et 190 épisodes de parasitémie asymptomatique à Plasmodium sp. dont 186 à P. falciparum, 3 à P. ovale et 1 à P. malariae. Sur les 296 enfants, 84 (28,4 %) ont présenté au moins un épisode de parasitémie à Plasmodium sp., dont 82 (27,7 %) à P. falciparum et 2 à P. ovale. Les entéro-pathogènes eucaryotes les plus fréquents ont été Blastocystis sp. 147 (49,7 %), suivi de Giardia lamblia 87 (29,0 %). La fréquence des helminthes était faible avec 3 (1%) Trichuris trichiura et 1 (0,3%) Schistosoma mansoni. Nous avons observé que le risque de présenter au moins un accès palustre et celui de présenter au moins un épisode de parasitémie à Plasmodium était significativement plus élevé chez les enfants de plus de 5 ans. Les enfants présentant au moins un accès palustre avaient une richesse en bactéries (OTU) plus élevée que ceux n’ayant jamais été testés positifs. La même association a été observée avec la parasitémie à P. falciparum. De plus, la structure des communautés bactériennes intestinales des enfants ayant présenté au moins un accès palustre était significativement différente que ce n’ayant fait aucun accès palustre pendant le suivi. Ceci était également observé avec la parasitémie à P. falciparum. Le risque d’accès palustre était associé à une augmentation relative de l’abondance des Peptostreptococcaceae, Bifidobacterium faecale, Bifidobacterium longum subsp. suillum, Weissela confusa, Dorea longicatena, Dorea timonensis et Streptococcus timonensis. Le risque de parasitémie à P. falciparum était associé à la prédominance des Proteobacteria ; alors que les Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae, Eggerthellaceae et Veillonellaceae étaient relativement moins abondants. Les communautés fongiques étaient homogènes, en termes de diversité, richesse et structure, indépendamment des phénotypes palustres. Parmi les facteurs influençant les communautés bactériennes intestinales, la colonisation par Blastocystis sp. était associée à une plus grande diversité et l’absence de bactéries habituellement pathogènes. En conclusion, certaines espèces bactériennes et fongiques du microbiote intestinal ont été associées à une susceptibilité ou une résistance à l’infection et à la survenue d’un accès palustre par P. falciparum. Ces résultats prometteurs nécessitent d’être reproduits dans des populations distinctes, dans le but de déterminer quelles interventions, ciblant le microbiote intestinal des populations vivant en zone d’endémie palustre, seraient utiles pour réduire le risque de paludisme. Mots-clés : Paludisme, Plasmodium falciparum, parasitémie, accès palustre, microbiote intestinal, métagénomique, bactéries, champignons, étude de cohorte, Pays Dogon, Mali.

Malaria remains a global health problem causing 228 million cases and 405,000 deaths each year, the majority of which occur in Africa. Host and parasite genetic factors have been associated with heterogeneous immune and clinical responses to malaria. Yet recently, it has been shown that the gut microbiome controls P. falciparum infections. Indeed, the bacterial microbiota of Malian children has been associated with the risk of P. falciparum infection, but not with the risk of a malaria attack. Our work aimed to evaluate the influence of both bacterial and fungal intestinal community structure on the risk of P. falciparum parasitemia and malaria attack in a cohort of Malian children. In this aim, we followed 300 healthy children, aged 0 to 15 years, for 16 months in Bandiagara (Mali). The bacterial and fungal gut microbiota was characterized by Illumina MiSeqTM 16S, ITS1, and ITS2 metabarcoding from stools collected at the beginning of the study from 296 children; on which the presence of common eukaryotic enteropathogens was assessed by qPCR. Plasmodium parasitemia was assessed monthly by qPCR on capillary-blood samples stored on blotting paper; the occurrence of clinical malaria attacks was documented by fever associated with a positive thick blood film. The 300 children had a median age of 8 (IQR [7-8]) years and 47% were boys. We documented 168 uncomplicated malaria attacks in 107 (35.7%) and 190 episodes of Plasmodium sp. parasitemia, including 186 with P. falciparum, 3 with P. ovale and 1 with P. malariae. Of the 296 children whose microbiota had been characterized, 84 (28.4%) developed at least one Plasmodium sp. parasitemia episode, including 82 (27.7%) with P. falciparum and 2 with P. ovale. Among the eukaryotic enteropathogens tested, the most common was Blastocystis sp. 147 (49.7%), followed by Giardia lamblia 87 (29.0%). The frequency of helminthiasis was low, with 3 (1%) children infected with Trichuris trichiura and 1 (0.3%) infected with Schistosoma mansoni. We observed that the risk of developing at least one malaria attack and the risk of having at least one malaria attack was significantly higher in children older than 5 years. Children who presented with at least one malaria attack had a higher bacterial richness than those who never tested positive. The same association was observed in those who presented at least one P. falciparum parasitemia episode. In addition, the gut bacterial community structure of children who had at least one malaria attack differed significantly from those who had no malaria attack during the follow-up. This was also observed with P. falciparum parasitemia. The risk of malaria was associated with a relative increase in the abundance of Peptostreptococcaceae, Bifidobacterium faecale, Bifidobacterium longum subsp. suillum, Weissela confusa, Dorea longicatena, Dorea timonensis and Streptococcus timonensis. The risk of P. falciparum parasitemia was associated with the predominance of Proteobacteria; whereas Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae, Eggerthellaceae and Veillonellaceae were relatively less abundant. The fungal communities were homogeneous in terms of diversity, richness and structure, independent of malaria phenotypes. Among the factors influencing intestinal bacterial communities, colonization by Blastocystis sp. was associated with greater diversity and absence of usually pathogenic bacteria. In conclusion, distinct bacterial and fungal species of the intestinal microbiota have been associated with the susceptibility or resistance to P. falciparum parasitemia and malaria attacks. These promising results need to be replicated in distinct populations, with the aim of determining which interventions, targeting the intestinal microbiota of populations living in malaria-endemic areas, might be useful to reduce malaria risk. Keywords: Malaria, Plasmodium falciparum, parasitemia, malaria attack, gut microbiota, metagenomics, bacteria, fungi, cohort study, Dogon country, Mali.