Soutenance de thèse de FRANCIS FOGUIM TSOMBENG

La dihydroartémisinine-pipéraquine (DHA-PPQ) fait actuellement partie des combinaisons thérapeutiques à base d'artémisinine (ACT) recommandées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) pour le traitement en première intention du paludisme simple. Elle est souvent décrite comme l’un des ACT les plus efficaces recommandés. Selon de récentes études menées en Asie du Sud-Est, l'échec et la résistance de la DHA-PPQ sont en augmentation. Les mutations du gène K13 ont été identifiées comme le support moléculaire de la résistance à l'artémisinine et sont maintenant utilisées dans le études épidémiologique de la résistance. Mais pour ce qui concerne la pipéraquine (PPQ), son mécanisme de résistance n’est pas encore complètement élucidé. Des hypothèses sur ce mécanisme ont été suggérées, par exemple, les gènes de multi-résistance comme pfmdr et le gène de résistance à la chloroquine pfcrt étaient suspectés d'être associés à une résistance à la PPQ. Mais leur implication n'est toujours pas claire. Dans des études récentes, des mutations du gène de l'exonucléase et une amplification du nombre de copies du gène de la plasmepsine II (pfpm2) au Cambodge ont été décrites comme des marqueurs de résistance à la PPQ. Mais pfpm2 en plusieurs copies a également été trouvé en Afrique où les échecs DHA-PPQ sont rares et la résistance à la PPQ n’a pas encore été décrite. De plus, les rares cas d'échecs aux traitements à base de la PPQ décrits en Afrique n'étaient pas associés à une amplification du gène pfpm2. Ces observations suggèrent que d'autres marqueurs pourraient être impliqués. Une bonne compréhension des mécanismes impliqués dans la résistance à la PPQ est nécessaire pour protéger l'efficacité du DHA-PPQ. Dans ce rapport de thèse, nous avons présenté dans la première partie une revue d’opinion sur l’efficacité de l’artémisinine et du PPQ et leurs marqueurs moléculaires en Asie du Sud-Est et en Afrique. Nous avons discuté des différences observées sur l'implication de pfpm2 sur la susceptibilité à la PPQ en Afrique et en Asie du Sud-Est. Dans la deuxième partie, nous avons fait un screening moléculaire des gènes pfact, pfugt, pfcarl, pfpm2 et pfcrt sur des isolats africains de P. falciparum afin de rechercher une association entre les polymorphismes ou la variation du nombre de copies et la sensibilité à la PPQ et à d'autres médicaments antipaludiques. Nous n'avons trouvé aucune mutation sur les gènes pfact, et pfugt, et aucun isolat ne portait le gène pfpm2 en plusieurs copies. Cependant, nous avons décrit une mutation sur le gène pfcrt la mutation I356T auparavant rarement décrite, sur 54,74% des isolats de différents pays. Mais cette mutation semble ne pas être associée à une diminution de sensibilité in-vitro des parasites à la PPQ, mais associée à une sensibilité à la quinine et à la méfloquine. Sur le gène pfcarl, nous rapportons également la mutation K734M sur des isolats africains qui ne n’était pas aussi associée à la sensibilité des parasites à la PPQ et aux autres médicaments antipaludiques. Dans la troisième partie, une expérience de culture de la souche de référence P. falciparum W2 et d'un isolât de terrain de P. falciparum obtenu d’un échantillon de patient en provenance du Cameroun que nous avons soumis à la pression de la PPQ afin d’induire la résistance in-vitro. Nous avons pu générer des parasites avec une sensibilité in-vitro réduite à la PPQ. Mais, ces parasites présentaient des pourcentage de survie très faibles au test de survie à la PPQ. Au terme de cette thèse, nous notons que rôle des gènes pfpm2 et pfcrt en Afrique semblent être différents de ce qui est observé ailleurs. Le mécanisme moléculaire de résistance à la PPQ nécessite une compréhension complète afin de protéger le déploiement de la DHA-PPQ de l’émergence de la résistance sur le continent.

Dihydroartemisinin-piperaquine (DHA-PPQ) is currently one of the artemisinin-based combination therapies (ACTs) currently recommended by the World Health Organization (WHO) for the first-line treatment of uncomplicated falciparum malaria. Based on its efficacy, it is often described as the most effective recommended ACTs. According to recent reports from Southeast-Asia, DHA-PPQ failure and resistance are increasing. Mutations in the K13 gene were identified as the molecular basis of artemisinin resistance and are now used in molecular epidemiology screening of resistance. But for piperaquine (PPQ), its resistance mechanism remained not fully understood. Hypotheses were suggested to elucidate its resistance mechanism. For instance, multi-drug resistance genes pfmdr and the chloroquine resistance gene pfcrt were suspected to be associated with PPQ resistance. But their implication is still unclear. In recent studies, mutations in the exonuclease gene and amplification of plasmepsin 2 copy gene (pfpm2) in Cambodia were described as surrogate markers for PPQ resistance. But the later has been also found in Africa where DHA-PPQ failures are rare and PPQ resistance has not been described yet. Additionally, the rare cases of PPQ-based treatment failures that were described in Africa, were not associated with amplification of pfpm2 gene. These observations suggest other makers may be involved. A clear understanding of the mechanisms involved in PPQ resistance is necessary to protect DHA-PPQ efficacy. In this thesis, we provided in the first part an opinion review of artemisinin and PPQ efficacy and their molecular markers in Southeast Asia and Africa. We discussed differences observed on pfpm2 implication on PPQ susceptibility in Africa and in Southeast Asia. In the second part, a molecular screening of African P. falciparum isolates for pfact, pfugt pfcarl, pfpm2 and pfcrt genes were performed to search for association between polymorphisms or copy number variation and PPQ and other antimalarial drugs susceptibility. From this screening, we did not find any mutation on pfact, pfugt and no amplified copy number on the gene pfpm2. However we described a previously rare pfcrt mutation (I356T) on 54.74% of African isolates from different countries, which seems not to be associated with parasites reduced susceptibility to PPQ, but associated to quinine and mefloquine susceptibility. On pfcarl gene, we also report the mutation K734M on African isolates which was to not associated with PPQ and standard antimalarial drugs susceptibility. In the third part, an experiment for culture of the reference strain P. falciparum W2 and a field P. falciparum isolate from Cameroon under PPQ exposure were implemented to induce in-vitro resistance. We were able to generate parasites with in-vitro reduced susceptibility to PPQ. However these parasites exhibited very low survival percentage from piperaquine survival assay. To sum up, we note that the role of the pfpm2 and pfcrt genes in Africa appear to be different from what is observed elsewhere. The molecular mechanism of resistance to PPQ requires a comprehensive understanding to protect DHA-PPQ deployment from the emergence of resistance in Africa.