Immunit

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Immunité et Physiopathologie du Paludisme

• Professeur Ermanno CANDOLFI
• candolfi_at_unistra.fr

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• L'infection n'aboutit pas forcément à la maladie
  et la maladie n'est pas forcément grave le
  devenir de l'infection dépend de toute une série
  de facteurs, y compris la virulence du parasite,
  la génétique et l'immunité de l'hôte.

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Histoire
Antiquité Fièvre des marais 1880 Découverte
du Plasmodium par Alphonse Laveran 1897
Découverte du vecteur, un moustique 1964
Premier cas de résistance à un antimalarique et
apparition de la résistance des moustiques au DDT
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Définition

• Maladie infectieuse humaine
• Fébrile
• Due à des protozoaires
• les Plasmodium
• Transmise (piqûre moustique)

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Globules rouges infectés par Plasmodium
6
Espèces responsables

• Plasmodium falciparum
• Plasmodium vivax
• Plasmodium ovale
• Plasmodium malariae
• Plasmodium knowlesi

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Cycle

• Chez l'être humain cycle asexué
• intra hépatique (exo érythrocytaire)
• intra érythrocytaire

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Cycle
Cycle asexué phase intra hépatique
A sporozoïte B schizonte
B
A
A
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Cycle
Cycle asexué phase intra érythrocytaire
C (et F) mérozoïte D trophozoïte E schizonte
C
F
D
E
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Cycle
Chez le moustique cycle sexué
G gamétocyte A sporozoïte
A
G
G
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Cycle
Plasmodium vivax et ovale
H
A sporozoïte B schizonte H hypnozoïte
B
A
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Données épidémiologiques mondiales

• 300 à 500 millions de cas déclarés
• 1 africain sur 2 / an
• 1 à 2 millions de morts / an
• 1 enfant meurt toutes les 12 secondes de paludisme

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Données nationales

• 8000 cas de paludisme par an en France
• 85 de ces cas sont dus à P. falciparum

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Répartition géographique Plasmodium falciparum
Afrique inter tropicale (Madagascar) Amérique
inter tropicale (Sud) Asie (Asie du Sud-Est, sous
continent indien)
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Répartition géographique Plasmodium vivax
Afrique inter tropicale (Madagascar) Amérique
inter tropicale (Centre et Sud) Asie inter
tropicale
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Répartition géographique Plasmodium ovale
Afrique inter tropicale
17
Répartition géographique Plasmodium malariae
Afrique, Amérique, Asie inter tropicale
18
Transmission du paludisme

• Moustique (vecteur maladie vectorielle)
• Genre Anopheles
• Seule la femelle est hématophage
• Elle pique la nuit

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Anophèle femelle hématophage
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Modalités accessoires de transmission

• Transfusion sanguine
• Transplantation d'organe, greffe de moelle
  osseuse
• Accidents d'exposition au sang
• Toxicomanie intra veineuse
• Fœtale

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Nature du paludisme

• Paludisme d'importation
• Paludisme autochtone (à déclaration obligatoire)
• Paludisme d'aéroport

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Clinique

• Incubation Variable selon les espèces
• P. falciparum 7 à 15 jours ..à 1 an
• P. vivax - P. ovale 15 jours.à 3 ans (vivax)
  et 5 ans (ovale)
• P. malariae 21 jours. à 20 ans

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Clinique des accès simples

• Accès de primo-invasion
• Fréquent
• Embarras gastrique fébrile
• gt Accès à fièvre périodique
• Frissons (violents) (39C) 1h
• Chaleur (fièvre 40-41C) 3-4h
• Sueurs (37C) 2-4h
• Tous les 2 jours (falciparum, vivax, ovale)
• Tous les 3 jours (malariae)

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Evolution naturelle P. falciparum

• accès de primo-invasion ?
• ?
• accès à fièvre périodique ? accès grave
  gtgtdécès
• ?
• paludisme viscéral évolutif ?

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Complications cliniques

• Neuropaludisme
• Paludisme viscéral évolutif
• Fièvre bilieuse hémoglobinurique
• Néphrite quartane

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Neuropaludisme mortel (coma)
27
Thrombose capillaire cérébrale
28
Thrombose capillaire placentaire
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Evolution naturelle des autres espèces
accès de primo-invasion ? accès à fièvre
périodique ? paludisme viscéral évolutif
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Immunité et physiopathologie

• Objectifs
• Savoir les concepts généraux et grandes lignes de
  l'immunité anti-Plasmodium
• Connaître les principaux antigènes plasmodiaux et
  leur rôle
• Connaître le polymorphisme et la variation
  antigénique du Plasmodium
• Connaître les interactions entre la réponse
  immunitaire de lhôte et la physiopathologie de
  la maladie

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1 GRANDES LIGNES DE LA REPONSE IMMUNE
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Acquisition de limmunité en zone dendémie

• Transfert passif de l'immunité maternelle (par le
  biais des IgG transmises à travers le placenta).
• Prémunition (immunité relative)
• Maintenance dune semi-immunité nécessite une
  réinfection fréquente.
• Tolérance clinique
• Perte de la semi-immunité au cours de la
  grossesse ou après un an sans réinfection

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2 PRINCIPAUX ANTIGENES PLASMODIAUX

• Plasmodium eucaryote inférieur
• complexité génétique cinq fois plus grande que
  celle d'une bactérie
• envahit trois types cellulaires différents
  (érythrocyte, hépatocyte et cellule épithéliale
  de l'estomac moyen du moustique)
• survit dans différents environnements hostiles.
• gtstructure antigénique complexe et variable

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(No Transcript)
35

• Les antigènes plasmodiaux sont particulièrement
  bien connus et la séquence génique complète est
  connue pour la plupart des antigènes protéiques.
• Outre la spécificité de stade, les antigènes
  plasmodiaux possèdent une série de
  caractéristiques importantes

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i. Un petit nombre de molécules est exprimé à la
surface des stades d'invasion extracellulaires

• fonctions biologiques cruciales d'adhérence aux
  cellules hôtes qu'elles sont sur le point
  d'envahir
• CSP-1 et SSP2/TRAP des sporozoites (dans les
  hépatocytes),
• MSP-1 et MSP-2 des mérozoites (dans les globules
  rouges)
• Pfs230, Pfs45/48 et Pfs25 à la surface des
  ookinètes (dans le moustique).

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ii) les stades d'invasion sont munis des
organelles caractéristiques des Apicomplexa

• complexe apical avec Rhoptries et Micronèmes
• antigènes immunodominants sont localisés à ce
  niveau c'est le cas d'AMA-1, RAP1/3 et Rhop 1/3,
  EBA-175, Ag512.

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Complexe apical contenant des rhoptries et des
micronèmes
39
(No Transcript)
40
iii) certaines molécules d'origine parasitaire
sont exprimées à la surface de l'érythrocyte

• fonctions biologiques fondamentales
• cytoadhérence à l'endothélium vasculaire,
• l'évasion immunitaire
• le transport trans-membranaire
• Par exemple PfEMP-1, la séquestrine et les
  rifines.

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iv) certaines molécules d'origine parasitaire
sont exprimées à la surface de l'hépatocyte
infecté

• par l'intermédiaire des molécules MHC de classe I
• CSP-1, LSA-1 LSA-2, STARP.

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v) Certains antigènes proviennent de l'intérieur
du parasite

• Ces molécules sont soit excrétées soit libérées
• Extrêmement immunogènes
• Impliquées dans l'immunopathologie.
• HRP-2, pLDH , aldolase

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3 MECANISMES DE L'IMMUNITE

• La réponse immune correspond à
• une série d'évènements complexes,
• impliquant différents mécanismes effecteurs, dont
  l'importance relative peut varier
  considérablement d'une combinaison hôte-parasite
  à une autre.
• Pour mieux comprendre l'immunité antipalustre, il
  est nécessaire d'examiner chacun des mécanismes
  effecteurs.

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3.1 ROLE DES ANTICORPS

• Le rôle protecteur des anticorps a été démontré
  lors d'expériences de transfert passif
  d'immunoglobulines provenant de donneurs adultes
  semi-immuns à des enfants infectés.
• Le passage d'anticorps de type IgG à travers le
  placenta est une autre forme de transfert passif
  d'immunité de la mère immune à son enfant, ce
  transfert assure une protection effective de
  l'enfant pendant les premiers six mois.

45
(No Transcript)
46
CD8 producteurs dIFN-gamma
Foie
Globules rouges (absence de CMH1 et 2)
Ac
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Modes opératoiresdes AC

• blocage de la dispersion des mérozoites
• inhibition de l'invasion
• destruction intracellulaire du parasite
• inhibition ou réversion de la cytoadhérence
• la fécondation peut être bloquée par les
  anticorps
• synergie avec différentes cellules effectrices
  (macrophages et lymphocytes T)
• Mais des souris KO pur FcgR ou de complément
  éliminent aussi les parasites

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3.2 ROLE DES LYMPHOCYTES T

• Les lymphocytes T CD4 et CD8 producteurs
  dIFN-g jouent un rôle crucial dans l'immunité
  contre le paludisme.
• Les souris sans lymphocytes T développent une
  parasitémie fulgurante, rapidement mortelle à P.
  chabaudi et redeviennent capables de contrôler
  leur infection après transfert de lymphocytes T
  CD4.

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Rôle des lymphocytes T dans l'immunité contre la
phase érythrocytaire

• Activation des macrophages et contrôle de la
  production d'anticorps.
• Les anticorps T-indépendants ne jouent qu'un rôle
  minime lors des stades précoces de l'infection et
  seulement dans certains des modèles expérimentaux.

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Th1 versus Th2

• Réponse immune initiale Th1
• Switch vers Th2 dans les phases chroniques
  correspondant à un contrôle de la prolifération
  du parasite par les Ac

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Cellules cytotoxiques CD4 ou CD8 (CTL)

• Aucun rôle dans l'immunité contre les stades
  érythrocytaires.
• Efficace dans stades pré-érythrocytaires
  (hépatiques)

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Cytokines

• IFN-g, IL-1, IL-6, TNF-a, C-Reactive Protéine et
  monoxyde d'azote (NO) sont impliqués dans la
  destruction des parasites dans les formes
  pré-érythrocytaires (réponse Th1)
• IL-10 produite par des cellules T CD4 (CD25-,
  Foxp3-, et CD127-) est anti-inflammatoire et
  assure la persistance du parasite dans le sang
  circulant

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Macrophages.

• Responsable de la splénomégalie par phagocytose
  des parasites, des débris parasitaires (en
  particulier le pigment), des globules rouges
  infectés, mais aussi des globules rouges normaux.
  
• Anticorps opsonisants agissent en synergie.
• Développement de l'immunité par leurs formes
  dendritiques.

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Lymphocytes NK et gamma-delta.

• stimulation par des superantigènes plasmodiaux
• augmentation des cytokines pro-inflammatoires
  (particulièrement IFN-g et TNF-a (Th1)
• Mécanismes précoces de défense contre
  l'infection.

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Chromogranin A a prohormone which generates
several peptides by proteolytic processing
CGA
CGA
Several AMP displayed antimicrobial activities
(antibacterial, antifungal) against various
microorganisms
Metz-Boutigue MH, Kieffer AE, Goumon Y, Aunis D
(2003). Trends Microbiol 11 585-592 Briolat J,
et al. (2005). Cell Mol Life Sci 62 377-385..
56
In vitro action of human Catestatin (P.
falciparum strain 3D7)
MIC 2µM
Akkadar et al., CMLS, 2010
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5.4 AGE-DEPENDANCE ET PREMUNITION

• L'immunité est âge-dépendante et croit avec lâge
• Les infections répétées sont nécessaires, ce qui
  prend souvent quelques années.
• La parasitémie diminue avec lâge
• Atteinte dun état de  prémunition  (immunité
  non stérilisante et protectrice contre le
  paludisme maladie dite relative)

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5.5 IMMUNITE ET CHIMIOTHERAPIE

• Chimioprophylaxie prise régulièrement (comme
  c'est le cas chez les expatriés vivant pendant un
  temps limité en zone d'endémie) empêche le
  développement d'une immunité anti-palustre.
• Chimioprophylaxie de lenfant interrompue, gt
  pas deffet rebond
• Moustiquaire et chimioprophylaxie gt effet
  rebond !!!!
• Synergie entre les effets du médicament et de
  l'immunité.

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6 GENETIQUE DE LA REPONSE IMMUNE

• Groupes ethniques avec une longue association
  avec le paludisme, sont moins susceptibles à
  l'infection et à la maladie
• Famille une étude de groupes familiaux bien
  caractérisés semble impliquer une région du
  chromosome 5 (5q3l-q33) comme étant le locus de
  susceptibilité à l'infection plasmodiale.

60
Invasion et génétique

• P. vivax est restreint aux réticulocytes et aux
  cellules Duffy positives
• Invasion de P. falciparum peut être
  significativement réduite lorsque les globules
  rouges présentent des anomalies de la
  glycophorine (par exemple, le phénotype En(a-) ou
  le phénotype S-s-U-).

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Paludisme et hémoglobinopathies

• Le développement intra-érythrocytaire de P.
  falciparum est réduit ou retardé dans le cas de
  globules rouges présentant certains
  hémoglobinopathies, y compris HbS, HbE, HbF, HbC,
  déficience en G6PD ou b-thalassémie.

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5.7 DIVERSITE ANTIGENIQUE

• spécificité d'espèce
• spécificité de stade
• spécificité de souche

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Polymorphisme génétique

• Considérable..
• Gènes ayant un polymorphisme élevé MSP-1, MSP-2,
  GLURP, Pf 60.1 ou TRAP
• Contribue à la lenteur de limmunisation

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5.8 VARIATION ANTIGENIQUE

• le parasite possède une variété de gènes
  possibles pour une molécule donnée, et est
  capable d'exprimer l'un ou l'autre de ces gènes,
  d'une façon séquentielle ou non-séquentielle, et
  pourra ainsi changer cette molécule plusieurs
  fois au cours de son développement chez un même
  hôte. gt Echappement à la pression sélective
  exprimée par lhôte

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(No Transcript)
66
P. chabaudi and mice
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Facteurs de variations

• chez P. falciparum il a été estimé que 2 des
  parasites varient lors de chaque cycle
  érythrocytaire.
• Les antigènes de surface du parasite ou de
  lerythrocyte par exemple, PfEMP-1 chez P.
  falciparum
• La variation antigénique chez P. falciparum a été
  associée à une grande famille de gènes (les gènes
  var) et il a été calculé que le génome d'un clone
  de parasite donné contient environ 50 gènes var
  (soit approximativement 6 du génome total),
  donnant à chaque population de parasite un énorme
  potentiel de variation.

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Pf EMP1

• La transcription des gènes var est
  stade-spécifique
• détectables entre 3 et 18 heures après l'invasion
  par le mérozoite.
• La molécule PfEMP-1 est présente à la surface de
  l'érythrocyte à partir de la 16ème heure
  post-invasion, temps nécessaire à lexportation
  de la molécule à travers la membrane de la
  vacuole parasitophore, à travers le cytosol de
  l'érythrocyte et, finalement, à travers la
  membrane érythrocytaire elle-même.
• Chaque cellule ne peut exprimer qu'un seul
  phénotype de PfEMP-1 à la fois (c'est à dire que
  les gènes var sont exprimés un à la fois, en
  série ou de façon aléatoire).
• Responsable du roseting

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Les gènes var

• codent pour les protéines PfEMP-1 de P.
  falciparum font partie de la famille multigénique
  var.
• 50 gènes var par génome haploïde, pour chaque
  clone de P. falciparum
• distribués sur tous les 14 chromosomes
• Localisation télomérique gt réarrangement et
  délétions
• Ralentit limmunisation

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Autres facteurs de variations

• D'autres familles multigéniques ont été associés
  au phénomène de variation antigénique en
  particulier, l'étude du génome de P. falciparum a
  révélé l'existence de trois autres familles de
  gènes (rif, stevor et Pf60),

71
5.9 PHYSIOPATHOLOGIE DU PALUDISME

• Le paludisme et ses complications sont le
  résultat d'une cascade d'évènements
  physiopathologiques, influencés à la fois par le
  parasite et des facteurs liés à l'hôte (y compris
  l'immunité er des facteurs de susceptibilité
  génétiques). Comment se fait-il qu'une cascade
  d'évènements apparemment identiques puisse
  résulter en un accès simple chez certains
  individus, en un neuropaludisme ou une anémie
  grave chez d'autres ?

72
5.9.1 PHYSIOPATHOLOGIE DE L'ACCES PALUSTRE

• La fièvre due à des 'pyrogènes endogènes', et
  coïncide avec rupture du schizonte.
• TNF-alpha qui joue un rôle crucial
• Le taux de parasitémie déclenche un accès
  clinique
• Le seuil de parasitémie est variable
• un sujet naïf, qui n'a jamais fait de paludisme,
  est susceptible de faire un accès clinique avec
  une parasitémie à peine détectable (0,001)
• enfant d'âge scolaire en zone d'endémie restera
  le plus souvent asymptomatique, même à une
  parasitémie très élevée (5-15).

73
(No Transcript)
74
5.9.2 PHYSIOPATHOLOGIE DU NEUROPALUDISME

• rôle central pour la séquestration
  intracapillaire des érythrocytes infectés par
  cytoadhérence à différentes molécules
  endothéliales.

75
ESM
Scrambled Catestatin
hCatestatin
76
(No Transcript)
77
(No Transcript)
78
Facteurs favorisants

• Différentes souches de P. falciparum sont plus ou
  moins cytoadhérentes à une gamme de récepteurs
  différents
• Les effets du TNF-a gt
• augmentation des récepteurs d'adhérence des
  cellules endothéliales
• état immunitaire Th1 gt Th2.
• Facteurs génétiques

79
Coma

• l'hypoxie locale est le facteur déterminant du
  coma.
• hypoglycémie,
• accumulation d'acide lactique
• accumulation de glutamate

80
5.9.3 PHYSIOPATHOLOGIE DE L'ANEMIE

• L'anémie sévère est l'une des causes principales
  de mortalité dans le paludisme à P. falciparum.
• En Afrique, le pic de mortalité par anémie sévère
  survient à un plus jeune âge que le pic de
  mortalité par neuropaludisme (entre 6 mois et 2
  ans pour l'anémie, 2 à 3 ans pour le
  neuropaludisme).
• La physiopathologie de l'anémie est
  multifactorielle, impliquant à la fois une
  destruction globulaire et une réduction de
  l'érythropoïèse. Les mécanismes responsables de
  la destruction globulaire sont les suivants

81
Facteurs responsonsables de lanémie

• Rupture des globules rouges parasités
• Erythrophagocytose et hypersplénisme
• Fièvre bilieuse hémolytique
• Dysérythropoïèse
• Facteurs nutritionnels (carence en fer, et/ou en
  acide folique)

82
5.9.4 PHYSIOPATHOLOGIE DU PALUDISME DE LA
GROSSESSE

• importante cause de faible poids à la naissance
  et de mortalité chez le nouveau-né
• morbidité chez la mère par anémie grave
• développement de phénotypes parasitaires
  nouveaux, propres à la grossesse

83
Le placenta et le paludisme

• La chondroïtine sulfate A (CSA) présente sur les
  villosités placentaires est un récepteur de
  nouvelles souches adhérentes à la CSA
• Environnement placentaire de type Th1 au cours
  d'une grossesse pathologique favorise ladhésion
  des GR parasités

84
(No Transcript)
85
Thrombose capillaire placentaire
86
Chez la primigeste
VSA-PAM (antigènes variants de surface)
ABO
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Chez la multigeste
ABO
88
5.10 IMMUNOPATHOLOGIE

• le système immunitaire de l'hôte n'est pas
  capable de facilement contrôler l'infection
  palustre et ceci explique l'existence de réponses
  immunes aberrantes ou exagérées et leurs
  conséquences immunopathologiques.

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Syndromes immunopathologiques

• l'hypergammaglobulinémie par stimulation
  polyclonale
• immunosuppression avec de nombreuses conséquences
  
• diminution de réponse aux vaccinations
• augmente la susceptibilité aux septicémies à
  salmonelles et aux infections respiratoires

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Paludisme et lymphome de Burkitt

• cancer le plus fréquent chez l'enfant en Afrique
  car
• le paludisme chronique produit une activation
  polyclonale des lymphocytes B
• l'activation polyclonale augmente les chances de
  translocalisation de l'oncogène c-myc proche des
  gènes des Ig
• l'infection par un EBV des lymphocytes B qui ont
  déjà subi une translocation de l'oncogène va
  induire une croissance autonome déréglée de ces
  cellules
• l'immunosuppression induite par le paludisme
  diminue l'efficacité de l'immunité anti-EBV (en
  particulier, par réduction des cellules
  T-cytotoxiques anti-EBV).

91
Paludisme et VIH

• pas d'augmentation ni de diminution de
  l'incidence du neuropaludisme
• Augmentation de lincidence chez les femmes
  enceintes

92
10.3 NEPHROPATHIE PALUSTRE

• Les syndromes néphrotiques sont 100-fois plus
  fréquents chez les enfants africains que les
  enfants européens
• Dépôt de complexes immuns (antigène de P.
  malariae et danticorps) au niveau du glomérule

93
10.4 SPLENOMEGALIE TROPICALE

• Splénomégalie de lenfant bon signe de
  prémunition
• splénomégalie d'hyperréactivité au paludisme chez
  ladulte due à la prolifération clonale de
  certains lymphocytes B en réponse à des antigènes
  plasmodiaux chez des individus génétiquement
  susceptibles.
• La spénomégalie tropicale est plus fréquente dans
  certaines ethnies dans certaines zones d'endémie,
  ce qui suggère la présence de facteurs
  génétiques chez les Fulas en Gambie, les Fulanis
  au Nigeria, les Kamba et les Luo au Kenya, les
  immigrés Rwandais en Uganda et les
  non-Austronésiens en Nouvelle Guinée.
• Un certain nombre de ces splénomégalies évoluent
  vers une forme particulière de leucémie.

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(No Transcript)
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