HETEROGENEITE INTRA ET INTER-FACIES EPIDEMIOLOGIQUE DE LA TRANSMISSION

DE Plasmodium sp A MADAGASCAR

Romy RAZAKANDRAINIBE, Msc, PhD student

7ème édition du cours international “Atelier Paludisme”16 Mars 2009 – Institut Pasteur de Madagascar

GENERALITES

• Paludisme: fléau de santé publique qui ait traversé les siècles

• Trois acteurs: – Homme– Protozoaire (genre Plasmodium)– Anophèle

CYCLE DE DÉVELOPPEMENT DE P. Falciparum

LE PALUDISME ET LE SYSTÈME IMMUNITAIRE HUMAIN

• Infection par Plasmodium, engendre des réponses immunitaires de l’hôte

• Deux types de réponse immunitaire

– Immunité innée

– Immunité acquise

IMMUNITE INNEE

• Première ligne de défense de l’organisme

• Défense innée chez les mammifères: Toll Like Receptors (TLRs)

• Association TLR-Plasmodium PAMPS (Parasite associated molecular pattern)

activation du gène MAL/TIRAP (Gwoda C. 2007)

• Aide à la mise en place de l’immunité acquise qui est plus ciblée et spécifique du pathogène

IMMUNITE ACQUISE

• Zone endémique: L’infection palustre induit une forte production d’immunoglobulines

• Les anticorps réduisent la parasitémie et les manifestations cliniques de la maladie

• Les anticorps peuvent protéger du paludisme par une variété de mécanismes

Ex: neutralisation des sporozoïtes inhibition de l’invasion des érythrocytes par les merozoïtes

REPARTITION DU PALUDISME A MADAGASCAR

– Facies : fonction de la durée et de l’intensité de la transmission, Immunité des populations, morbidité

– Une répartition hétérogène : Variations régionales en terme de pluviométrie, températures et altitudes

– Globalement 4 facies épidémiologiques distincts sont définis

(Mouchet J et Blanchy S, 1995)

Faciès Équatorial

Faciès Tropical

Faciès Sub-désertique

Faciès Austral

Source: Institut Pasteur de MadagascarAdapté à partir de la stratification élaborée

par Mouchet et Blanchy en 1993

CARACTERISTIQUES DES FACIES EPIDEMIOLOGIQUES A MADAGASCAR (1)

• Facies équatorial: côte Est, transmission forte et pérenne

• Facies tropical: Cote Ouest, transmission saisonnière longue de plus de 6 mois

CARACTERISTIQUES DES FACIES EPIDEMIOLOGIQUES A MADAGASCAR (2)

• Faciès subdésertique: Sud, transmission épisodique, courte, très liée à la pluviométrie, prenant des allures épidémiques

• Facies des Hauts Plateaux: paludisme épidémique

PROBLEMATIQUE

• Explosion épidémique 1985-1988

• Elaboration de la stratification : à partir des données disponibles au début des années 1990

• Données post-épidémiques

• Ces données traduisent-elles la réalité?

• Situation actuelle ?

PALUDISME A MADAGASCAR

– Paludisme: problème de santé publique

– Problème au niveau des formations sanitaires

Fièvres = paludisme présumé

On ne peut pas évaluer précisément le poids de la maladie

•OBJECTIFS :interrompre la transmission du paludisme,éliminer la maladie et ses conséquences sur la santé de la populationet le développement à Madagascar

PLAN STRATEGIQUE

Amélioration de la qualité de la prise en charge du paludisme

Renforcement des mesures de prévention individuelle et collective

Renforcement de la lutte contre les épidémies

Monitoring-évaluation

Mobilisation sociale et communautaire

ETUDE

Utilisation des marqueurs sérologiques dans l’évaluation des interventions et stratégies de lutte contre le

paludisme à Madagascar

POURQUOI ?

• Des actions de lutte ont été entreprises mais leurs impacts ne sont pas évalués

• Evaluation des stratégies: continuer et optimiser les efforts entrepris

• Evaluation nécessite l’estimation de l’intensité de transmission et le poids du paludisme

POURQUOI ?

• Evaluation de l’intensité de la transmission, estimation du poids du paludisme?

mise à jour des données qui ont permis d’élaborer la stratification

Données sur l’état actuelle du paludisme

SITES D’ETUDE

DESCRIPTION DE L’ETUDE

• Population cible: enfants scolarisés âgés entre 3 et 13 ans.

• Les statistiques scolaires renseignant sur le nombre d’établissements avec leurs effectifs ont été obtenues auprès du Ministère de l’Education Fondamentale

Un pré-ciblage des établissements a ainsi été réalisé en fonction des effectifs de l’école et de sa diversité ethnique

• Actualisation des données des CisCO (Administration scolaire délocalisée)

ETHIQUE

• Etude menée suite à l’autorisation du ministère de la Santé et de son comité national d’éthique pour les recherches biomédicales.lettre numéro: 156/SANPFPS/2007.

• Parallèlement pour avoir l’autorisation de se rendre dans les établissements scolaires, une autorisation spécifique auprès du Ministère de l’Education Fondamentale

ETUDE SUR LE TERRAIN

• Organisation d’une réunion d’information dans chaque site :explication des objectifs de l’étude aux parents ou aux représentants légaux des enfants participants

• Signature d’un consentement éclairé traduit en malgache pour les parents/tuteurs

• Rapide examen clinique

• Prélèvement des enfants au niveau du pli du coude sur tube EDTA

EJE IHO MIA MAE FAR AND MOR TDD2112 146 291 293 291 271 267 256 297 -

Mean (± SD) 7.9 (±1.7) 7.5 (±1.5) 7.7 (±1.6) 8.0 (±1.4) 7.4 (±1.7) 6.9 (±1.5) 7.5 (±1.1) 8.6 (±1.4) 9.2 (±1.9) < 10-6*Range 3 - 13 4 - 10 5 - 11 4 - 11 3 - 11 3 - 13 5 - 10 5 - 12 6 - 13

1055/1057 65/81 152/139 142/151 155/136 144/127 119/148 119/137 159/138 NS ¥

8.0 3.4 2.7 10.2 3.4 9.2 3.0 18.0 12.1 < 10-6 ¥

6.2 0 0 13.8 16.6 0 12.5 2.3 8.3 NS ¥

A+/A- 21.9/0.3 15.1/1.4 19.9/0.3 25.3/0.3 22.7/0.3 21.8/0 22.8/0.7 22.7/0 21.5/0B+/B- 26.5/0.4 28.8/0 24.4/0.3 31.4/1.0 23.0/0.3 26.2/0.7 26.3/0.4 22.3/0.4 30.3/0O+/O- 44.3/0.4 49.3/0 47.8/1.7 34.5/0 46.4/0.3 46.5/0.4 42.3/1.5 48.4/0.8 42.1/0AB+/AB- 5.8/0.1 5.5/0 5.5/0 7.5/0 6.8/0 32.7/0.7 5.6/0.4 5.5/0 6.1/0

HbAA 91.4 (90.0-92.5)

94.5 (89.5-97.6)

89.3 (85.2-92.6)

92.8 (89.3-95.5)

90 (86.0-93.2)

82.7 (77.6-87.0)

91.4 (87.4-94.5)

95.3 (92.0-97.6)

96.0 (93.0-97.9)

HbAS 6.7 (5.7 -7.9)

5.5 (2.4-10.5)

7.6 (4.8-11.2)

5.8 (3.4-9.1)

7.2 (4.5-10.8)

12.2 (8.5-16.7)

7.5 (4.6-11.3)

4.7 (2.4-8.0)

3.0 (1.4-5.7)

HbSS 1.9 (1.4-2.6)

0 (0-2.5)

3.1 (1.4-5.8)

1.4 (0.4-3.5)

2.7 (1.2-5.3)

5.2 (2.9-8.5)

1.1 (0.2-3.2)

0 (0-1.4)

1.0 (0.2-2.9)

52.0/48.0 23.2/76.8 65.6/34.4 62.1/37.9 69.1/30.9 14.8/85.2 22.5/77.5 55.9/44.1 83.2/16.8 < 10-6 ¥

Mean+SD 7.8 (±2.5) 7.4 (±1.7) 7.3 (±2.3) 7.9 (±2.3) 7.7 (±3.3) 8.7 (±2.6) 8.8 (±2.7) 7.3 (±2.0) 7.6 (±2.4) < 10-6*Range 2.5-41.2 4.1-13.1 3.2-16.8 3.2-17.9 3.8-41.2 3.6-23.2 4.6-29.1 2.9-17.5 3.4-17.2Mean (± SD) 12.7 (±1.2) 12.6 (±0.9) 13.0 (±1.0) 12.6 (±1.0) 12.5 (±1.0) 12.0 (±1.4) 12.1 (±1.3) 13.1 (±1.0) 13.6 (±1.2) < 10-6*Range 4.9-18.1 10.1-15.0 9.9-16.8 9.5-16.0 8.0-15.3 5.4-14.4 4.9-15.3 10-17.3 7.9-18.1

South

Haemoglobin level, g/dl

Total

White Blood Cell count , 103/µl

Sickle-cell trait, % (CI95%)

Blood Group (%)

P -value

NS ¥

< 10-6 ¥

Origin of the ethnic group, % (Asian/African)

Age, year

Tropical Equatorial HighlandsCharacteristics

% of RDT + among febrile children tested% of febrile children (T° ≥ 37.5°C)

Sampling sites by epidemiological strata

Sex ratio (M/F)

No. of samples

FAR: Farafangana, AND: Andapa, MIA: Miandrivazo, MAE: Maevatanana, TDD: Tsiroanomandidy, MOR: Moramanga, EJE: Ejeda, IHO: Ihosy.*P-value from Mann-Whitney Test: ¥ P-value from Chi-squared test; NS: Non significant

ETUDE AU NIVEAU DU LABORATOIRE

• Mesure de la séroprévalence (anticorps dirigé contre des antigènes cibles de Plasmodium)

• Utilisation de la technique ELISA indirecte pour évaluer l’intensité de la transmission et estimer le poids du paludisme chez les enfants Malagasy

RAPPEL DE L’OBJECTIF DE L’ETUDE

• Fournir des données à jour, plus fiables, et reflétant la réalité sur le terrain, en ce qui concerne l’intensité de transmission et le poids du paludisme chez les enfants Malagasy par l’utilisation de marqueurs sérologiques

• Etude est dépendante de l’utilisation de marqueurs sérologiques appropriés

LES MARQUEURS SEROLOGIQUES

• Utilisation des peptides constitués des séquences répétitives de la protéine circumsporozoïtaire (CSP) pour la mesure de l’intensité de la transmission

• Protéine exprimés à la surface des merozoïtes (MSP1-19)

POURQUOI LES SEQUENCES REPETITIVES DU CSP ?• Reflète l’exposition au parasite

(Zavala 1986)

• La persistance du stade sporozoïte dans la circulation sanguine très courte

Plus de contact avec cette forme (piqure infectante), plus de chance de détecter les anticorps

• Donc, anticorps associés avec intensité de transmission (Kaneko et al., 2000)

Image: Pr Photini SinnisNYU Medical center

PRÉVALENCE DES ANTICORPS ANTI-CSP

24.7

8.2

11.3

16.8

25.3

7.0

10.3

12.4

10.3

1.9 1.4

7.6 7.4

4.3

1.43.1

4.1

0.71.7

2.7

6.1

1.2 0.7 0.7

0

5

10

15

20

25

30

FAR AND MIA MAE TDD MOR EJE IHO

Prev

ale

nce

of

an

ti-C

SP

(%

)

P. falciparumP. vivaxP. malariae

Equatorial Tropical Haut plateaux Sud

PRÉVALENCE DES ANTICORPS ANTI-CSP

24.7

8.2

11.3

16.8

25.3

7.0

10.3

12.4

10.3

1.9 1.4

7.6 7.4

4.3

1.43.1

4.1

0.71.7

2.7

6.1

1.2 0.7 0.7

0

5

10

15

20

25

30

FAR AND MIA MAE TDD MOR EJE IHO

Prev

ale

nce

of

an

ti-C

SP

(%

)

P. falciparumP. vivaxP. malariae

Equatorial Tropical Haut plateaux Sud

Variables d’exposition n

Prévalence des anticorps

Anti-PfCSP Anti-PvCSP Anti-PmCSP

% p* % p* % p*

Groupe âge(ans)

≤ 5 92 18,5

0,5

6,5

0,72

1,1

0,74

[6 - 7[ 271 15,5 5,9 2,6

[7 - 8[ 573 14,0 5,2 1,7

[8 - 9[ 583 15,1 3,9 2,4

[9 – 10[ 284 17,6 4,2 2,8

≥ 10 309 12,6 5,2 3,2

SexeHomme 1055 15,8

0,264,6

0,692,4

0,88Femme 1057 14 5,1 2,3

DrépanocytoseHb A/A 1929 14,9

0,964,7

0,352,3

0,55Hb A/S ou Hb S/S 183 15,3 6,6 3,3

Origine EthniqueAsiatique 1098 14,9

0,974,7

0,832,6

0,66Africaine 1014 14,9 5,0 2,2

Sites d’étude

Ejeda 146 10,3

<10-6

1,4

<10-6

0,7

<10-6

Ihosy 291 12,4 3,1 0,7

Miandrivazo 293 11,3 1,4 1,7

Maevatanana 291 16,8 7,6 2,8

Farafangana 271 24,7 10,3 4,1

Andapa 267 8,2 1,9 0,8

Moramanga 256 7 4,3 1,2

Tsiroanomandidy 297 25,3 7,4 6,1

ANALYSE DES VARIABLES D’EXPOSITION

CAS FARAFANGANA ( facies équatorial)

Diminution contact homme-parasiteDiminution de l’intensité de la transmission

Cible lutte contre le paludisme à Madagascar : cote Est

Large distribution des moustiquaires imprégnée d’insecticide (MII)

• Kariuki et al. 2003: utilisation des MII entraine diminution de la prévalence des anticorps anti-PfCSP

Farafangana

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

1989-1991 2007

75%

24,7%

Etude Romi R. et al 1994

Etude Romy R. et al.

• Axe Ouest (MIA,TDD,MAE):Forte prévalence des 3 espèces

Suggestion: Application des mesures de contrôle efficaces aussitôt que possible dans cette axe (pulvérisation d’insecticide à l’intérieur des maisons, MII….) IHO

Pf:12,4Pv: 3,1Pm: 0,7

MAEPf: 16,3Pv: 7,6Pm: 2,7

TDDPf: 25,3Pv: 7,4Pm: 6,1

MIAPf: 11,3Pv: 1,4Pm: 1,7

EJEPf:10,3Pv: 1,4Pm: 0,7

FARPf: 24,7Pv: 10,3Pm: 4,1

MORPf:7

Pv: 4,3Pm: 1,2

ANDPf: 8,2Pv: 1,2Pm: 0,7

Institut Pasteur de Madagascar(C. Barnadas et al. 2008)

MAEPf: 16,3Pv: 7,6Pm: 2,7

TDDPf: 25,3Pv: 7,4Pm: 6,1

MIAPf: 11,3Pv: 1,4Pm: 1,7

EJEPf:10,3Pv: 1,4Pm: 0,7

FARPf: 24,7Pv: 10,3Pm: 4,1

ANDPf:8,2Pv: 1,9Pm: 0,7

MORPf:7,0Pv: 4,3Pm: 1,2

IHOPf: 12,4Pv: 3,1Pm: 0,7

Recherche des anticorps anti-CSPRecherche Parasite par Biologie moléculaire

• Diagnostic de P. malariae dans les centres de santé de base : très rare, il y a des zones où l’espèce est absente (Barnadas et al. 2007)

Prévalence anticorps anti-PmCSP suggère la présence de l’espèce sur toute l’ile

Développement et/ou l’utilisation d’une méthode de diagnostic précis pour la détection des espèces autre que P.falciparum.

Microscopie avec un bon technicien

• La mesure de la prévalence des anticorps anti-CSP = Données récentes sur l’intensité du contact homme-parasite ainsi donc la transmission du paludisme à Madagascar

• Données utiles dans le contrôle des stratégies de lutte

• Suivi de la tendance à court terme des changements de situation

POURQUOI MSP1-19?

• Rupture des schizontes: libération des merozoïtes et des toxines

Provoque les manifestations cliniques de la maladie

• Reflète l’exposition cumulative à l’infection et ceci au cours des années ce qui peut se traduire par le poids de la maladie Epitope de MSP1-19 de P.falciparum

reconnu par un anticorps monoclonalImage: Unité Immunologie Structurale

Institut Pasteur de Paris

PRÉVALENCE DES ANTICORPS ANTI- MSP1-19

80.1

46.8

60.4

25.4

51.9

30.1

43.2

29.6

11.89.0

27.3

18.2 20.2

8.6 9.612.7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

FAR AND MIA MAE TDD MOR EJE IHO

Prev

alen

ce of

anti-

MSP

1 (%

)

P. falciparumP. vivax

Equatorial Tropical Haut plateaux Sud

Variables d’exposition nAnti-PfMSP1 Anti-PvMSP1

% p* % p*

SexeHomme 1055 44,5

0,1514,7

0,57Femme 1057 47,7 15,7

DrépanocytoseHb A/A 1929 45,9

0,6215,2

0,93Hb A/S ou Hb S/S 183 48,1 15,3

Origine Ethnique

Asiatique 1098 41,9<10-4

16,40,14

Africaine 1014 50,6 14

Hémoglobine(g/dL)

< 10 63 55,6

0,01

15,9

0,64

[10 – 12[ 435 51,5 15,2

[12 – 14[ 1362 44,9 15

[14 – 16[ 243 41,1 14,3

≥ 16 9 22,2 0

Sites d’étude

Ejeda 146 43,2

<10-6

9,6

<10-6

Ihosy 291 29,6 12,7

Miandrivazo 293 60,4 27,3

Maevatanana 291 25,4 18,2

Farafangana 271 80,1 11,8

Andapa 267 46,8 9

Moramanga 256 30,1 8,6

Tsiroanomandidy 297 51,9 20,2

ANALYSE DES VARIABLES D’EXPOSITION

• Limite Facies: notion figée dans le temps et dans l’espace

• Nécessité de réévaluer régulièrement les modalités de transmission

• Utilisation marqueurs sérologiques: actualisation de nos connaissances sur l’intensité de la transmission de Plasmodiumà Madagascar

• Identification des régions à risque

• Mettre en place une stratégie de lutte reposant sur des moyens adaptés

• Étude de la séroprévalence: outil précieux pour le monitoring évaluation des stratégies de lutte

• Méthode simple, peu coûteuse, adaptable

• Complete et étaye les données obtenues avec la microscopie

• Extension des sites d’études

REMERCIEMENTS

• Unité ImmunologieDr Olivier Domarle

• Unité de Recherche sur le Paludisme

• Unité Epidémiologie

• Centre de biologie Clinique

• Autres unités de recherche

• Ecoliers, parents, tuteurs ayant participé à l’étude

• Ministère de la Santé, du planning familial et de la protection sociale

• Ministère de l’éducation fondamentale et des Cisco

• MR4 Manassas Virginia USA (Dr David C. Kaslow)

• Corran P, Coleman P, Riley E, Drakeley C. Serology: a robust indicator of malaria transmission intensity? Trends Parasitol. 2007 Dec;23(12):575-82. Epub 2007 Nov 7.

• Drakeley CJ, Corran PH, Coleman PG, Tongren JE, McDonald SL, Carneiro I, Malima R, Lusingu J, Manjurano A, Nkya WM, Lemnge MM, Cox J, Reyburn H, Riley EM. Estimating medium- and long-term trends in malaria transmission by using serological markers of malaria exposure. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Apr 5;102(14):5108-13. Epub 2005 Mar 25.

• Kariuki, S.K., Lal, A.A., Terlouw, D.J., ter Kuile, F.O., Ong'echa, J.M., Phillips-Howard, P.A., Orago, A.S., Kolczak, M.S., Hawley, W.A., Nahlen, B.L., Shi, Y.P., 2003. Effects of permethrin-treated bed nets on immunity to malaria in western Kenya II. Antibody responses in young children in an area of intense malaria transmission. Am. J. Trop. Med. Hyg.. 68, 108-114.

• Romi, R., Sabatinelli, G., Majori, G., Ralamboranto, L., Raveloarifera, F., Ranaivoharimina, H., 1994. Plasmodium falciparum circumsporozoite antibody prevalence in Madagascar: a

longitudinal study in three different epidemiologic areas. Am. J. Trop. Med. Hyg. 51, 856-863

• Mouchet, J., Blanchy, S., 1995. Particularities and stratification of malaria in Madagascar. Sante. 5, 386-368

• Barnadas, C., Tichit, M., Bouchier, C., Ratsimbasoa, A., Randrianasolo, L., Raherinjafy, R., Jahevitra, M., Picot, S., Menard, D., 2008. Plasmodium vivax dhfr and dhps mutations in isolates from Madagascar and therapeutic response to sulphadoxine-pyrimethamine. Malar. J. 7, 35.

• Zavala, F., Tam, J.P., Masuda, A., 1986. Synthetic peptides as antigens for the detection of humoral immunity to Plasmodium falciparum sporozoites. J. Immunol. Methods 93, 55-61.