L'analyse métabolomique révèle des changements liés à la formation de pseudokystes induite par la déplétion en fer chez Trichomonas vaginalis

Parasites & Vecteurs volume 16, Numéro d'article : 226 (2023) Citer cet article

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Le fer est un élément essentiel aux fonctions cellulaires, comme le métabolisme énergétique. Trichomonas vaginalis, un agent pathogène du tractus urogénital humain, est capable de survivre dans l'environnement sans supplémentation suffisante en fer. Les pseudokystes (structures ressemblant à des kystes) constituent un stade de ce parasite toléré par l'environnement, tout en rencontrant des conditions indésirables, notamment une carence en fer. Nous avons précédemment démontré que la carence en fer induit une glycolyse plus active mais une régulation négative drastique des enzymes métaboliques énergétiques hydrogénosomiques. Par conséquent, la direction métabolique du produit final de la glycolyse reste controversée.

Dans le présent travail, nous avons effectué une analyse métabolomique basée sur LC‒MS pour obtenir des informations précises sur les événements enzymatiques de T. vaginalis dans des conditions de carence en fer (ID).

Premièrement, nous avons montré la possible digestion du glycogène, la polymérisation de la cellulose et l’accumulation d’oligosaccharides de la famille du raffinose (RFO). Deuxièmement, un acide gras à chaîne moyenne (MCFA), l’acide caprique, était élevé, alors que la plupart des acides gras C18 détectés étaient réduits de manière significative. Troisièmement, les acides aminés étaient pour la plupart réduits, en particulier l'alanine, le glutamate et la sérine. Trente-trois dipeptides ont présenté une accumulation significative dans les cellules ID, probablement associée à la diminution des acides aminés. Nos résultats ont indiqué que le glycogène était métabolisé en tant que source de carbone et que le composant structurel, la cellulose, était synthétisé en même temps. La diminution des acides gras C18 impliquait une possible incorporation dans le compartiment membraneux pour la formation de pseudokystes. La diminution des acides aminés accompagnée d'une augmentation des dipeptides impliquait une protéolyse incomplète. Ces réactions enzymatiques (alanine déshydrogénase, glutamate déshydrogénase et thréonine déshydratase) étaient probablement impliquées dans la libération d'ammoniac.

Ces résultats ont mis en évidence l’utilisation possible du glycogène, la biosynthèse de la cellulose et l’incorporation d’acides gras dans la formation de pseudokystes ainsi que la production d’ammoniac précurseur de NO induite par un stress appauvri en fer.

Trichomonas vaginalis est l'agent causal de la maladie sexuellement transmissible non virale la plus courante, la trichomonase. On pense que la forte prévalence de la trichomonase est sous-estimée car il existe de nombreuses infections asymptomatiques. Les symptômes de la trichomonase vont d'une légère inflammation à des conséquences graves, telles qu'un travail prématuré et une fausse couche [1, 2]. Cette infection est généralement spontanément résolutive ; si nécessaire, le tinidazole et le métronidazole constituent le traitement de premier choix. Cependant, les résistances cumulatives à ces médicaments nous incitent à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques [3].

T. vaginalis réside dans le tractus urogénital chez les deux sexes, où les nutriments et les éléments essentiels ne sont pas suffisamment complétés. Le fer joue un rôle biologique important dans presque tous les organismes vivants. Des rapports antérieurs indiquaient que la survie des cellules de trichomonas reposait sur différentes stratégies métaboliques dans des environnements déficients en fer (ID). Par exemple, on pense que la glycolyse plus active permet de surmonter le défaut de production d'énergie de l'hydrogénosome [4, 5]. Il reste controversé de savoir si la direction métabolique du produit final de la glycolyse, le pyruvate, est affectée par ces conditions, puisque les enzymes en aval de l'hydrogénosome sont presque absentes en cas de pénurie de fer [4]. Le pyruvate est un métabolite central qui peut être converti en acides aminés, lactate et acétyl-CoA pour une biosynthèse ultérieure de l'ATP et des acides gras [6]. Des recherches antérieures ont indiqué que T. vaginalis ne dispose pas d'un mécanisme complet pour digérer ou synthétiser les acides gras de novo [7]. Par conséquent, moins d’attention a été accordée à la régulation des lipides et des métabolites associés chez ce protiste.

Les kystes constituent le stade infectieux de nombreux protozoaires pathogènes pour l'homme, tels qu'Entamoeba histolytica et Giardia intestinalis. Le métabolisme des cellules formées par kyste est différent de celui du trophozoïte actif. Au cours de l'encystation d'E. histolytica, le métabolisme du glycogène et des lipides est plus actif pour la formation de la paroi du kyste et le réarrangement membraneux, respectivement [8,9,10,11]. Des événements métaboliques similaires sont également présents chez G. lamblia, bien que le composant majeur de la paroi du kyste soit le β-1,3-GalNac plutôt que la chitine chez E. histolytica (12).