Dynamique de développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi

Transcription

1 Dynamique de développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi M. BELCACEMI 1, M. JANA Université Cadi Ayyad - Faculté des Sciences Semlalia - Département de Biologie Laboratoire de Parasitologie - B.P Marrakech - Maroc 2- Laboratoire de Parasitologie - Hôpital Militaire Avicenne - Marrakech Maroc Résumé : L adaptation et le maintien au laboratoire, depuis près de 2 ans, d une souche marocaine de Schistosoma haematobium (région de Marrakech) sur Meriones shawi (hôte expérimental) et Bulinus truncatus (hôte intermédiaire) ont permis d étudier les caractères morphologiques et anatomiques du parasite. Six stades de développement ont été mis en évidence. L arrivée aux poumons (6 ème jour post-infestation) caractérise le 1 er stade, la plus forte concentration en parasites dans cet organe se situe entre le 8 ème et le 9 ème jour de la parasitose. Au 11 ème jour post-infestation les schistosomules atteignent les vaisseaux porte-hépatiques (stade 2). Au 18 ème jour post-infestation, les individus mâles et femelles sont facilement discernables (stade 3). Au 4 ème stade du développement (25 ème jour post-infestation) on observe la formation du canal gynécophore chez le mâle. L accouplement des individus mâles et femelles a lieu à partir du 27 ème jour postinfestation (stade 5). Au stade 6 (40 ème jour post-infestation), les femelles font apparaître un ovaire très développé et l utérus commence à se charger en œufs dès le 50 ème jour post-infestation. Mots-clés: Schistosoma haematobium - Meriones shawi - schistosomules - développement - Bulinus truncatus Les recherches sur la dynamique de développe-ment des schistosomes, portant sur la trans-formation des schistosomules en individus adultes, sont actuellement peu nombreuses. La plupart des travaux relatifs au passage des schistosomes sur les vertébrés Article reçu le 12 janvier Adresse de correspondance et de tirés à part : M. BELCACEMI Université Cadi Ayyad - Faculté des Sciences Semlalia - Département de Biologie Laboratoire de Parasitologie - B.P Marrakech - Maroc Fax : Tel : (465) - belkacemi@ucam.ac.ma (hôtes définitifs) ont eu pour objectifs, la mise au point d une méthodologie adaptée d infestation des rongeurs [1], ainsi que l évaluation de la fécondité des schistosomes et de leurs pathologies [2], (3], [4], [5]. La première interprétation globale du développement de Schistosoma haematobium chez la souris a été donnée par [6], [7], [8]. Cependant, ces auteurs n ont pas pu déterminer avec précision la date de migration des schistosomules des poumons vers le foie, phase qui revêt une grande impor-tance dans la réponse immunologique [9]. 268

2 M. Belcacemi et al. L étude du développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi (rongeur semi-désertique) est abordée dans cette étude. Pour acquérir une meilleure connaissance des transformations morphologiques et anatomiques subis par les schistosomules, nous avons essayé de mettre en évidence les grands stades de développement du parasite. 1- Matériels Matériels et méthodes La souche de Schistosoma haematobium, utilisée dans nos expérimentations provient de la région de Marrakech. Elle a été obtenue à partir des œufs de Schistosoma haematobium prélevés dans les urines de deux malades bilharziens, l un de sexe masculin, âgé de 12 ans résidant dans la ville de Marrakech, l autre de sexe féminin, âgée de 30 ans et demeurant dans le secteur de l Oudaya. Les mollusques hôtes intermédiaires correspondent à l espèce Bulinus truncatus, récoltés dans la région de Marrakech. L ensemble des passages de Schistosoma haematobium est réalisé sur un rongeur semidésertique Meriones shawi, capturé à Amizmiz (Sud de Marrakech). 2- Méthodes 2-1- Infestation des mollusques Les mollusques destinés à l infestation mesurent entre 4 et 9 mm de longueur. Ils sont introduits individuellement dans des récipients cylindriques en plastique, contenant 5 ml d eau de robinet maintenue à la température de 25 C. Les miracidiums sont prélevés un à un à la loupe binoculaire à l aide d une pipette Pasteur, puis mis en présence des bulins à raison de 5 miracidiums par mollusque. Pour favoriser la rencontre et la pénétration du miracidium, les récipients sont placés dans une salle de culture avec une photopériode 12L 12D et une température de 25 C; l exposition dure 24 heures. Le développement intramolluscal du miracidium dure 30 à 40 jours; après cette période, on procède à l examen séparé des mollusques infestés. Les bulins émettant des furcocercaires sont regroupés dans un cristallisoir contenant de l eau de robinet à 25 C Infestation des Meriones La technique d infestation proposée par [10] a été adaptée à notre matériel d étude. Des lots de furcocercaires (allant de 400 à 600 furcocercaires) sont introduits dans des bacs en plastique contenant une très petite hauteur d eau (2 cm environ) à 25 C. Chaque Meriones est déposé dans un de ces bac. La pénétration transcutanée des larves s effectue au niveau des pattes et de la queue du rongeur, qui sont très pauvres en poils et qui sont constamment immergées dans l eau où nagent les furcocercaires, on laisse ainsi patauger les animaux pendant 3 heures. Pour éviter que l eau contenant les larves de parasite ne soit souillée par les déjections des animaux, ceuxci sont préalablement maintenus à jeun pendant 24 heures Récupération des schistosomes Les schistosomules et les schistosomes adultes peuvent être récupérés au niveau du système porte-hépatique par la technique de perfusion hépatique mise au point par [11]. Résultats 1- Dynamique de développement : La première phase de l évolution des furcocercaires de Schistosoma haematobium chez différents hôtes définitifs expérimentaux sont, pour la plupart, à l état d hypothèse. La première interprétation globale du développement de Schistosoma haematobium chez la 269

3 Développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi souris a été donnée par [6], [8] Arrivée aux poumons : Cette phase a été étudiée en utilisant 8 mériones exposées à 600 furcocercaires de Schistosoma haematobium. Les poumons des animaux sacrifiés entre le 3ème et le 11ème jour post-infestation, sont prélevés séparément, dilacérés à la pince fine, puis observés à la loupe binoculaire entre le 3ème et le 5ème jour de l infestation, aucun schistosomule n est détecté et c est à partir du 6ème jour postinfestation que les schistosomules sont observés au niveau des poumons, la plus forte concentration en parasites dans cet organe se situe entre le 8ème et 9ème jour de la parasitose. Ces observations sont similaires à celles de [9] sur le hamster, toutefois la présence des schistosomules dans les poumons de cet hôte est signalée au 3ème jour post-infestation. Après avoir subi une forte élongation et un développement remarquable de la ventouse ventrale (Fig. 1-A) les schistosomules quittent les poumons en direction du foie Arrivée au foie : Les schistosomules atteignent les vaisseaux porte-hépatiques dès le 11ème jour postinfestation, ils s y développent et acquièrent leur maturité sexuelle. L observation des modifications morphologiques et anatomiques des parasites installés dans les ramifications intra-hépatiques de la veine porte permet de mettre en évidence 5 stades de développement du parasite. 11 jours après l infestation, l effectif de la population parasitaire est encore faible, environ 1%. A ce stade de la parasitose, le corps des schistosomules subit une élongation très importante; les parties antérieures et postérieures sont bien individualisées. On observe également un développement remarquable des ventouses orales et ventrales (Fig. 1-B). Au 18ème jour post-infestation, le nombre d individus parvenus au foie atteint une valeur Figure 1.A : Schistosomule récupéré au niveau des poumons des mériones au 6ème jour post-infestation (x 1200). V.V = Ventouse ventrale ; V.O = ventouse orale ; T=Tegument. de 5%. Les individus mâles (Fig. 2-A) et femelles (Fig. 2-B) sont facilement discernables. Les schistosomules mâles sont plus larges et plus aplatis, leur intestin développe deux petits caecums latéraux, qui fusionnent à proximité de la ventouse ventrale; A ce niveau, Figure 1.B : Schistosomule récupéré au niveau du foie des Meriones au 11ème jour-post infestation (x 1200). V.V = Ventouse ventrale ; V.O = ventouse orale ; T=Tegument. 270

4 M. Belcacemi et al. l œsophage est très développé. Au 21ème jour de la parasitose, le nombre de schistosomules n évolue pas de manière significative. Des expansions latérales et des petits testicules apparaissent chez les individus mâles. Chez les femelles, un utérus réduit s observe au niveau de la ventouse ventrale. Le 4ème stade de développement (25ème jour post-infestation) se caractérise essentiellement par une augmentation importante de l effectif des schistosomules. Sur le plan morphologique, on observe la formation du canal gynécophore chez le mâle (Fig. 3-A) et un allongement sensible de la partie antérieure du corps chez la femelle. L accouplement des individus mâles et femelles a lieu à partir du 27ème jour postinfestation (5ème stade). Les femelles sont logées dans les canaux gynécophores néformés Figure 2.A : Schistosomule mâle de S. haematobium récupéré au niveau du foie des mériones au 18ème jour-post-infestation ; développement des caecums latéraux (x 1200). V.O = Ventouse orale : Oe = Œsophage ; C.L = Caecums latéraux Figure 3.A : Schistosomule mâle de S. haematobium; formation du canal gynécophore au 25ème jour-postinfestation (x 800). Figure 2.B : Schistosomule femelle de S. haematobium récupéré au niveau du foie des mériones au 18ème jourpost-infestation (x 1200). V.V = Ventouse ventrale ; V.O = ventouse orale ; T=Tegument. 271 (Fig. 3-B), elles font apparaître un petit ovaire au niveau de la rencontre des deux caecums latéraux, un ootype et un utérus bien développé (Fig. 4-B). A ce stade, la taille des individus mâles est largement supérieure à celle des femelles. Ils possèdent 4 masses testiculaires globuleuses très proches les unes des autres, en position dorsale. Entre le 30ème et le 40ème jour post-infestation, le nombre de schistosomules diminue rapidement pour atteindre une valeur d environ 1%. Parallèlement, on note une

5 Développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi Figure 3.B : Couple de S. haematobium récupéré au niveau du foie entre le 27ème et le 30ème jour-postinfestation (x 800). Figure 4.B : S. haematobium femelle, développement de l ovaire après accouplement (x 400). O.V = Ovaire, Ovd = Oviducte Mal = Mâle ; Fem = Femelle. augmentation progressive du nombre de couples formés. Pendant cette période, certains d entre eux migrent vers les ramifications avoisinantes du système porte. A ce stade, les schistosomes présentent un développement très important des organes génitaux, plus particulièrement chez les femelles qui font l utérus commence à se charger en œufs dès le 50ème jour post-infestation (Fig. 4-C). Les individus femelles font apparaître également des glandes vittelines sur le côté du caecum ayant l aspect de massifs de cellules disposées en colonnes. Figure 4.A : S. haematobium mâle, développement des masses testiculaires après accouplement Figure 4.C : S. haematobium femelle, apparition des œufs au niveau de l utérus (x 400). M.T = Masses testiculaires ; C.E = Canal efferent ; V.S = vesicule seminale. (x 400). OF = Œuf. 272

6 M. Belcacemi et al. Discussion Notre étude met en évidence, d une manière générale, la capacité d adaptation de la souche marocaine de Schistosoma haematobium à un rongeur semi-désertique de la région de Marrakech, Meriones shawi et la caractérisation des différents stades de développement du parasite. Néanmoins, il serait souhaitable d apporter des précisions supplémentaires concernant notamment les modalités de migration des schistosomules des poumons vers le foie. En effet, selon certains auteurs, [13], les schistosomules migreraient dans le sens du courant sanguin en empruntant, à leur sortie des poumons, les veines pulmonaires. Ceux-ci atteindraient alors le cœur gauche puis l aorte descendante. L arrivée au foie s effectuerait ensuite par l artère hépatique ou par l artère mésentérique (via la veine porte). Chez le Meriones, de nombreux schistosomules seraient éventuellement entraînés au delà de ces deux artères dans la circulation générale. Il pourraient ainsi effectuer plusieurs circuits sanguins avant de parvenir dans les veines hépatiques. Cette hypothèse repose essentiellement sur l observation suivante: l autopsie des animaux sacrifiés après le 11 ème jour de la parasitose ne révèle plus la présence de schistosomules dans les poumons. Or, au delà de cette période, l effectif des schistosomules au niveau du foie continue à augmenter de manière significative. Cela s expliquerait donc par la présence de schistosomules dans la circulation générale. Néanmoins, l hypothèse énoncée suppose que les schistosomules soient capables de traverser les réseaux capillaires pour passer dans la circulation de retour (système lymphatique). Actuellement, aucun argument direct en faveur de cette hypothèse n a été clairement établi et une étude plus approfondie, basée sur l utilisation de furcocercaires marquées à l aide de composés radioactifs, pourrait éventuellement apporter de plus amples précisions sur ce problème. Le développement de Schistosoma haematobium décrit dans ce travail peut être rapproché de celui de Schistosoma mansoni [14], et celui de Schistosoma japonicum [15]. Les stades de développement observés chez Meriones shawi confirment également ceux de [8] et de [9] sur la lenteur du développement des femelles de Schistosoma haematobium avant leur accouplement. D un point de vue général, on observe une succession dans les modifications morphoanatomiques des schistosomules : - Développement de l appareil de fixation (accroissement de la ventouse ventrale), - Apparition des caecums latéraux chargés de pigment bilharzien, - Formation du canal gynécophore chez le mâle, - Développement des organes génitaux des schistosomes des deux sexes à partir du 21 ème jour post-infestation, - Croissance en longueur plus rapide des schistosomes femelles après le 30 ème jour post-infestation (période correspondant à la fixation de celles-ci dans le canal gynécophore d un individu mâle). Cependant, chez les femelles non accouplées, la croissance des ovaires, mais également celle des autres organes, est très faible. [16], [17] ont été parmi les premières à montrer que les femelles de Schistosoma japonicum restent sexuellement immatures dans les infestations unisexuées. Les femelles de Schistosoma mansoni et de Schistosoma haematobium ne se développent pas en absence du mâle [18], [19]. Les caecums des femelles non accouplées contiennent une quantité relativement faible de matériel brun et jaune; tandis que les caecums des femelles accouplées sont invariablement remplis avec une substance noire huileuse. Ces individus non accouplés restent au niveau du 273

7 Développement de Schistosoma haematobium chez Meriones shawi système porte-hépatique. On peut donc considérer que l accouplement est une condition prérequise à la migration des schistosomes vers leur microhabitat définitif. L ensemble des données acquises permet d envisager actuellement le maintien au laboratoire de la souche marocaine de Schistosoma haematobium sur M. shawi. Ce résultat, particulièrement prometteur, offre de nombreuses possibilités, non seulement au niveau des recherches fondamentales (hybridations, recherches en immunologie, en pathologie ), mais également dans le domaine de la recherche appliquée (production d antigènes, études pharmacologiques). Summary A Moroccan strain of Schistosoma haematobium (area of Marrakech) was adapted and maintained in laboratory for two years on Meriones shawi (experimental host). The anatomical and morphological characteristics of this strain were investigated during the different stages of infestation in M. shawi. Six development stages were characterized. The first stage appeared in the lungs after the 6th day of infestation. The highest concentration in the lungs was observed between the 8 th and 9 th day. At the 11 th day schistosomula were observed in hepatic vessels as the second stage of infestation. At the third stage, the sex of the schistosomula was easily characterized. At the forth stage the gynaecophoric canal occurred in the male individuals. Mating of males and females was observed 27 days after infestation. The final stage, the females showed a well developed ovary (40 th day). The uterus started to be charged of eggs by the 50 th day. Keywords : Schistosoma haematobium - Meriones shawi - Schistosomula - development - Bulinus truncatus Références 1- PRESTON S.M, JAMES C. Infection of hamsters with terminal spined schistosomes. J. Helminthol 1972, 46 (3): CAPRON A., DEBLOCK S., DIGUET J., Contribution à l étude expérimentale de la bilharziose à Schistosoma haematobium. Bull. Organis. Mond. Santé 1965, 32: WRIGHT C.A., BENNETT M.S. Studies on Schistosoma haematobium in the laboratory II. A Strain from south Arabia. Trans. R. Soc. Trop. Med.hyg 1967, 61 (2): CHEEVER A.W., Schistosoma haematobium: The pathology of experimental infection. Exper. parasitol 1985, 59: IMBERT-ESTABLET D., VERA C., SELLIN B., JOURDANE J. The mouse as a suitable host for an isolate of Schistosoma haematobium from Niger. J. Helminthol 1992, 66: SHER F.A., MACKENZIE P., SMITHERS S.R. Decreased recorvery of invading parasites from the lungs as a parameter of acquiered immunity to Schistosomasis in the laboratory. J. infec. Diseas 1974, 13: SMITH M, VON LICHTENBERG F. Tissu degradation of calcific s.h eggs. Ann. J. Trop. Med.Hyg 1976, 25 (4): SMITH M., CLEGG J., WEBBE G. Culture of Schistosoma haematobium in vivo and in vitro. Ann. Trop. Med. Parasitol 1976, 70: GHANDOUR A.M., The development of Schistosoma haematobium in the hamster. Ann. Trop. Med. Parasitol 1978, 72: (3), MOODRE D.V., MENELEY H.E., Comparative susceptibility of Cammon laboratory animals to experimental infection with Schistosoma haematobium. J. Parasitol 1954, 40 :

8 M. Belcacemi et al. 11- DUWALL R.H., DEWITT W.B., An improved perfusion technique for recorvering adult schistosomes from laboratory animals. Amer. J. Trop.Med.Hyg 1967, 16 : MILLER P., WILSON R.A. Migration of the Schistosomula of S.m from the lungs to the hepatic portal system. Parasitol, 1980, 80: CLEGG J.A., In vitro cultivation of Schistosoma mansoni. Exper. Parasitol 1965, 16 : SULIMAN S. The rate of development of Schistosoma japonicium in the golden hamster, Cricetus auratus. M. Sc. Thesis, University of London SEERINGHAUS A.E. Sex studies of Scistosoma japonicum. Quart. J. Micros. Sc 1928, 7 : SAGAWA E., OGI K., SUMIKOSHI Y., Study concerning the influence of sex on the growth of animal boodies. Ist report exprimental of Schistosoma japonicum Trans. Jap. Pathol. Soc 1928, 18 : BRUMPTE E., Action des hôtes définitifs sur l évolution et sur la sélection des sexes de certains helminthes par eux : Expérience sur les schistosomes. Ann.Parasitol 1936, 14 : SHORT R.B. Sex studies on Schistosoma douthitti, trematode Schistosomatidae. Amer. Med. J 1952, 47 :