Au cours de ma thèse, j’ai développé et mis en place de nouvelles méthodes utilisant les récentes technologies du séquençage à très haut débit, des outils bioinformatiques et du «reciprocal allele-specifique RNA interference » (rasRNAi) dans l’objectif d’identifier les facteurs génétiques et non génétiques responsables de la résistance du moustique Anopheles gambiae aux parasites du paludisme murin Plasmodium berghei. J’ai mis en place une stratégie d’identification des polymorphismes dans les lignées résistantes et sensibles afin de sélectionner des marqueurs génétiques pour de futures analyses génétiques et lister les gènes polymorphiques. J’ai contribué à l’élaboration de nouvelles sondes ARN double-brin (dsRNAs) allèle spécifique pour la méthode du rasRNAi en identifiant le processus de découpage du dsRNA injecté chez des moustiques par l’analyse des petits ARNs séquencés issus du dsRNA injecté. J’ai élaboré un pipeline pour identifier la composition du microbiote des lignées sensibles et résistantes dans le but de les comparer. / During my PhD, I developed and implemented new methods and tools using the latest technologies of the Next Generation Sequencing, bioinformatics tools and the « reciprocal allele-specific RNA interference » (rasRNAi) method with the aim of identifying genetic and non-genetic factors responsible for the resistance of the mosquito Anopheles gambiae to the mouse malaria parasites Plasmodium berghei. I have implemented a strategy for identifying polymorphisms in the resistant and susceptible lines to (1) select genetic markers for future genetic analysis and (2) list the polymorphicgenes. I contributed to the development of a new allele-specific dsRNA probe for the rasRNAi method by identifying how mosquitoes process the injected dsRNA by the analysis of sequenced small RNAs from the injected dsRNA. I developed a pipeline to identify the microbiota composition in susceptible and resistant lines in order to compare them.

Le paludisme et la pneumonie constituent encore des problèmes de santé publique dans les pays à faible revenu, dont Madagascar. Toutefois, si le paludisme a reçu plus d’attention et vu ses programmes de lutte renforcés depuis la création du Fonds mondial en 2002, la pneumonie quant à elle est souvent négligée. Cependant, depuis peu, l’Unicef, s’appuyant sur les résultats encourageants obtenus au niveau communautaire dans la lutte contre le paludisme, pousse à l’intégration du dépistage et de la prise en charge de la pneumonie au niveau communautaire. Pour appuyer ce plaidoyer, des études d’impact et de type coût-efficacité sont nécessaires pour vérifier que cette stratégie est bien efficace et efficiente. C’est l’objet du chapitre 4 de cette thèse qui étudie l’expérience pilote menée par l’Unicef dans le district d’Antalaha. Nous montrons que ce programme a eu un impact notable sur la prise en charge du paludisme et de la pneumonie. Toutefois, la qualité de cette prise en charge est encore remise en question. Cela indique que, avant de décider d’une mise à l’échelle, ce programme mérite d’être révisé pour l’améliorer. Outre la perte de bien-être, le paludisme et la pneumonie ont un coût financier d’abord, économique, ensuite. Un des arguments de plaidoyer est alors de montrer, s’il y en a, les effets économiques des deux maladies. C’est l’objet des chapitres 2 et 3 avec une application à Madagascar. Auparavant, le sous-bassement théorique du lien entre santé et revenu ou développement économique est présenté dans le premier chapitre. / Malaria and pneumonia remain a public health problem in low-income countries, including Madagascar. However, while malaria has received more attention and its control programs have been strengthened since the creation of the Global Fund in 2002, pneumonia is often neglected. Face on the encouraging results of malaria community case management, UNICEF wants to integrate pneumonia management at community level. To support this advocacy, the impact and the cost-effectiveness of this strategy must be known to verify that it is effective and efficient. This is the purpose of Chapter 4 of this thesis which studies the pilot experiment conducted by Unicef in the district of Antalaha. It is shown that this program has had a significant impact on the management of malaria and pneumonia. However, the quality of this care is questioned. This situation indicates that, before scaling up, this program should be revised to improve it. Besides the loss of well-being, malaria and pneumonia have a financial and economic cost. Therefore, the economic effects of the two diseases are shown in the chapters 2 and 3 concerning the case of Madagascar. Previously, the theoretical under-base of the link between health and economic development is presented in the first chapter.

L’apparition de P. falciparum résistants aux CTAs est un problème majeur en Asie du Sud-Est. Il est nécessaire de rechercher des molécules présentant des mécanismes d’actions nouveaux. Une cible d’intérêt est l’apicoplaste, un organite de Plasmodium issu d’une endosymbiose avec une algue rouge. Les algues rouges pourraient présenter une source privilégiée de nouvelles molécules antipaludiques ciblant notamment les voies de biosynthèse apicoplastique. Cette thèse porte sur l’identification de ces métabolites secondaires bioactifs via le développement d’une nouvelle stratégie analytique. Un programme informatique nommé Plasmodesma a été créé et permet l’analyse différentielle de manière automatique de spectres RMN 2D 1H-1H et 1H-13C. Les molécules actives peuvent ensuite être isolées et identifiées par HPLC-SPE-RMN. L’activité antipaludique mise en évidence dans les algues rouges étudiées serait due à la présence de molécules de classes chimiques différentes dont des stérols. / Malaria is responsible for 445 000 deaths in 2016. The emergence and the spread of resistant P. falciparum to artemisinin-based combinations is a major health problem in South-East Asia. Research must continue to find compounds with a novel mechanism of action. The apicoplast is an interesting target. It is a Plasmodium organelle derived from a secondary endosymbiosis with a red alga. Red algae could be a special source of new antiplasmodial compounds targeting the isoprenoid biosynthesis pathway in the apicoplast. This thesis focuses on bioactive secondary metabolites identification via a new analytical strategy. A computer program called Plasmodesma was created and achieves an automatic differential analysis of 1H-1H and 1H-13C 2D NMR spectra. Bioactive compounds are isolated and identified by hyphenated HPLC-SPE-NMR. The presence of different classes of compounds including sterols could explain the antiplasmodial activity in studied the red algae species.

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Le paludisme, maladie infectieuse due à des parasites du genre Plasmodium, reste mortel et préoccupant dans les régions intertropicales d’Afrique, d’Asie et d’Amérique. Les phénomènes de résistance des parasites aux différentes générations de traitements représentent un problème majeur, auxquels s’ajoutent le coût des traitements et donc l’accès aux soins pour les populations les plus défavorisées. Il est ainsi urgent de trouver de nouvelles cibles et de développer de nouveaux agents antipaludiques agissant via des mécanismes originaux. La cible étudiée lors de ces travaux de thèse est la leucyl aminopeptidase bimétallique de P. falciparum, notée PfA-M17. Elle a récemment émergé comme potentielle cible antipaludéenne et jouerait un rôle essentiel à la croissance et à la survie du parasite. Elle serait impliquée dans la dernière étape du catabolisme de l’hémoglobine lors du cycle érythrocytaire du parasite. Ces travaux se sont concentrés sur la conception, la synthèse et l’évaluation d’inhibiteurs sélectifs de PfA-M17. En s’inspirant de travaux antérieurs menés au laboratoire et d’expériences de modélisation moléculaire, des analogues benzocycloheptanes trisubstitués ont été conçus pour inhiber sélectivement PfA-M17. Une voie de synthèse diastéréosélective partant de l’acide D-isoascorbique a été mise au point et a permis d’accéder à des analogues cycloheptanes et cyclohexanes trisubstitués. Cette voie de synthèse a aussi été étudiée afin d’obtenir des analogues benzocycloheptanes trisubstitués. / Malaria is an infectious disease due to Plasmodium parasites, still causing numerous deaths in intertropical areas of Africa, America and Asia. Existing treatments face problems of high cost and resistance, hence the need to discover new targets and to develop new compounds. This work focused on a recent antimalarial target, a bimetallic leucyl aminopeptidase, named PfA-M17. Inhibition of this aminopeptidase shows it is essential for parasite survival and growth. PfA-M17 may be involved in the last step of hemoglobin digestion during the intraerythrocytic cycle of the parasite. This study concerned the design, the synthesis and the evaluation of selective PfA-M17 inhibitors. Trisubstituted benzocycloheptane analogs were designed as PfA-M17 inhibitors, based on previous works performed in our team and based on molecular modelling. A diastereoselective pathway was developed from D-isoascorbic acid and gave trisubstituted cycloheptanes and cyclohexanes analogs. This pathway was also studied in order to get the trisubstituted benzocycloheptane scaffolds.

Le développement érythrocytaire de Plasmodium falciparum, l'agent du paludisme, est responsable de tous les symptômes liés à la maladie. Les formes sanguines du parasite possèdent plusieurs organites qui se sont révélés essentiels au développement intra-érythrocytaire. Parmi ceux-ci, nous nous sommes intéressés à un compartiment tout à fait original connu sous le nom de structures de Maurer. Ce compartiment, qui présente des caractéristiques de Golgi, est localisé dans le cytoplasme de la cellule hôte et assure le transfert de protéines parasitaires à la membrane érythrocytaire. Les structures de Maurer participent notamment au transport des protéines parasitaires liées au phénomène de cytoadhérence, qui est à l'origine du neuropaludisme. Notre travail a de plus permis de montrer leur rôle dans la libération des mérozoïtes infectieux. Nous avons entrepris une étude protéomique et fonctionnelle de ce compartiment afin de mieux comprendre son rôle biologique et d'identifier des enzymes essentielles au parasite, qui pourraient être validées comme cibles chimio-thérapeutiques. Nos études ont identifié dans ces structures la protéine RhopH2 qui semble présenter une activité sérine protéase dont nous poursuivons la caractérisation. Nous avons également, par une approche protéomique globale, identifié près de 50 protéines parasitaires dans des préparations de fantômes de globules rouges parasités, qui contiennent la membrane plasmique et le squelette sous-membranaire érythrocytaire ainsi que les structures de Maurer. Cette étude, ainsi que la caractérisation de l'interaction entre PfSBP1, protéine intégrale de la membrane des structures de Maurer, et LANCL1, protéine du squelette sous membranaire érythrocytaire, permettent de préciser les modalités d'interaction entre structures de Maurer et membrane plasmique de la cellule hôte du parasite. À terme, notre analyse devrait permettre de mieux comprendre le rôle biologique des structures de Maurer ainsi que les voies d'adressage des protéines parasitaires à ce compartiment extracellulaire tout à fait original.

Le paludisme à P. falciparum constitue le problème de santé publique principal sur l'archipel des Comores. Le présent travail propose une synthèse des informations relatives à son épidémiologie, associée à une application des méthodes récentes d'épidémiologie moléculaire et de génétique des populations plasmodiales à la situation comorienne. Celle-ci apparaît contrastée. Ainsi, Grande Comore, Mohéli et Anjouan sont des îles marquées par une morbidité palustre importante, et leur population plasmodiale est globalement homogène. La morbidité est en revanche beaucoup plus faible à Mayotte, où les cas sont pour moitié d'origine importée depuis les îles voisines, et pour moitié autochtones et concentrés dans le foyer résiduel et génétiquement isolé de Bandraboua selon une distribution microépidémique. Les niveaux de chimiorésistance, globalement élevés, sont également contrastés, du fait de pressions médicamenteuses différentes. En complément des stratégies actuelles de lutte antipaludique, ces informations conduisent donc à recommander : (1) la nécessité d'une surveillance de la chimiorésistance séparée pour chaque île, (2) le principe d'une élimination du paludisme sur les 4 îles à la fois et non pas sur une seule, et (3) un renforcement de la prévention des épidémies sur la commune de Bandraboua. Mais l'arrivée des ACT, la large distribution des moustiquaires imprégnées et le récent traitement de masse sur Mohéli devraient modifier à court terme cette situation épidémiologique. Ils devraient également relancer la pertinence d'une surveillance de la chimiorésistance excentrée à Marseille, où la représentativité génétique des parasites importés est pour l'instant limitée.

RESUME Le paludisme, la maladie la plus dévastatrice des régions tropicales fait l’objet de nombreuses recherches ayant pour but de trouver des médicaments préventifs, du matériel de protection, de nouveaux traitements, des vaccins, … Notre travail s’est inscrit dans la recherche des composés naturels actifs sur l’agent pathogène, le Plasmodium. Nos investigations phytochimiques et pharmacologiques ont porté sur Triclisia sacleuxii, une plante utilisée en médecine traditionnelle pour traiter diverses maladies dont deux parasitaires: la schistosomiase et l’ascardiose. Elle est aussi employée dans la préparation du poison de flèche. De plus, T. sacleuxii appartient à la famille des Menispermaceae, une famille riche en alcaloïdes bisbenzylisoquinoléiques (BBIQ). Ces composés ont de nombreuses propriétés biologiques dont l’activité antipaludique et trypanocide. Plusieurs autres espèces appartenant au genre Triclisia sont utilisées en médecine traditionnelle pour traiter la fièvre, le paludisme et d’autres pathologies. Ces éléments ont motivé la recherche dans cette plante des composés à activité antiplasmodiale. En effet, la plupart des composés que nous en avons isolés (p 12) sont actifs aussi bien sur la souche chloroquino-sensible (3D7) que sur la souche chloroquino-résistante (W2) que nous avons testées. Deux d’entre eux ont en plus une activité plus élevée vis-à-vis de la souche choroquino-résistante. Les composés actifs sur Plasmodium falciparum ont également montré une toxicité à l’égard de Trypanosoma brucei brucei, une sous-espèce apparentée à celles qui sont à la base de la maladie du sommeil en Afrique Centrale et de l’Est. A part les usages mentionnés précédemment, T. sacleuxii est en plus employée comme antidote contre les morsures de serpents. Ce qui voudrait dire qu’elle pourrait renfermer des inhibiteurs d’enzymes. Aussi, des BBIQ ont déjà démontré une activité inhibitrice de l’acétylcholinéstérase (AChE) et des phospholipases A2. Sur base de ces informations, nous avons assigné un troisième objectif à notre investigation qui cible l’AChE en correlation avec la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est une pathologie neurodégénérative qui affecte en général les personnes âgées de plus de 60 ans, caractérisée entre autres par une perte progressive de la mémoire, une détérioration de plusieurs fonctions cognitives, de troubles neurologiques et du comportement, … Les différents extraits alcaloïdiques ont montré un degré d’inhibition de l’AChE élevé ( 80 - 90%) à une concentration de 100 μg/ml. Avec les composés purs, l’inhibition est très variable (30 - 90 %) suivant la structure. Enfin, nous avons effectué des investigations pour déterminer le mode d’action antiplasmodiale des BBIQ majeurs isolés de T. sacleuxii. Il apparaît que non seulement toutes les BBIQ n’agissent pas par un même mode d’action, mais aussi un même composé pourrait agir simultanément suivant deux ou plusieurs mécanismes différents. SUMMARY Malaria, the most devastating disease in tropical areas, is currently a target of numerous researches, aiming to find preventive medicines, protective tools, new treatments and vaccines. In a search for antiplasmodial natural compounds, we have undertaken phytochemical and pharmacological investigations on Triclisia sacleuxii, used in traditional medicine to treat various ailments including two parasitological diseases; schistosomiasis and ascariasis. It is also used as an arrow poison. Triclisia sacleuxii belongs to the Menispermaceae family, which is known to contain bisbenzylisoquinolines. These components have shown various biological activities among which antimalarial and trypanocidal activity. Furthermore, many Triclisia species are used in traditional medicine for treating fever and malaria along with other disorders. With this background the research was set out to investigate on possible antiparasitic compounds active against Plasmodium falciparum. Most of the compounds isolated in this work were active towards both chloroquine sensitive strain (3D7) and chloroquine resistant Plasmodium strain (W2). Interestingly some of them demonstrated selectivity for the resistant strain. The compounds which displayed antiplasmodial activity also showed toxicity against Trypanosoma brucei brucei, a parasite related to those which cause sleeping sickness. Besides Triclisia sacleuxii traditional uses mentioned above, it is also used as a snakebites antidote. This suggests that it might contain enzymes inhibitors. Additionally, in previous works, bisbenzylisoquinolines which are believed to be present in T. sacleuxii, have displayed phospholipases A2 and acetylcholinesterase inhibitory activity. On the basis of these informations, the third aim of our investigation targeted acetylcholinesterase (AChE), an enzyme involved in Alzheimer’s disease (AD). AD is a neurodegenerative disease occurring mostly in people aged beyond 60 years, characterised by a progressive loss of memory, impairement of multiple cognitive functions, neurological and behavior disorders,.... Our results have demonstrated that leaves, stems and roots alkaloidal fractions have high anti-AChE activity. Pure compounds exhibited a structure-dependent activity ranging from 30 up to 90% at a concentration of 100μg/ml). Finally, we have undertaken an investigation on the antiplasmodial mode of action of the major alkaloids. It appears that not only the BBIQ do not act by a same mechanism, but also a single compound may act by more than one mode of action.

Dans le cadre de la recherche de nouveaux composés à activité antiplasmodiale, deux plantes de Madagascar ont été étudiées : Pyrostria major (Rubiaceae) et Gonioma malagasy (Apocynaceae). Leurs extraits acétate d'éthyle et alcaloïdique ont montré une activité antiplasmodiale significative vis-à-vis de la souche chloroquino-résistante FcB1 lors d'un criblage préliminaire. L'étude phytochimique des feuilles de P. major a conduit à l'isolement du β sitostérol ainsi que de huit nouveaux diarylheptanoïdes glycosylés, décrits pour la première fois dans une plante appartenant à la famille des Rubiaceae. L'activité antiplasmodiale de l'extrait AcOEt des feuilles est probablement due à la présence du β sitostérol. Cette activité serait due à l'effet stomatocytogénique provoqué par cette famille de composés. L'utilisation de l'"Exciton chirality" a permis de déterminer la configuration absolue des diarylheptanoïdes glycosylés isolés. Cette étude structurale nous a permis d'obtenir d'une part, deux composés antiplasmodiaux sélectifs et non cytotoxiques et d'autre part, un composé antileishmanien et un autre antitrypanosomal. L'étude de l'extrait alcaloïdique de G. malagasy a conduit à l'isolement d'une nouvelle série chimique, "les goniomedines". Ces dernières sont caractérisées par un squelette bisindolique constitué de deux monomères dihydroindoliques reliés par une unité dihydropyrane. Une étude configurationnelle basée sur le calcul théorique de spectres de dichroïsme circulaire ainsi que sur des considérations biogénétiques, a permis la détermination de leur configuration absolue. Parmi ces composés, un seul a montré une activité antiplasmodiale significative.

L'anémie de l'enfant reste un problème d'importance pour la santé mondiale, malgré les décennies de recherche visant à comprendre son étiologie et à développer des interventions efficaces pour réduire sa prévalence et ses conséquences. Bien que les facteurs de risque individuels de l'anémie soient connus, y compris les facteurs liés à la malnutrition et à la morbidité, l'interaction entre lesdits facteurs est moins documentée dans des contextes où les enfants sont fréquemment exposés à plusieurs facteurs en même temps. Cette étude vise à documenter les efforts de lutte contre l'anémie du programme MICAH qui a été mis en oeuvre au Ghana, au Malawi et en Tanzanie. Ensuite, en utilisant les données relatives à la fois au processus et à l'évaluation colligées au cours du programme, elle vise à mieux comprendre les facteurs de risque d'anémie chez les jeunes enfants dans ces contextes et à comprendre comment les relations entre ces facteurs peuvent avoir changé au fil du temps lors de l'intervention. Spécifiquement, cette étude vérifie s‘il y a des preuves d'une réduction de la vulnérabilité des enfants aux facteurs de risque associés à l'anémie dans chaque contexte. Un examen de la documentation a été réalisé afin de caractériser le contexte du programme et des interventions, leur l'intensité et étendue. Les données transversales sur la nutrition et l'état de santé des enfants âgés de 24 à 59 mois (N = 2405) obtenues en 2000 et 2004 à partir des enquêtes d'évaluation du programme MICAH au Ghana, au Malawi et en Tanzanie, ont été utilisées pour décrire la prévalence de l'anémie. Les modèles polynomiaux de régression logistique et linéaire ont été utilisés pour estimer les risques d'anémie légère et d'anémie modérée / sévère et les niveaux d‘hémoglobine associés à des groupes de variables. Les estimations du risque attribuable à une population (RAP) ont aussi été calculées. Une anémie (Hb <110 g/L) a touché au moins 60% des enfants dans les trois pays; l'anémie modérée / sévère (<100 g/L) constituait la majorité des cas. Une forte diminution de l'anémie a été observée entre 2000 et 2004 au Ghana, mais seulement une légère baisse au Malawi et en Tanzanie. Le risque d'anémie modérée / sévère était associé au retard de croissance chez les enfants du Ghana (OR 2,68, IC 95% 1,70-4,23) et du Malawi (OR 1,71; 1,29-2,27) mais pas de la Tanzanie (OR 1,29; 0,87- 1,92). Le paludisme et les maladies récentes étaient associées à une hémoglobine plus basse. Une atténuation de cette association en 2004 a été observée seulement au Malawi pour le paludisme et au Ghana pour les maladies récentes. Le risque d'anémie modérée / sévère était 44% moindre chez les enfants âgés de 48 à 59 mois comparativement aux enfants de 24 à 35 mois dans les trois pays et cela n'a pas changé entre 2000 et 2004. Les RAP estimés ont montré qu‘environ un cinquième des cas d‘anémie modérée à sévère était attribuable au retard de croissance au Ghana et Malawi, mais pas en Tanzanie. Des RAP moindres et dépendants des contextes ont été trouvés pour le paludisme et les maladies récentes. Dans ces zones d‘intervention intégrées de santé et de nutrition la relation de certains facteurs de risque à l'anémie se modifia avec le temps. Le retard de croissance est resté toutefois un facteur de risque indépendant et non mitigé de l'anémie. Une réduction efficace des causes de la malnutrition chronique est nécessaire afin de réduire la vulnérabilité des enfants et de garantir un impact maximum des programmes de lutte contre l'anémie. Une mitigation de l'impact du paludisme peut par contre être visée dans les régions endémiques. / Childhood anaemia remains a problem of global health importance, despite decades of research to understand its aetiology and develop effective interventions to reduce its prevalence and consequences. While the individual risk factors for anaemia in young children are known, including factors related to undernutrition and morbidity, much less is known about the interaction amongst these in contexts where children are frequently exposed to several at the same time. This study seeks to document the anaemia control efforts of the Micronutrient and Health (MICAH) program implemented in Ghana, Malawi and Tanzania and use both process and evaluation data collected during the program to better understand the risk factors for anaemia in young children in these contexts and how these risk relationships may have changed over time during the intervention. Specifically, this study tests whether there is evidence of a reduction in child vulnerability to the risk factors associated with anaemia in each context. A review of program documentation was conducted to characterize the program contexts and interventions, including estimates of intensity and reach. Cross-sectional data on the nutrition and health status of children 24-59 mo (N=2405) obtained in 2000 and 2004 from community-based program evaluation surveys in Ghana, Malawi and Tanzania, were used to describe the prevalence of anaemia. Multinomial logistic and linear regression models were used to estimate the risk of mild and moderate/severe anaemia and low haemoglobin, respectively, associated with groups of variables. Population attributable risk (PAR) estimates were also calculated. Anaemia (haemoglobin <110 g/L) affected at least 60% of children in all three countries; moderate/severe anaemia (<100 g/L) accounted for the majority of cases. A large decrease in anaemia was observed between 2000 and 2004 in Ghana, but only a small decrease in Malawi and Tanzania. The risk of moderate/severe anaemia was associated with stunting in children from Ghana (OR 2.68; 95% CI 1.70, 4.23) and Malawi (OR 1.71; 1.29, 2.27) but not Tanzania (OR 1.29; 0.87, 1.92). Malaria and recent illness was associated with lower Hb overall; attenuation of this association in 2004 was observed only in Malawi for malaria and Ghana for illness. Children 48-59 mo were at least 44% less likely than those 24-35 mo to have moderate/severe anaemia in all three countries and this did not change between 2000 and 2004. PAR estimates showed that roughly one fifth of moderate/severe anaemia cases were attributable to stunting in Ghana and Malawi but not Tanzania. Lower and context-variable PAR estimates were found for malaria and recent illness. Integrated health and nutrition interventions altered the relationship of some but not all risk factors for anaemia. Stunting remained an independent and non-buffered risk factor for anaemia. Effectively reducing the causes of chronic undernutrition is required in order to reduce child vulnerability and ensure maximum impact of anaemia control programs. Some buffering of malaria impact may be achieved in endemic settings.