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15.6B : Trypanosomiase africaine - Biologie

15.6B : Trypanosomiase africaine - Biologie



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La maladie du sommeil est causée par un protozoaire transmis par la mouche tsé-tsé.

Objectifs d'apprentissage

  • Décrire le cycle de vie de Trypanosoma brucei et sa voie de transmission qui cause la trypanosomose africaine

Points clés

  • La maladie est causée par des protozoaires de l'espèce Trypanosoma brucei, qui, dans le système sanguin d'un mammifère, deviennent un trypomastigote et se déplacent à travers l'hôte mammifère et infectent le liquide céphalo-rachidien et les ganglions lymphatiques.
  • Le protozoaire Trypanosoma brucei infecte la mouche tsé-tsé lorsqu'elle se nourrit du sang d'un mammifère infecté. Une fois infectée, une mouche tsé-tsé peut transmettre la maladie à d'autres mammifères.
  • Initialement, la maladie du sommeil présente de nombreux symptômes d'autres infections virales, mais si elle n'est pas traitée, elle affectera le système nerveux, provoquant une léthargie.

Mots clés

  • trypomastigote: Une étape du cycle de vie unicellulaire, typiquement les trypanosomes, où le flagelle est postérieur au noyau et relié au corps cellulaire par une longue membrane ondulante.
  • épimastigotes: Une étape du cycle de vie unicellulaire, typiquement les trypanosomes, où le flagelle est antérieur au noyau et attaché au corps cellulaire par une courte membrane.

La trypanosomose humaine africaine, la maladie du sommeil, la léthargie africaine ou la trypanosomose du Congo est une maladie parasitaire des humains et des animaux, causée par des protozoaires de l'espèce Trypanosoma brucei et transmise par la mouche tsé-tsé. La maladie est endémique dans certaines régions d'Afrique subsaharienne, couvrant des zones dans environ 37 pays contenant plus de 60 millions de personnes. On estime que 50 à 70 000 personnes sont actuellement infectées, ce nombre ayant quelque peu diminué ces dernières années. Le nombre de cas signalés était inférieur à dix mille en 2009, la première fois en 50 ans. On pense que de nombreux cas ne sont pas signalés. Environ 48 000 personnes en sont mortes en 2008. Quatre épidémies majeures se sont produites dans l'histoire récente : une de 1896 à 1906, principalement en Ouganda et dans le bassin du Congo, deux épidémies en 1920 et 1970 dans plusieurs pays africains, et une épidémie récente de 2008 en Ouganda.

Transmission

La mouche tsé-tsé (genre Glossina) est une grande mouche brune piqueuse qui sert à la fois d'hôte et de vecteur pour les parasites trypanosomes. En prélevant du sang sur un hôte mammifère, une mouche tsé-tsé infectée injecte des trypomastigotes métacycliques dans le tissu cutané. À partir de la morsure, les parasites pénètrent d'abord dans le système lymphatique, puis passent dans la circulation sanguine. À l'intérieur de l'hôte mammifère, ils se transforment en trypomastigotes sanguins et sont transportés vers d'autres sites dans tout le corps, atteignent d'autres fluides corporels (par exemple, la lymphe, le liquide céphalo-rachidien) et continuent de se répliquer par fission binaire. Le cycle de vie entier des trypanosomes africains est représenté par des stades extracellulaires. Une mouche tsé-tsé est infectée par des trypomastigotes sanguins lorsqu'elle prend un repas de sang sur un hôte mammifère infecté. Dans l'intestin moyen de la mouche, les parasites se transforment en trypomastigotes procycliques, se multiplient par fission binaire, quittent l'intestin moyen et se transforment en épimastigotes. Les épimastigotes atteignent les glandes salivaires de la mouche et continuent de se multiplier par fission binaire. Le cycle de vie complet de la mouche dure environ trois semaines.

En plus de la piqûre de la mouche tsé-tsé, la maladie peut être transmise par une infection de la mère à l'enfant ; le trypanosome peut parfois traverser le placenta et infecter le fœtus. La transmission peut également se produire dans les laboratoires par des infections accidentelles ; par exemple, par la manipulation du sang d'une personne infectée et la transplantation d'organes, bien que cela soit rare. Les transfusions sanguines et éventuellement les contacts sexuels sont deux autres causes.

Symptômes

Les symptômes de la trypanosomose africaine se produisent en deux étapes. La première étape, connue sous le nom de phase hémolymphatique, est caractérisée par de la fièvre, des maux de tête, des douleurs articulaires et des démangeaisons. L'invasion des systèmes circulatoire et lymphatique par les parasites est associée à un gonflement sévère des ganglions lymphatiques, souvent d'une taille énorme. Si elle n'est pas traitée, la maladie surmonte les défenses de l'hôte et peut causer des dommages plus importants, élargissant les symptômes pour inclure l'anémie, les dysfonctionnements endocriniens, cardiaques et rénaux. La deuxième phase, la phase neurologique, commence lorsque le parasite envahit le système nerveux central en traversant la barrière hémato-encéphalique. Le terme « maladie du sommeil » vient des symptômes de la phase neurologique. Les symptômes comprennent une confusion, une coordination réduite et une perturbation du cycle du sommeil, avec des accès de fatigue ponctués de périodes maniaques, conduisant à un sommeil diurne et à des insomnies nocturnes. Sans traitement, la maladie est invariablement fatale, avec une détérioration mentale progressive conduisant au coma et à la mort. Les dommages causés dans la phase neurologique sont irréversibles.


15.6B : Trypanosomiase africaine - Biologie

Trypanosoma brucei est un parasite protozoaire unicellulaire, transmis par la piqûre de glossines (genre Glossina). Différentes espèces/sous-espèces de trypanosomes infectent une variété de vertébrés différents, y compris les animaux et les humains. La trypanosomose humaine africaine (THA), également connue sous le nom de maladie du sommeil, est causée par deux sous-espèces : Trypanosoma brucei gambiense et Trypanosoma brucei rhodesiense. Ces dernières années, le nombre de cas signalés de THA a diminué régulièrement, tombant à environ 6 000 en 2013 1 . D'autres espèces de trypanosomes infectent à la fois les animaux domestiques et sauvages, provoquant la trypanosomose animale africaine. L'infection du bétail a un impact majeur sur l'économie africaine, limitant la production de lait et de viande et le développement de l'agriculture dans des zones autrement propices à l'élevage 2 .

Les trypanosomatides présentent également un intérêt scientifique intrinsèque car ils se sont séparés tôt (il y a plus de 600 millions d'années) et ont évolué différemment d'autres eucaryotes bien étudiés 3 . T. brucei brucei (appelé ici T. brucei ), une sous-espèce non infectieuse pour l'homme, est de loin la mieux caractérisée. Chez l'hôte mammifère, les parasites T. brucei colonisent le sang et les espaces interstitiels de plusieurs tissus, notamment le cerveau, le tissu adipeux et la peau 4 – 6 . La présence de parasites dans le cerveau est associée à l'apparition de troubles du sommeil et de symptômes neurologiques caractéristiques des stades avancés de la maladie 1 .

Chez l'hôte mammifère, les parasites existent en deux étapes : la forme sanguine longue et mince (B-LS), qui double toutes les 7 heures par fission binaire, et la forme courte et trapue (B-SS), qui est en phase terminale du cycle cellulaire&# x2013 arrêté ( Figure 1 ). La différenciation de B-LS à B-SS est irréversible et est déclenchée par un mécanisme de détection de quorum 7 . La forme B-SS est pré-adaptée à la vie dans l'intestin moyen des glossines 7 . Ces pré-adaptations aident probablement à la différenciation efficace en formes procycliques réplicatives (PF). Finalement, les PF migrent de l'intestin moyen au proventricule, où ils se différencient davantage en épimastigotes et plus tard en métacycliques dans les glandes salivaires (Figure 1). Ces derniers sont arrêtés dans le cycle cellulaire et sont capables de recoloniser/réinfecter un hôte mammifère lorsqu'une mouche tsé-tsé prend un repas de sang.

Figure 1. Modifications du métabolisme au cours du cycle de vie de Trypanosoma brucei.

Le cycle de vie de T. brucei s'étend sur deux hôtes : un mammifère (humain, bétail, animaux sauvages) et la mouche tsé-tsé. Ce parasite protozoaire étant extracellulaire, il adapte son métabolisme aux nutriments extracellulaires disponibles. Les deux stades les mieux caractérisés en termes de métabolisme sont les formes sanguines allongées et procycliques, qui catabolisent principalement respectivement le glucose et la proline. Peu d'études ont étudié les formes courtes et trapues de la circulation sanguine. Chez l'hôte mammifère, les parasites s'accumulent dans les espaces interstitiels de plusieurs tissus, principalement le cerveau, la peau et le tissu adipeux viscéral (les adipocytes sont présentés à titre d'exemple). Le métabolisme des parasites dans ces tissus reste en grande partie inconnu, à l'exception de l'activation de l'oxydation des acides gras chez les parasites résidant dans le tissu adipeux. Le métabolisme du stade métacyclique n'a pas été caractérisé à ce jour. TAO, trypanosome alternative oxydase.

Tout au long de leur cycle de vie, les parasites rencontrent et s'adaptent à des environnements très différents. Chez l'hôte mammifère, de telles adaptations comprennent l'évitement du système immunitaire de l'hôte (en utilisant une variation antigénique) ainsi que des adaptations métaboliques pour utiliser les nutriments disponibles. Par exemple, les niveaux de glucose dans le cerveau représentent normalement 10 % des niveaux sanguins 8 , alors que le tissu adipeux peut être une meilleure source de lipides. Chez la mouche tsé-tsé vecteur, les parasites sont confrontés à un défi protéolytique plutôt qu'immunitaire et doivent également s'adapter à un environnement exempt de glucose mais riche en acides aminés, en particulier en proline 9 . T. brucei reprogramme son métabolisme afin de bénéficier des nutriments disponibles dans l'environnement. Dans cette revue, nous comparerons les différences métaboliques qui se produisent au cours du cycle de vie de T. brucei, en soulignant les questions qui restent sans réponse. Pour faciliter la compréhension de cette revue par un expert en non-métabolisme, nous allons d'abord résumer les principales voies métaboliques présentes dans la plupart des cellules eucaryotes.

2. Bases du métabolisme des eucaryotes 2.1. De multiples sources de carbone pour la production d'énergie

Tous les organismes vivants utilisent l'adénosine triphosphate (ATP) comme source d'énergie intracellulaire. L'ATP est généré par le catabolisme (dégradation) des nutriments. Les nutriments ou sources de carbone les plus courants sont les glucides (comme le glucose), les acides gras et les acides aminés.

La plupart des organismes tirent leur énergie de la dégradation du glucose, par un processus connu sous le nom de glycolyse, une voie métabolique universelle et évolutive ancienne, qui convertit le glucose (6-carbone) en pyruvate (3-carbone). Dans des conditions aérobies, le pyruvate peut subir une dégradation supplémentaire en acétyl coenzyme A (acétyl-CoA) (2-carbone) puis en dioxyde de carbone (CO 2) via le cycle de l'acide tricarboxylique (TCA) avec production concomitante d'équivalence réductrice (NADH et FADH 2) et GTP. Le transfert d'électrons de ces cofacteurs réduits à l'oxygène via une chaîne de transport d'électrons génère un gradient électrochimique de protons à travers la membrane interne mitochondriale qui est utilisé pour générer de l'ATP par une ATP synthase liée à la membrane, collectivement un processus appelé phosphorylation oxydative (OXPHOS). L'oxydation complète de chaque molécule de glucose conduit à la production d'environ 36 molécules d'ATP, montrant à quel point OXPHOS est un mécanisme très efficace de production d'énergie.

En l'absence d'oxygène, le produit de la glycolyse (pyruvate ou phosphoénolpyruvate) peut être davantage métabolisé par fermentation en produits finaux excrétés, tels que le lactate (par exemple, chez l'homme pendant la course) et l'éthanol (par exemple, chez la levure) dans le cytoplasme , conduisant à la production nette de deux molécules d'ATP par molécule de glucose consommée. Bien que le flux à travers la fermentation puisse être très élevé, la voie est énergétiquement inefficace en termes de production d'ATP. En l'absence d'oxygène, certains micro-organismes utilisent des ions nitrate, des ions sulfate et du dioxyde de carbone comme accepteurs d'électrons finaux, dans un processus appelé respiration anaérobie. Par exemple, le produit final de la glycolyse pourrait être converti en acétyl-CoA, qui entre dans le cycle du TCA ou est converti en acétate. Les électrons sont ensuite donnés à l'accepteur final via la chaîne de transport d'électrons mitochondriale.

Dans de nombreux organismes, les acides gras peuvent être catabolisés par β-oxydation dans les mitochondries pour générer à nouveau l'unité à 2 carbones acétyl-CoA, qui alimente le cycle du TCA et OXPHOS. L'oxydation des acides gras d'une molécule de palmitate (un acide gras à 16 atomes de carbone très abondant dans les adipocytes de mammifères) peut générer 106 molécules d'ATP. L'équilibre entre la fabrication et la décomposition des acides gras est étroitement régulé.

Les acides aminés peuvent également contribuer à la production totale d'énergie par oxydation en urée et CO 2. La première réaction est l'élimination du groupe amino par les transaminases. Alors que le groupe aminé entre dans le cycle de l'urée, les squelettes carbonés des cétoacides entrent généralement dans le cycle du TCA et alimentent l'OXPHOS.

Les abondances relatives de sucres, d'acides aminés et d'acides gras ainsi que la disponibilité de suffisamment d'oxygène pour utiliser OXPHOS influencent les voies métaboliques préférentiellement utilisées pour produire de l'ATP. Ainsi, le profil métabolique d'une cellule est une conséquence de l'expression régulée de protéines spécifiques à une voie et de transporteurs associés en réponse à des conditions nutritionnelles et environnementales extracellulaires 10 .

2.2. Adaptations métaboliques chez les eucaryotes

Les manuels sur le métabolisme expliquent que dans des conditions riches en nutriments, les organismes unicellulaires modèles en croissance exponentielle utilisent souvent la fermentation 11 . Les cellules en prolifération dans un organisme multicellulaire métabolisent également le glucose principalement par glycolyse, sécrétant de l'éthanol, du lactate ou un autre acide organique tel que l'acétate. Lorsque les organismes unicellulaires sont privés de nutriments, ils changent et dépendent principalement du métabolisme oxydatif, tout comme les cellules différenciées en phase terminale dans un organisme multicellulaire. Il n'est pas surprenant qu'il existe de nombreuses exceptions à ces concepts généralisés, et comme nous le décrirons ci-dessous (section 4), T. brucei est un exemple par excellence de ces exceptions.

Le métabolisme des cellules est un processus hautement régulé qui est influencé par de nombreux facteurs extracellulaires. Par exemple, la levure utilise le glucose de l'environnement comme source de carbone préférée. Même en présence d'oxygène, le glucose est converti en éthanol excrété, avec un faible rendement de production d'ATP. Bien que ce processus puisse sembler inutile, il s'agit d'un moyen très efficace de soutenir une croissance exponentielle. Lorsque les niveaux de glucose sont bas, la levure subit un basculement diauxique vers une autre source de carbone, l'éthanol, ce qui nécessite une altération de son métabolisme mitochondrial. En utilisant cette source de carbone alternative, les cellules sont capables de continuer à croître et à se diviser, mais à un rythme considérablement réduit 12 .

Chez les mammifères, la plupart des cellules différenciées non proliférantes utilisent la glycolyse et l'OXPHOS pour générer de l'ATP et convertir le glucose en CO 2 et H 2O. Cependant, la plupart des cellules cancéreuses en prolifération convertissent le glucose en pyruvate et en lactate (3-carbone) même dans des conditions aérobies, un phénomène connu sous le nom d'effet Warburg, du nom de son découvreur 11, 13. Bien que ce processus de type fermentation soit intrinsèquement moins efficace sur le plan énergétique, ces cellules utilisent des taux de glycolyse bien plus élevés pour répondre à leur demande plus élevée de métabolites car elles se divisent plus rapidement. Cette reprogrammation métabolique permet aux cellules cancéreuses de produire rapidement les éléments constitutifs et d'augmenter la biomasse totale pour un temps de propagation plus rapide 14 .

Des changements métaboliques majeurs se produisent également lorsque les cellules immunitaires sont activées et initient la prolifération. Lorsque les cellules T sont activées lors d'une infection ou d'une inflammation, l'expression des gènes est reprogrammée, ce qui entraîne une croissance rapide, une prolifération et l'acquisition de nouvelles fonctions effectrices. Les cellules T effectrices, comme les cellules cancéreuses, dépendent de la glycolyse aérobie lors de leur prolifération 11 . En revanche, les cellules T destinées à devenir des cellules mémoires maintiennent un métabolisme oxydatif, ce qui leur permet de conserver leur quiescence et leur longévité. Les cellules T régulatrices (Treg) utilisent principalement OXPHOS pour le développement et la survie 15, 16, tandis que les cellules B activées présentent une absorption accrue de glucose et une induction de la glycolyse 17 . Ces exemples montrent à quel point le métabolisme est malléable, car les cellules réagissent aux facteurs environnementaux et aux signaux pour acquérir de nouvelles fonctions.

3. Les trypanosomes ont des caractéristiques métaboliques inhabituelles 3.1. Les trypanosomes ont une seule mitochondrie et des glycosomes

Les trypanosomes sont caractérisés par la présence d'un réseau dense d'anneaux imbriqués circularisés d'ADN mitochondrial appelé kinétoplaste, situé dans la grande mitochondrie unique de la cellule. La mitochondrie unique dans les PF a une structure ramifiée très définie avec des crêtes discoïdes, tandis que dans les formes B-LS, l'organite est une structure tubulaire étroite moins bien développée avec une morphologie acristate similaire à celle de la promitochondrie de levure anaérobie 18, 19. T. brucei contient également des organites de type peroxysome, appelés glycosomes, qui contiennent les six premières (PF) ou sept (B-LS) enzymes glycolytiques 3 . Étant donné que la membrane glycosomique est imperméable à l'ATP, aucune production nette d'ATP ne se produit à l'intérieur de ces organites. Ainsi, la production nette d'ATP à partir de la glycolyse se produit pendant les étapes cytoplasmiques (figure 2).

Figure 2. Plusieurs voies pour produire de l'ATP dans les trypanosomes.

Catabolisme des sources de carbone les plus abondantes sous forme procyclique cultivée dans des conditions appauvries en glucose ( A ) ou contenant du glucose ( B ) et sous forme sanguine longue et élancée ( C ). Les produits finaux excrétés de la dégradation du glucose et de la proline (pyruvate, acétate, succinate et alanine) sont soulignés. Des flèches d'épaisseurs différentes représentent provisoirement le flux métabolique à chaque étape enzymatique. En (B), la direction d'échange ADP/ATP entre le cytosol et la mitochondrie (étape 14) est inconnue et est représentée par des doubles flèches. Étapes enzymatiques clés : 1a, glycosomal phosphoglycerate kinase 1b, cytosolique phosphoglycerate kinase 2, pyruvate kinase 3, phosphoénolpyruvate carboxykinase 4, glycosomal malate déshydrogénase 5, cytosolique fumarase (pour simplifier cette réaction est placée dans le glycosome) 6, glycosomal reductase dépendant du NADH 7, pyruvate phosphate dikinase 8, acétate:succinate coenzyme A-transférase, ou ASCT 9, acétyl-coenzyme A thioestérase 10, succinyl-coenzyme A synthétase 11, trypanosome alternative oxydase 12, chaîne respiratoire 13, F 0F 1-ATP synthase 14, échangeur mitochondrial ADP/ATP. AcCoA, acétyl-coenzyme A DHAP, dihydroxyacétone phosphate G3P, glycéraldéhyde 3-phosphate Gly3P, glycérol 3-phosphate MAL, malate PEP, phosphoénolpyruvate PYR, pyruvate SUC, succinate.

En revanche, les molécules d'ADP et d'ATP peuvent être échangées entre les compartiments cytosolique et mitochondrial via l'échangeur mitochondrial ADP/ATP 20 TbMCP5. Cet échangeur est nécessaire car la phosphorylation oxydative ne se produit pas dans B-LS et donc aucun ATP n'est généré à l'intérieur de cet organite. Pour maintenir le gradient électrochimique de protons mitochondriaux à travers la membrane mitochondriale, la F1F0-ATPase fonctionne dans le sens inverse, hydrolysant l'ATP en ADP (Figure 2). Cette manière inhabituelle de générer un potentiel mitochondrial implique également la présence d'un échangeur fonctionnel phosphate/H+.

Une expression différentielle significative des protéines mitochondriales et glycosomiques se produit au cours du cycle de vie 21 . En effet, lors de la différenciation de B-LS en PF, la dégradation des glycosomes probablement via l'autophagie est renforcée et de nouveaux glycosomes avec des contenus enzymatiques différents sont produits, de sorte que les parasites s'adaptent rapidement métaboliquement au nouvel environnement hôte 22 . En fait, l'expression différentielle des protéines glycosomiques et mitochondriales est un indicateur clair de la différence de styles de vie métaboliques entre les deux principales étapes du cycle de vie de T. brucei.

3.2. Les trypanosomes ont des voies spécifiques et des enzymes uniques

Les kinétoplastides présentent un grand intérêt scientifique intrinsèque car ils ont divergé très tôt par rapport aux modèles eucaryotes les plus étudiés (par exemple, levure, plantes et animaux), sur lesquels ont été construits les fondements de la biologie moléculaire, biochimique et cellulaire. La cytochrome oxydase (COX) est l'oxydase terminale de la chaîne de transport d'électrons des mammifères et est responsable de la réduction de l'oxygène en eau. Cependant, T. brucei possède une oxydase terminale supplémentaire semblable à une plante et non énergétique appelée oxydase alternative (TAO). En effet, les formes B-LS sont uniques en ce sens qu'elles n'utilisent pas COX mais reposent sur TAO (étape 11 sur la figure 2C). La TAO est 100 fois plus exprimée dans les B-LS que les PF et est donc considérée comme une cible potentielle de médicament 23 .

Les sphingolipides sont une classe de lipides importants dans la reconnaissance cellulaire et la transmission du signal. À ce jour, T. brucei est le seul organisme connu à fabriquer les trois types de sphingolipides (sphingomyéline, inositolphosphocéramide et éthanolamine-phosphocéramide). Ces lipides sont synthétisés via quatre sphingolipides synthases (SLS) codées par des gènes organisés en tandem. La synthèse des sphingolipides est hautement contrôlée au cours du développement : une inositolphosphocéramide synthase (SLS1) dédiée est fortement régulée positivement chez les parasites B-SS et maintenue dans les PF 24 . En conséquence de l'utilisation de plus de céramide pour la synthèse d'inositolphosphocéramide, la synthèse de sphingomyéline est réduite, provoquant une altération des niveaux d'espèces de phosphatidylinositol.

4. Adaptations métaboliques au cours du cycle de vie de Trypanosoma brucei

La circulation sanguine d'un hôte mammifère est un environnement très riche, contenant 5 mM de glucose, 95 % à 99 % de saturation en oxygène et 0,6 à 0,8 g/mL de protéines, dont des lipoprotéines (lipoprotéines de basse densité et lipoprotéines de haute densité). En revanche, lorsque les parasites sont ingérés par les glossines au cours d'un repas sanguin, ils se retrouvent dans un environnement pauvre en glucose mais riche en acides aminés qui est très différent de la circulation sanguine des mammifères. Étant donné que nous pouvons imiter ces conditions de croissance in vitro, la plupart de nos connaissances sur les changements métaboliques au cours du cycle de vie de T. brucei proviennent de la comparaison entre B-LS et PF.

4.1. Acides aminés : une source abondante de carbone dans l'intestin moyen de la mouche

L'intestin moyen de la mouche tsé-tsé a une température d'environ 28 °C et un pH variable et ne contient pratiquement pas de glucose, mais est riche en acides aminés, tels que la proline (environ 100 °x03bcM) 9 . Il est bien admis que, dans un environnement appauvri en glucose, les PF utilisent principalement la proline pour leur production d'énergie 25 , 26 ( Figure 1 ), mais le catabolisme d'autres acides aminés, tels que la thréonine et la leucine, est également utilisé 27 , 28 . Ces derniers acides aminés alimentent la biosynthèse des acides gras et/ou entrent dans la voie du mévalonate pour produire les éléments constitutifs permettant de générer des lipides essentiels, notamment des isoprénoïdes et des stérols. La proline est catabolisée dans la mitochondrie et excrétée de la cellule en tant que produit final alanine, avec la production de plusieurs cofacteurs réduits, qui sont réoxydés dans la chaîne respiratoire pour la production d'ATP par OXPHOS (Figure 2A). Cependant, si du glucose est fourni, les PF ajustent leur métabolisme et produisent la plupart de leur ATP via la dégradation du glucose (glycolyse), même en présence de proline (figure 2B) 25, 29. Ces résultats mettent en évidence que ces parasites, comme la plupart des autres eucaryotes, sont extrêmement flexibles pour adapter leur métabolisme central à leur environnement.

4.2. Glucose : différences de taux de consommation et d'efficacité de la production d'ATP

Jusqu'à présent, la seule source de carbone pour la production d'ATP décrite pour les parasites sanguins réplicatifs est le glucose, qui est converti par glycolyse (Figure 1 et Figure 2C). Contrairement aux levures prolifératives et aux cellules tumorales, B-LS ne subit pas de fermentation en soi. En fait, au lieu d'être métabolisé et de générer de l'éthanol ou du lactate, la plupart du pyruvate contenu dans le B-LS est immédiatement excrété, et seulement 1% environ est fermenté en succinate 30, 31 . Pour oxyder le NADH produit pendant la glycolyse en NAD + , le B-LS consomme de grandes quantités d'oxygène qui agissent comme un accepteur d'électrons dans une réaction catalysée par le TAO inhabituel. Ce type de métabolisme du glucose est rare et ne correspond pas aux connaissances des manuels. Fait intéressant, les cellules B-LS tolèrent également des conditions anaérobies où elles convertissent le glucose en quantités équimolaires de glycérol et de pyruvate, avec une réduction de deux fois du taux de production d'ATP.

Comme mentionné ci-dessus, bien que les PF reposent sur la proline in vivo, ils préfèrent le glucose pour produire de l'ATP25. Fait intéressant, le taux de dégradation du glucose est environ 10 fois plus élevé dans B-LS que dans PFs 30, 32. Cette différence considérable est probablement due aux adaptations métaboliques développées par B-LS en réponse à une demande en ATP beaucoup plus élevée par rapport aux PF. Premièrement, le B-LS se réplique plus rapidement que les PF (temps de doublement d'environ 7 et environ 12 heures, respectivement), ce qui signifie que théoriquement, le B-LS devrait afficher un taux de production d'ATP 1,5 fois plus élevé. Deuxièmement, le nombre estimé de molécules d'ATP produites par glucose consommé est environ deux fois plus faible dans le B-LS. Cette différence s'explique par les différentes stratégies utilisées par le B-LS et les PF pour dégrader le glucose en produits finaux excrétés, qui sont principalement du pyruvate dans le B-LS (figure 2C) et de l'acétate plus succinate dans les PF (figure 2B) 33 . En effet, à la fin de la glycolyse, les PF convertissent le pyruvate en acétate et en ATP par le cycle acétate:succinate CoA-transférase (ASCT)/succinyl-CoA synthétase 34,35. Cette voie représentant environ 70 % du flux glycolytique dans les PF est réduite à 5 % dans le B-LS 30 . De plus, la voie de fermentation du succinate glycosomique (étapes 3 & x20136 de la figure 2B), la pyruvate phosphate dikinase (étape 7) et la localisation cytosolique de la phosphoglycérate kinase (étape 1b de la figure 2B) améliorent le taux de production d'ATP dans le cytosol des PF 29 , 36 .

Troisièmement et probablement la raison la plus importante pour un taux plus élevé de dégradation du glucose dans le B-LS est que certains processus biologiques nécessitent plus d'ATP dans le B-LS par rapport aux PF. C'est le cas de l'endocytose, qui est au moins environ 10 fois régulée à la hausse dans B-LS par rapport aux PF et autres trypanosomatides 37, 38. L'activité endocytaire élevée observée dans B-LS est nécessaire pour le recyclage rapide de la glycoprotéine variante de surface (VSG) ancrée au glycosylphosphatidylinositol (GPI) à la surface cellulaire pour l'internalisation et l'élimination des anticorps liés, facilitant ainsi l'échappement des défenses immunitaires de l'hôte, mais aussi pour les nutriments. déchiquetage de l'hôte mammifère. Knockdown de l'actine a entraîné une diminution significative (> 70%) de l'activité endocytaire et la clairance des anticorps anti-VSG par les formes B-LS, mais n'a pas affecté de manière significative les niveaux d'ATP cellulaire 38, 39. Étonnamment, la mesure des taux de production de pyruvate et de consommation d'oxygène, dans des conditions identiques à celles employées pour les tests d'absorption d'ATP et de transferrine, a révélé une diminution d'environ quatre fois des deux taux après un knockdown de 15 heures (DP Nolan, données non publiées ). Bien que la consommation de glucose n'ait pas été mesurée, ces données suggèrent que le trafic membranaire dans le B-LS peut représenter une demande d'ATP supplémentaire significative par rapport aux PF et encore plus surprenant que le taux d'utilisation de l'ATP peut également influencer son taux de production via la glycolyse. . Cependant, le knockdown de l'actine a également conduit à un arrêt rapide de la division cellulaire et à une éventuelle mort cellulaire, de sorte que les implications de ces investigations métaboliques préliminaires peuvent ne pas être si simples.

Fait intéressant, bien que les B-SS vivent dans un environnement riche en glucose, ils subissent des altérations morphologiques et d'expression génique qui correspondent à une préparation pour survivre dans l'environnement de l'intestin moyen des glossines 7, 24 (figure 1). Ces adaptations comprennent également une sensibilité accrue aux signaux environnementaux spécifiques qui signalent l'entrée du vecteur de la mouche tsé-tsé, ainsi qu'une résistance au stress acide et protéolytique extracellulaire 40, 41 . Étant donné que les B-SS sont non prolifératifs et n'existent que dans les souches pléomorphes, il est plus difficile d'obtenir des quantités importantes et pures de cette étape du cycle de vie in vitro. En conséquence, son métabolisme a été moins caractérisé. Néanmoins, nous savons que le B-SS consomme du glucose et produit du pyruvate et des niveaux intermédiaires d'acétate 42 , ce qui suggère que le métabolisme est pré-adapté aux conditions dans lesquelles les formes procycliques vivront dans l'intestin moyen des glossines. Des études transcriptomiques ont confirmé la régulation négative de plusieurs gènes qui codent pour des composants des glycosomes et sont impliqués dans l'absorption et la dégradation du glucose 24 . Les gènes régulés positivement dans le B-SS comprennent la TAO, la fructose-2,6-biphosphatase, des protéines membranaires spécifiques et des gènes spécifiques de biosynthèse des lipides, y compris TbSLS1 impliqué dans la synthèse de l'inositolphosphocéramide. D'autres études biochimiques seront nécessaires pour caractériser et permettre une meilleure compréhension du métabolisme du B-SS.

4.3. Lipides : répondre à une forte demande de myristate

Dans la circulation sanguine, les trypanosomes sont capables de survivre de manière extracellulaire dans l'hôte mammifère car ils sont recouverts d'une couche homogène dense de VSG ancrées dans le GPI. Les manteaux de VSG sont périodiquement échangés par un mécanisme de variation antigénique, protégeant les parasites contre les réponses immunitaires innées et adaptatives de l'hôte 43 . Dans les formes B-LS, les ancres GPI contiennent exclusivement deux molécules de myristate (acide gras 14 carboné), cependant, le myristate est présent à de très faibles niveaux dans la circulation sanguine des mammifères, ce qui ne pourrait pas soutenir la demande de B-SL 44 . Ainsi, on pensait initialement que la synthèse de novo du myristate se produisait via une synthase de type procaryote de type II 45, 46, mais cette synthèse n'est pas suffisante pour l'exigence de GPI 47 . Par conséquent, il a été découvert que T. brucei utilise quatre élongases microsomales, avec des spécificités différentes, pour synthétiser des acides gras de manière progressive 47 . Ces élongases sont responsables de la majorité de la synthèse de novo des acides gras chez T. brucei. Dans les formes sanguines, la régulation négative de l'élongase 3 dans la voie (qui convertit le C14 en C18) explique la production élevée de myristate requise pour les ancres GPI.

Trindade et al. ont montré qu'au niveau de l'ARN, les parasites du tissu adipeux et du sang sont assez différents et que de nombreux gènes associés au métabolisme sont exprimés de manière différentielle 6 . En utilisant des expériences de poursuite d'impulsions avec du myristate marqué par un isotope stable, les auteurs ont montré que les trois premières étapes enzymatiques de l'oxydation des acides gras étaient actives chez les parasites occupant le tissu adipeux. Dans cette voie, une molécule d'acide gras est convertie en acétyl-CoA et en un acide gras plus court. Le devenir de chacune de ces molécules reste inconnu. Le scénario le plus «classique» serait que les acides gras subissent plusieurs cycles d'oxydation, libérant de l'acétyl-CoA, qui pourrait entrer dans le cycle du TCA, conduisant à la production de NADH et de FADH 2, ce qui pourrait entraîner la production d'ATP par OXPHOS. Cette hypothèse implique cependant que les complexes III et IV de la chaîne respiratoire sont actifs, ce qui n'a pas été observé jusqu'à présent dans les formes mammifères de T. brucei. Un scénario alternatif est que les chaînes d'acides gras (normalement, le palmitate de 16 carbones) libérées par les adipocytes sont raccourcies par β-oxydation pour entrer dans un processus anabolique afin de produire des lipides complexes. L'acétyl-CoA résultant pourrait être converti en acétate et conduire à la production d'une molécule d'ATP par l'action de l'enzyme ASCT.

Tryponosoma cruzi infecte également les adipocytes (cellules spécialisées du tissu adipeux) et est capable de consommer les lipides stockés 48 . On ne sait pas comment T. brucei, un parasite extracellulaire, accède aux lipides qui sont stockés à l'intérieur des adipocytes, qui constituent le plus grand stockage de lipides chez un hôte mammifère. À l'intérieur des adipocytes, les triglycérides stockés peuvent être convertis par lipolyse en acides gras et en glycérol, qui sont finalement sécrétés. Au cours d'une infection à T. brucei, les animaux perdent généralement du poids et le sérum montre une hyperlipidémie 6 , 49 . Nous supposons que lors d'une infection à T. brucei, la lipolyse est augmentée, conduisant à la sécrétion d'acides gras, qui pourraient être facilement absorbés et utilisés par les parasites.

5. Concluding remarks and future perspectives

Fields such as immunometabolism emerged because of the development of highly sensitive metabolomic approaches, including untargeted metabolomic analysis, stable isotope labelling, mass spectrometry, and nuclear magnetic resonance 50 – 52 . Researchers discovered that during immune cell activation, the levels of many metabolites undergo alterations and these changes are directly linked to immune cell effector functions. In a way, the life cycle of a pathogen is a series of irreversible differentiation steps, in which the cells adapt to a new environment to perform new functions. In addition, the use of modern metabolomics approaches has revealed that T. brucei uses an incomplete TCA cycle in PFs 53 and that proline has a different fate in PFs depending upon high- or low-glucose availability in the medium and has allowed the identification of the carbon and nitrogen sources of essential metabolites 53 – 56 .

However, much remains to be discovered. Some questions for the future are the following:

Besides the known glucose and proline transporters, what are the transporters of other essential nutrients?

What is the signalling cascade that coordinates metabolism remodelling? In most eukaryotes, two key kinases are involved in nutrient sensing: target of rapamycin protein (TOR) and AMP-activated kinase (AMPK). T. brucei , the eukaryote with the most complex network of TOR proteins described so far, is composed of four TOR proteins 57 , which are necessary for cell proliferation. Interestingly, knockdown of one of these proteins, TbTOR4, which appears to be kinetoplastid-specific, caused irreversible differentiation of the B-LS form into a quiescent form with properties very similar to those of the B-SS form, which suggested that TbTOR4 negatively regulates the slender-to-stumpy transition 58 . Activation of AMPK also triggers differentiation to the quiescent B-SS forms 59 . It is likely that some of these kinases are directly involved in remodelling metabolism during the T. brucei life cycle. It is interesting that changes in inositol metabolism lead to perturbations in VSG gene expression, suggesting that inositol metabolites are important for the control of this B-LS-specific process 60 .

What is the metabolism of other stages of the life cycle? With the possibility of generating in vitro multiple stages of tsetse life cycle by overexpressing RBP6 61 , it may be possible in the near future to understand metabolism of epimastigotes and metacyclics.

Do other trypanosome species undergo similar or different metabolic adaptations during their life cycle as they encounter different environments?

What is the metabolism of slender and stumpy forms when these occupy other tissues within the mammalian host? Trindade et al . have shown that at the RNA level, parasites in adipose tissue and blood are quite different and that many genes associated with metabolism are differentially expressed 6 . It will be important in the future, perhaps for drug development, to confirm these observations at protein and metabolite levels not only in visceral adipose tissue but also in the skin and importantly in the brain.

What are the consequences of a T. brucei infection in the host? Trypanosomiasis is characterised by decreased levels of aromatic amino acids, especially tryptophan, in the host and these levels are accompanied by the excretion of abnormal amounts of aromatic ketoacids, such as indole-3-pyruvate 62 . It was recently shown that B-LS generates indole-3-pyruvate by transamination of tryptophan and secretes significant amounts of this aromatic ketoacid. Indole-3-pyruvate appears to be able to modulate the host inflammatory responses, which may prolong host survival and thereby potentiate transmission of the parasite to the tsetse fly vector and ensure completion of the life cycle 62 . The roles of other secreted parasite metabolites that can possibly modify the host’s metabolism remain to be established.

How does the parasite metabolism change during the day? We have recently shown that, in T. brucei , many genes that encode for metabolic enzymes are circadianly regulated 63 . This cycling expression pattern leads to two peaks of intracellular ATP concentration, indicating that metabolism is indeed under circadian control. How is this control achieved? Which metabolic pathways are affected? Does this adaptation reflect the circadian variation of nutrients in the host?

The interplay between the host and pathogen and the influences upon their respective metabolisms is likely to be complex but is probably very significant since adaptation to nutrient availability is a major driving force during evolution. With the help of new and more sensitive biochemical and metabolic methodologies, it should be possible to use systems biology approaches to simultaneously characterise the metabolic changes undergone by parasites and host during an infection and within different tissues.


[article]

Lamour Thierry, Ulmer Philippe, Watier-Grillot Stéphanie, Ginesta Jacques. Trypanosomose dans un effectif de chiens militaires en Côte d’Ivoire Canine trypanosomiasis in military working dogs in Ivory Coast. Dans: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 157 n°3, 2004. pp. 67-74.

Taureau. Acad. Vét. France — 2004 -Tome 157 -N° 3 www. academie-veterinaire-france. fr 67 Trypanosomose dans un effectif de chiens militaires en Côte d’Ivoire

Canine trypanosomiasis in military working dogs in Ivory Coast

Par Thierry LAMOUR(1), Philippe ULMER(2), Stéphanie WATIER(3) et Jacques GINESTA(1)

(communication présentée le 17 juin 2004)

(1) Service vétérinaire du 132e Bataillon cynophile de l’armée de terre, 51601 Suippes Cedex. (2) Direction du service de santé en RTNE. BP 18, 57998 Metz armées. (3) École d’application du service de santé des armées, 1 Place A. Laveran, 75230 Paris cedex 05.


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Anaemia Associated with Trypanosomes Infections in Cattle of West Gojjam Zone, Northwest Ethiopia

Fond. African animal trypanosomosis is a major veterinary problem over a large area of the tsetse belt region of Africa. Anaemia is a cardinal sign of trypanosome infections. The mechanism of anaemia due to trypanosomosis is complex and multifactorial in origin. Packed cell volume (PCV) usually gives an indication of the anaemia and disease status of a trypanosome-infected animal. Méthodes. A cross-sectional study was conducted from December 2017 to January 2018 in West Gojjam zone, Northwest Ethiopia, to determine the trypanosome infections rate and the possible correlation between parasitic infection and anaemia using the dark ground buffy coat technique, Giemsa-stained thin blood smear, and PCV reading on a haematocrit reader. Résultats. The overall trypanosomosis prevalence was 7.81%, 95% CI = 7.45–8.17. Trypanosoma congolense (4.25%) and T. vivax (3.56%) were the trypanosomes species identified in the studied area. PCV for all sampled cattle was analysed to estimate the degree of anaemia. From the total examined animals (N = 730), 356 (48.77%) were anaemic and 374 (51.23%) were nonanaemic. The mean PCV of parasitemic cattle was significantly lower (21.09%, 95% CI = 20.13–22.05) than that of aparasitemic ones (25.96%, 95% CI = 25.68–26.24). There was a positive association between trypanosome infection and anaemia. Although both trypanosome species are significantly associated with a decreased herd mean PCV (<24), the mean PCV of cattle infected with T. congolense (19.45%) was lower than that of infected with T. vivax (23.04%). The herd mean PCV was not significantly associated to locations, age, and sex of the studied animals. Conclusion. The study confirms that the prevalence of trypanosomes infections and herd mean PCV has a significant association. The mean herd PCV can be a useful cheap tool to screen for possible trypanosome infection. However, there were cattle positive for trypanosomes having mean PCV within the reference interval and negative animals with anaemia. Furthermore, PCV reading should be confirmed by other diagnostic techniques to accurately conclude that trypanosomosis is the only cause of anaemia.

1. Introduction

African animal trypanosomosis is a major veterinary problem over a large area of the tsetse belt region of Africa. It is a chronically debilitating protozoan disease of livestock, which is of great economic importance in sub-Saharan Africa. Six trypanosomes species were reported in Ethiopia, although the vascular trypanosomes T. congolense et T. vivax are the most pathogenic, economically very important, and widely distributed in the country [1, 2].

The trypanosomes that cause this disease are extracellular protozoan parasites that have developed efficient immune escape mechanisms to manipulate the entire host immune response to allow parasite survival and transmission. Anaemia is a cardinal sign of trypanosome infections [3]. The mechanism of anaemia due to trypanosomosis is complex and multifactorial in origin [4]. The rate at which anaemia develops is influenced by energy intakes and protein gain [5].

The interplay of several factors acting either individually or synergistically contributes to the development of haemolytic anaemia in human and animal trypanosomosis. Most common among these factors are increased intravascular red blood cells destruction caused by lashing action of trypanosome flagella, undulating pyrexia, platelet aggregation, toxins and metabolites from trypanosomes, lipid peroxidation, and malnutrition. Meanwhile, idiopathic serum and tumour necrosing factors are responsible for dyserythropoieses [6].

PCV usually gives an indication of the anaemia and disease status of a trypanosome-infected animal and is correlated with animal production and reproduction performance. Reports indicated that the prevalence of trypanosome infections and herd mean PCV has a relationship. PCV is expected to decrease with the increasing prevalence of trypanosomosis. Hence, the relationship between the prevalence of trypanosomes infections and herd mean PCV could be a useful tool in the management of trypanosomosis and planning of its control. However, this relationship has not been quantified in Northwest Ethiopia, specifically West Gojjam zone. Therefore, this study aimed at determining the relationship between trypanosomes infection rates and occurrence of anaemia and estimating the prevalence of bovine trypanosomosis in West Gojjam zone, Northwest Ethiopia.

2. Méthodes

2.1. Study Area Description

West Gojjam zone is bordered on the south by the Abay River, which separates it from Oromia and Benishangul Gumuz regions, on the west by Awi zone, on the northwest by Northern Gondar, on the north by Lake Tana and the Abay River that separates it from South Gondar, and on the east by East Gojjam. The study was conducted in Debub Achefer and Semen Achefer (Figure 1). The area of the zone is 13,312 square kilometres.

The climate of the area is tropical. The annual mean temperature in West Gojjam ranges 12.9–29.5°C. The area is characterized by a mixed type of farming systems. The climate alternates with long summer rainfall (June–September) and winter dry season (October–May) with mean annual rainfall [7]. The mean annual rainfall in the West Gojjam is 1352.9 millilitres. The cattle in the study areas are local indigenous zebu breed that are kept under traditional extensive husbandry systems with communal herding.

2.2. Study Design and Sampling Methods

A cross-sectional study was conducted from December 2017 to January 2018 to determine the relationship between trypanosomes infection rates and occurrence of anaemia and to estimate the prevalence of bovine trypanosomosis in West Gojjam zone, Northwest Ethiopia. Two districts, Debub Achefer and Semen Achefer, were purposively selected based on farmers’ complaints of trypanosomosis problems. Then, the study sites were selected based on the accessibility of roads and the availability of sampling animals. Simple random sampling was employed to select individual study animals. The age of study animals was estimated based on dentition techniques given by De Lahunte and Habel [8] and information from owners. The sample size was determined considering 50% expected prevalence and 5% absolute desired precision at 95% confidence level based on the formula given by Thrusfield [9]. Accordingly, 384 study animals were needed however, the sample from 730 cattle were collected, processed, and examined.

2.3. Blood Sampling and Examination

Paired blood samples were collected by puncturing the marginal ear vein of each animal into heparinized microhaematocrit capillary tubes (Deltalab SL, Barcelona, Spain). After sealing one end of capillary tubes with crystal sealant (Hawksley Ltd., Lancing, United Kingdom (UK)), samples were centrifuged using a microhematocrit centrifuge (Hawksley and Sons, UK) at 12000 revolutions per minute for 5 minutes. Anaemia was estimated by measuring PCV using the haematocrit reader. Animals with PCV less than 24% were considered anaemic, and the mean PCV between 24% and 48% was considered as normal threshold [10–12]. The contents of the capillary tubes including about 1 mm above and below the buffy coat were smeared on microscopic slides, covered with 22 ×× 22 cover slips, and examined under a ×40 objective of microscope using a dark ground buffy coat technique to detect the presence of motile trypanosomes. For positive samples, Giemsa stain of thin blood smears were made, fixed with methanol for 5 minutes, and examined under oil immersion using ×100 objective to identify the species of trypanosomes based on morphological characteristics [13].

2.4. L'analyse des données

All statistical analyses were performed using STATA software version 12 (Stata Corporation, Texas, USA). The prevalence was calculated for all data as the number of infected individuals divided by the number of individuals examined and multiplied by 100. The association between trypanosome infection and anaemia (PCV <24%) was assessed by the chi-square test. The associations between the prevalence of trypanosomosis and associated risk factors such as districts, age groups, and sexes were assessed by the chi-square (?? 2 ) test, whereas the t-test (two-group mean comparison test) was used to assess the difference in the mean PCV between trypanosome positive and negative animals, the trypanosome species, sex, and age groups. A statistically significant association between variables was said to exist if the

value is <0.05 at 95% confidence level.

3. Résultats

3.1. Parasitological Findings

The overall trypanosomosis prevalence was 7.81% and 95% CI = 7.45–8.17, in the studied area. Trypanosome infection was not associated with geographical district, age, or sex of the animals (Table 1).

3.2. Haematological Findings

The mean PCV of all examined cattle was 25.58 ± 3.95. The mean PCV in trypanosome positive (21.09%) and negative (25.96%) was significantly different (Table 2).

DF, 728 DF, degree of freedom.

From the total m = 730 examined animals, 356 (48.77%) had a mean PCV below the reference interval (PCV <24%) and 374 (51.23%) had a mean PCV within the reference interval (24–48%) the infection was significantly associated with the anaemic state (Table 3). The mean PCV of cattle infected with T. congolense is lower than T. vivax. No difference in the PCV value was detected between male and female cattle and between young and adult cattle (Table 4).

4. Discussion

The study was conducted from December 2017 to January 2018 in West Gojjam zone, Northwest Ethiopia. The overall prevalence of bovine trypanosomosis in the studied area was 7.81% and 95% CI = 7.45–8.17. This value was in line with the reports of Abebe et al. [14] who reported trypanosome prevalence of 7.80% in Omo-Ghibe tsetse fly belt, South Ethiopia, and Tafese et al. [15] in East Wollega zone who reported trypanosomosis prevalence of 8.50%. The result of the current study was lower than a range of studies conducted previously in Ethiopia. Mekuria and Gadissa [16] reported 12.41% trypanosomosis prevalence in Metekel and Awi zones of Northwest Ethiopia and Afework et al. [17] in Metekel district reported 17.20%. Such variations may exist because of differences in agroclimates, distributions and density of vectors, season, and vectors control applications that may hinder the epidemiology of trypanosomosis.

Deux Trypanosome species, namely, T. congolense et T. vivax were identified in the studied area. These two trypanosomes species were also reported by Denbarga et al. [18] in the same studied area. Duguma et al. [19] and Cherinet et al. [20] also showed that these two trypanosomes species were encountered frequently in the country. T. congolense infection (4.25%) was higher than that of T. vivax (3.56%). This could be because the capacity of tsetse fly is probably more efficient in transmitting T. congolense than T. vivax [21]. Trypanosomosis prevalence was not significantly associated to districts, age, and sex of animals, which is in line with the report of Lelisa et al. [22] in West Ethiopia. Mulaw et al. [23] also described that there was no significant variation in trypanosomosis prevalence between sex and study sites in Northwest Ethiopia.

The mean PCV in trypanosome positive and negative cattle was 21.09 and 25.96%, respectively. Similar values were reported by different authors. Biyazen et al. [24] reported a mean PCV value of 22.36 and 27.86% in parasitaemic and aparasitaemic animals, respectively, in Western Ethiopia. Dagnachew et al. [25] reported mean 24.29% in trypanosome positive and 27.46% in Northwest Ethiopia. Desta et al. [26] also reported a mean PCV of 22.96% and 25.46% in trypanosome positive and negative, respectively. Degneh et al. [27] reported a mean PCV of 20.48% and 25.77% in positive and negative cattle. Waisma and Katunguka-Rwakishaya [28] reported 22.3% and 29.0% mean PCV in positive and negative cattle, respectively, in southwestern Uganda.

The mean PCV value in trypanosome-infected cattle was significantly lower than in the noninfected cattle population. Furthermore, as the development of anaemia is one of the cardinal signs of trypanosomosis [29], PCV decrease with the increasing prevalence of trypanosomosis is expected. The intensity of anaemia evidenced by declining PVC values was reported to be an indicator of the severity of trypanosomosis and correlates with the loss of production performance in susceptible or infected animals [6, 30–34].

However, there were anaemic cattle that were not infected with trypanosomes that would be due to clearance of the parasites from circulation with trypanocidal drugs and inadequacy of detection methods used (dark ground buffy coat technique). In addition, other factors, alone or in combinations, may induce anaemia in absence of trypanosomosis. Fasciolosis and gastrointestinal parasites that cause haemorrhagic anaemia, blood parasites [35, 36], and other diseases that cause erythrocyte haemolysis or specific nutritional deficiencies [37] may result in occurrence of anaemia.

The occurrence of positive animals with PCV of greater than 24% might be as a result of recent infection and may be due to animals that tolerated parasitaemia without showing anaemia [38]. There was no previous report on the multifactorial anaemia in the studied area, and their contribution cannot be ruled out. The current study indicated that PCV alone could not be utilized as a tool to diagnose trypanosomosis and agreed with the findings of Coetzer et al. [39] and Van den Bossche and Rowlands [40] who indicated measuring PCV could be not a confirmatory for diagnosis of trypanosomosis.

Les deux T. congolense et T. vivax were associated with lower PCV. Awa and Ndamkou [41] also showed that the mean PCV value was significantly affected by both T. congolense et T. vivax. PCV was significantly affected by trypanosome species. Cattle infected with T. congolense had a mean PCV lower than that infected with T. vivax. Sekini et al. [42] indicated that T. congolense is more pathogenic than T. vivax and cause severe parasitaemia and anaemia. In contrast to this finding, Achukwi and Musongong [43] showed that PCV is not affected by trypanosome species.

The occurrence of anaemia between the districts, age, and sex groups was not significant. This finding was in agreement with the report that revealed Ethiopian cattle breed of any sex and age did not show a significant difference in anaemia prevalence [44].

5. Conclusions

The prevalence of bovine trypanosomosis was 7.18%. Trypanosome infection and the anaemic state has a significant association Nevertheless, since there were animals that were positive for trypanosomes having mean PCV within the normal threshold and negative animals with anaemia, measuring PCV alone cannot be a confirmatory for diagnosis of trypanosomosis.

Disponibilité des données

The datasets that support the findings of this study are available from the corresponding author upon request.

Approbation éthique

The National Institute for the Control and Eradication of Tsetse Fly and Trypanosomosis, Ministry of Agriculture, Ethiopia, authorized the fieldwork.

Consentement

The purpose of the study was clearly explained to the cattle owners` and veterinary officers and informed consents were obtained through verbal consent from Institute Technique Committee.

Les conflits d'intérêts

The authors declare that they no conflicts of interest.

Contributions des auteurs

Both Kumela Lelisa and Behablom Meharenet contributed equally to this work.

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