Leishmaniasis is one of the most important protozoan parasitic disease, second only to malaria. Currently affecting over 12 million people worldwide, the diffusion of leishmaniasis is increasing, with an incidence of 2 million of new cases per year and over 350 million people living in endemic régions. Leishmaniasis is caused by infection with Leishmania, protozoan parasites transmitted to the human by a sand fly as a vector. The outcome of Leishmania infection can varying depending on several factors, including the species of the parasite and the immune-competence of the host, ranging from a self-healing cutaneous lésion localized at the site of the bite, to viscéral leishmaniasis characterized by the dissémination of the parasite to the internai organs, which could be fatal if left untreated. Cutaneous leishmaniasis can have more severe manifestations, namely disseminated or mucocutaneous leishmaniasis (DCL or MCL), in which the parasites disseminate from the primary infection causing multiple ulcerating lésions and establishing chronic infection. Further, DCL and MCL patients are often résistant to treatment and are prone to relapse. Interestingly, the development of these more severe forms of the disease has been associated with the presence of the endosymbiont Leishmania RNA virus (LRV) within some species of Leishmania parasites. The disease exacerbatory rôle of LRV relies on the récognition of viral double-stranded RNA (dsRNA) by Toll-like receptor 3 (TLR3) in macrophages phagosome, which induces the potent pro- inflammatory response responsible for the destruction of the tissue.
In this study, we investigate the impact of the anti-viral immune response on the outcome of murine leishmaniasis. The récognition of LRV dsRNA by TLR3 initiate a signaling cascade culminating in the production of type-1 interferons (type-1 IFNs), the main anti-viral cytokines. We demonstrate that type-1 IFNs are essential and sufficient to worsen the outcome of L. guyanensis infection, increasing both pathology and parasitemia, by down-regulating the expression of IFN-y receptor on macrophages. Moreover, the presence of LRV modulâtes macrophages expression of anti-oxidant enzymes in a type-1 IFN-dependent manner, favoring parasite survival. The dependence on type-1 IFNs of the disease exacerbatory rôle of LRV suggests that other viral co-infection could affect leishmaniasis. We show that co-infection with L. guyanensis and the single-stranded RNA Lymphocytic Choriomeningitis virus (LCMV) or the sand fly transmitted arbovirus Toscana virus (TOSV) similarly exacerbates the outcome of leishmaniasis favoring parasite persistence. Further, we show that LCMV co-infection promûtes parasite dissémination, resulting in metastatic lésion. Finally, we show that LCMV co-infection subséquent to the healing of leishmaniasis induces parasite réactivation and disease relapse, completely overriding the memory immune response.
This work suggests that potentially any viral co-infection inducing a sufficiently potent type-1 IFN response could exacerbate the outcome of cutaneous leishmaniasis, thus being a major déterminant of the wide range of manifestations observed in human, and possibly the trigger of relapse.
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La leishmaniose est l'une des maladies due à des parasites protozoaires les plus importantes, dépassée seulement par la malaria. Actuellement, elle touche plus de 12 millions de personnes, avec une incidence de 2 millions de nouveaux cas par an et plus de 350 millions de personnes vivant dans des zones endémiques. La leishmaniose est causée par une infection par Leishmania, parasites protozoaires transmis à l'homme par une mouche des sables. Le résultat de l'infection par Leishmania peut varier en fonction de plusieurs facteurs, dont l'espèce du parasite et l'immunocompétence de l'hôte, variant d'une lésion cutanée localisée au site de la piqûre jusqu'à la leishmaniose viscérale caractérisée par la dissémination des parasites dans les organes internes, qui est même mortelle si elle n'est pas traitée. De sa part, la leishmaniose cutanée peut avoir des manifestations plus sévères, à savoir la leishmaniose disséminée ou mucocutanée (DCL ou MCL), dans lesquelles les parasites se propagent depuis l'infection primaire, provoquant alors de multiples lésions. En outre, les patients DCL et MCL sont souvent résistants au traitement et sont enclins à une rechute. Curieusement, le développement de ces formes plus sévères de la maladie a été associé à la présence du Leishmania RN A virus (LRV) au sein de certaines espèces de Leishmania. Ce rôle négatif du LRV dépend de la stimulation du récepteur Toll-like receptor 3 (TLR3) par l'ARN double-brin (dsRNA) du virus, ce qui induit la réponse hyper-inflammatoire responsable de la destruction du tissu.
Dans ce mémoire, nous étudions l'impact de la réponse immunitaire antivirale sur l'issue de la leishmaniose murine. La reconnaissance du dsRNA du LRV par TLR3 déclenche une cascade de signalisation menant à la production d'interférons de type 1 (type-1 IFNs), les principales cytokines antivirales. Nous démontrons que les type-1 IFNs sont suffisants et essentiels pour aggraver le devenir de l'infection par L. guyanensis, augmentant à la fois la pathologie et la charge parasitaire, tout en diminuant l'expression du récepteur de l'IFN-y par les macrophages. De plus, la présence du LRV module, à travers la production de type-1 IFNs, l'expression d'enzymes antioxydantes par les macrophages, favorisant la survie des parasites. Le rôle aggravant du LRV dépendant des type-1 IFNs, suggère que d'autres co-infections virales pourraient affecter l'issue de la leishmaniose. Nous montrons que la co-infection avec L. guyanensis et le simple-brin RN A Lymphocytic Choriomeningitis virus (LCMV) ou l'arbovirus transmis par la mouche des sables Toscana virus (TOSV) exacerbe de manière similaire l'issue de la leishmaniose, favorisant la persistance du parasite. Nous prouvons que la co-infection avec LCMV favorise la dissémination des parasites résultant en des lésions métastatiques. Enfin, nous démontrons que la co-infection avec LCMV après la guérison de la leishmaniose induit la réactivation du parasite et la rechute de la maladie, dépassant complètement la réponse immunitaire mémoire.
Ce travail suggère que potentiellement toute co-infection virale pourrait exacerber le devenir de la leishmaniose cutanée, étant ainsi un déterminant majeur de la large gamme de manifestations observées chez l'homme, et peut-être le facteur déclencheur de la rechute.