Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Amérique du Sud 2022 (jour 1)

EXERCICE 2 – Génétique et évolution (9 points)

L'apicoplaste, une cible thérapeutique

Les Apicomplexa constituent un groupe de parasites responsables de maladies graves chez l'être humain, telles que le paludisme et la toxoplasmose. Les parasites responsables de ces deux maladies infestent plusieurs centaines de millions de personnes chaque année et causent la mort de près d'un million d'entre elles. L'absence de vaccin efficace et l'émergence rapide de souches multi-résistantes aux traitements soulignent l'urgence de développer de nouvelles voies thérapeutiques.

Présenter les arguments cellulaires, biochimiques et évolutifs ayant permis aux scientifiques de développer de nouvelles voies thérapeutiques contre les parasites responsables du paludisme et de la toxoplasmose.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

Document 1 – Électronographie de Toxoplasma gondii (parasite responsable de la toxoplasmose), avec détail de l'apicoplaste (MET)

Document 2 – Division de l'apicoplaste lors de la multiplication de Toxoplasma gondii

Au cours de leur prolifération, les parasites Toxoplasma se divisent avec des processus très variés, au cours desquels il y a division des noyaux avant la division des cellules. Le schéma ci-dessous montre le devenir d'un mutant de Toxoplasma où la division de l'apicoplaste n'est plus possible.

Document 3 – Modèle de la conséquence d'une double endosymbiose

Document 4 – Quelques fonctions biologiques de l'apicoplaste

Pendant certaines phases de leur cycle, les parasites tels que Toxoplasma et Plasmodium se multiplient activement, ce qui mobilise de grandes quantités de lipides, constituants essentiels des membranes biologiques. L'équipe de Cyrille Botté, chercheur CNRS à l'Institute for Advanced Biosciences de Grenoble a démontré que l'apicoplaste fabrique des acides gras nécessaires à la synthèse de la majorité des lipides membranaires de ces parasites.

Par une technique d'inactivation génétique de la voie de biosynthèse des acides gras, l'équipe a pu démontrer in vitro la mort du parasite lors de phases aiguës de la toxoplasmose ainsi que lors du stade de développement dans le foie du paludisme.

La biosynthèse des isoprénoïdes est une voie métabolique vitale pour ces parasites.

Document 5 – Quelques pistes thérapeutiques pour traiter la toxoplasmose et le paludisme

Molécule active · Cible d'action · Effet thérapeutique observé

Rifampicine

antibiotique · Bloque la transcription de l'ADN chez les bactéries · Inhibe la croissance de Toxoplasma

Cyprofloxacine

antibiotique · Bloque la réplication de l'ADN chez les bactéries · Inhibe la multiplication de Plasmodium

Fosmidomycine

herbicide* · Bloque la synthèse des isoprénoïdes chez les bactéries et les chloroplastes des végétaux · Efficacité antipaludique pendant la phase sanguine du parasite Plasmodium

Thiolactomycine

antibiotique · Bloque la synthèse des acides gras chez les bactéries · Efficacité antiparasitaire pendant les phases aiguës de la toxoplasmose et pendant la phase de développement dans le foie de Plasmodium

Triclosan

antibiotique, pesticide** · Bloque la synthèse des acides gras chez les bactéries et les micro-organismes · Inhibe la croissance de Plasmodium

* herbicide = molécule qui détruit les végétaux.

** pesticide = molécule qui détruit notamment les bactéries et d'autres microorganismes.