Décrypter les mystères du paludisme : l'ADN révèle des infections vieilles de 5 500 ans

Recherche sur l'histoire du paludisme à travers l'Antiquité ADN révèle son impact profond sur l’évolution humaine et sa propagation mondiale en raison du colonialisme, de l’activité militaire et des voyages, soulignant les défis liés au contrôle de sa résurgence.

Le paludisme, l’une des maladies infectieuses les plus mortelles au monde, est causée par plusieurs espèces de parasites unicellulaires transmis par les piqûres d'animaux infectés Anophèle Les moustiques. Malgré les efforts massifs de contrôle et d'éradication, près de la moitié de la population mondiale vit dans des zones où le paludisme est transmis, et l'Organisation mondiale de la santé estime que le paludisme cause près de 250 millions d'infections et plus de 600 000 décès chaque année.

Outre son impact moderne, le paludisme a eu une influence considérable sur l’histoire de l’évolution humaine. « Bien qu’il s’agisse aujourd’hui d’une maladie essentiellement tropicale, il y a seulement un siècle, l’aire de répartition de l’agent pathogène couvrait la moitié de la surface terrestre de la planète, y compris certaines parties du nord des États-Unis, du sud du Canada, de la Scandinavie et de la Sibérie », explique l’auteure principale Megan Michel, chercheuse doctorante au Centre de recherche Max Planck-Harvard sur l’archéologie de la Méditerranée antique.

« L’héritage du paludisme est inscrit dans nos génomes : on pense que les variantes génétiques responsables de troubles sanguins dévastateurs tels que la drépanocytose persistent dans les populations humaines parce qu’elles confèrent une résistance partielle à l’infection paludique. »

Des tombes anciennes sont visibles dans toute la région du Haut Mustang au Népal. Crédit : Christina Warinner

Décrypter le mystère des origines du paludisme

Les origines et la propagation des deux espèces de parasites du paludisme les plus meurtriers, Plasmodium falciparum et Plasmodium vivaxrestent entourées de mystère. Les infections dues au paludisme ne laissent aucune trace discernable dans les restes squelettiques humains, et les rares références dans les textes historiques peuvent être difficiles à déchiffrer. Cependant, des avancées récentes dans le domaine de l'ADN ancien ont révélé que les dents humaines peuvent conserver des traces d'agents pathogènes présents dans le sang d'une personne au moment de sa mort, offrant ainsi la possibilité d'étudier des maladies qui sont normalement invisibles dans les archives archéologiques.

Pour explorer l’histoire énigmatique du paludisme, une équipe internationale de chercheurs issus de 80 institutions a reconstitué les données du génome de Plasmodium ancien à partir de 36 individus infectés par le paludisme sur une période de 5 500 ans d’histoire humaine sur cinq continents. Ces cas de paludisme anciens offrent une occasion sans précédent de reconstituer la propagation mondiale du paludisme et son impact historique à l’échelle mondiale, régionale et même individuelle.

Commerçants et voyageurs d'aujourd'hui dans la région du Haut Mustang au Népal. Crédit : Christina Warinner

Le chemin du paludisme à travers les Amériques

Le paludisme est aujourd’hui endémique dans les régions tropicales des Amériques, et les scientifiques débattent depuis longtemps de sa possible éradication. P. vivaxune espèce de paludisme adaptée pour survivre dans les climats tempérés, pourrait être arrivée via le détroit de Béring avec le peuplement du continent ou avoir voyagé dans le sillage de la colonisation européenne.

Pour suivre le voyage des parasites vers les Amériques, l'équipe a analysé l'ADN ancien d'un individu infecté par le paludisme de Laguna de los Cóndores, un site de haute altitude situé dans les forêts nuageuses reculées des Andes orientales du Pérou. L'analyse génomique a révélé des similitudes remarquables entre la Laguna de los Cóndores et la Laguna de los Cóndores. P. vivax souche et ancienne européenne P. vivaxce qui suggère fortement que les colonisateurs européens ont propagé cette espèce aux Amériques au cours du premier siècle environ après le contact

« Amplifiées par les effets de la guerre, de l’esclavage et des déplacements de population, les maladies infectieuses, dont le paludisme, ont dévasté les peuples autochtones des Amériques pendant la période coloniale, avec des taux de mortalité pouvant atteindre 90 % dans certains endroits », explique la co-auteure Evelyn Guevara, chercheuse postdoctorale à l’Université d’Helsinki et au MPI-EVA.

Fait remarquable, l’équipe a également découvert des liens génétiques entre la souche Laguna de los Cóndores et la souche péruvienne moderne. P. vivax Les données montrent que le paludisme s’est propagé rapidement dans une région aujourd’hui relativement isolée, mais elles suggèrent également que le pathogène s’y est développé, créant un foyer endémique et donnant naissance à des parasites qui infectent encore aujourd’hui les populations du Pérou », explique Eirini Skourtanioti, co-auteure de l’étude et chercheuse postdoctorale au MPI-EVA et au MHAAM.

Région du Haut Mustang au Népal. Crédit photo : Christina Warinner

Mouvements militaires et propagation du paludisme en Europe

Si le rôle du colonialisme dans la propagation du paludisme est évident dans les Amériques, l'équipe a découvert des activités militaires qui ont façonné la propagation régionale du paludisme de l'autre côté de l'Atlantique. Le cimetière de la cathédrale gothique Saint-Rombout à Malines, en Belgique, était situé à côté du premier hôpital militaire permanent (1567-1715 CE) de l'Europe moderne.

L'ADN humain et pathogène ancien a permis d'identifier des cas locaux de P. vivax parmi la population générale enterrée avant la construction de l'hôpital militaire, tandis que les individus enterrés après sa construction comprenaient des cas des maladies les plus virulentes P. falciparum paludisme.

« Le plus intéressant est que nous observons plus de cas de paludisme chez les hommes non locaux de la période d’hospitalisation militaire », explique Federica Pierini, co-auteure de l’étude et chercheuse postdoctorale au MPI-EVA. « Nous avons également identifié plusieurs personnes infectées par le paludisme. P. falciparumune espèce qui prospérait dans les climats méditerranéens avant son éradication, mais qui n’était pas considérée comme endémique au nord des Alpes à cette période.

Ces cas virulents ont été découverts chez des hommes non locaux d'origines méditerranéennes diverses, qui étaient probablement des soldats recrutés dans le nord de l'Italie, en Espagne et dans d'autres régions méditerranéennes pour combattre dans l'armée des Habsbourg de Flandre pendant la guerre de 80 Ans.

« Nous constatons que les mouvements de troupes à grande échelle ont joué un rôle important dans la propagation du paludisme au cours de cette période, à l'instar des cas de paludisme dit d'aéroport en Europe tempérée aujourd'hui », explique Alexander Herbig, chef du groupe de pathogénomique computationnelle au MPI-EVA.

« Dans notre monde globalisé, les voyageurs infectés transportent Plasmodium « Les parasites peuvent être réintroduits dans des régions où le paludisme est désormais éradiqué, et les moustiques capables de transmettre ces parasites peuvent même conduire à des cas de transmission locale continue. Bien que le paysage de l’infection paludique en Europe soit radicalement différent aujourd’hui de ce qu’il était il y a 500 ans, nous constatons des parallèles dans la manière dont la mobilité humaine façonne le risque de paludisme. »

Reconstitution artistique de la vie de CHO001, un commerçant au long cours analysé dans cette étude qui souffrait de paludisme et fut enterré sur le site de Chokhopani, au Népal, vers 800 avant J.-C. Le premier plan représente des champs agricoles dans la province de Lumbini, une région de plaine touchée par le paludisme endémique jusqu'au 21e siècle, traversée par la rivière Kali Gandaki. Le cours de la rivière a longtemps servi de voie commerciale ancienne au Népal. Chokhopani est représenté en haut à droite, niché parmi les falaises dans lesquelles la tombe de CHO001 a été découverte. Au milieu du tableau, CHO001 est représenté transportant des marchandises commerciales avec sa famille et empruntant des sentiers bien tracés en direction du col de Kora La. Il est entouré de feux symbolisant les fièvres paludiques cycliques qu'il subit après avoir contracté le Plasmodium falciparum à basse altitude. Crédit : Purna Lama, Boudha Stupa Thanka Centre, Katmandou, Népal

Découvertes inattendues sur le paludisme en haute altitude

De l’autre côté du monde, l’équipe a identifié de manière inattendue le premier cas connu de P. falciparum paludisme sur le site himalayen de Chokhopani (vers 800 av. J.-C.), situé le long de la vallée de la rivière Kali Gandaki dans le district de Mustang au Népal. À 2 800 mètres d'altitude, le site se situe bien en dehors de l'aire d'habitat du parasite du paludisme et de la Anophèle moustique.

« La région entourant Chokhopani est froide et assez sèche », a déclaré Christina Warinner, co-auteure de l’étude, professeure agrégée d’anthropologie à l’université de Harvard et chef de groupe au MPI-EVA. « Ni le parasite ni les moustiques capables de transmettre le paludisme ne peuvent survivre à cette altitude. Pour nous, cela a soulevé une question clé : comment l’individu de Chokhopani a-t-il contracté l’infection paludique qui a pu finalement conduire à sa mort ? »

L'analyse génétique humaine a révélé que l'individu infecté était un homme local doté d'adaptations génétiques pour la vie à haute altitude. Cependant, des preuves archéologiques à Chokhopani et dans d'autres sites voisins suggèrent que ces populations himalayennes étaient activement engagées dans le commerce à longue distance.

« Nous pensons aujourd’hui que ces régions sont éloignées et inaccessibles, mais en fait, la vallée de la rivière Kali Gandaki servait en quelque sorte d’autoroute transhimalayenne reliant les populations du plateau tibétain au sous-continent indien », explique le co-auteur Mark Aldenderfer, professeur émérite distingué à l’Université de Californie à Merced, dont les fouilles dans la région ont révélé ses connexions commerciales à longue distance.

« Les objets en cuivre récupérés dans les chambres funéraires de Chokhopani prouvent que les anciens habitants du Mustang faisaient partie de réseaux d'échange plus vastes qui incluaient le nord de l'Inde, et il n'est pas nécessaire de voyager très loin pour atteindre les régions basses et mal drainées du Teraï népalais et indien où le paludisme est aujourd'hui endémique. »

L’équipe pense que l’homme s’est probablement rendu dans une région de basse altitude où le paludisme est endémique, peut-être pour le commerce ou pour d’autres raisons, avant de revenir ou d’être ramené à Chokhopani, où il a ensuite été enterré. Les détails intimes révélés par l’ADN ancien donnent des indices sur les multiples façons dont les maladies infectieuses comme le paludisme se sont propagées dans le passé, donnant naissance à notre paysage pathologique actuel.

Le défi permanent du paludisme aujourd'hui

Aujourd’hui, l’expérience humaine du paludisme se trouve à la croisée des chemins. Grâce aux progrès réalisés dans la lutte contre les moustiques et aux campagnes de santé publique concertées, le nombre de décès dus au paludisme a atteint son niveau le plus bas dans les années 2010. Cependant, l’émergence de parasites résistants aux médicaments antipaludiques et de vecteurs résistants aux insecticides menace d’annuler des décennies de progrès, tandis que le changement climatique et la destruction de l’environnement rendent de nouvelles régions vulnérables aux espèces vectrices du paludisme. L’équipe espère que l’ADN ancien pourrait fournir un outil supplémentaire pour comprendre et même combattre cette menace pour la santé publique.

« Pour la première fois, nous sommes en mesure d’explorer l’ancienne diversité des parasites de régions comme l’Europe, où le paludisme est désormais éradiqué », explique l’auteur principal Johannes Krause, directeur de l’archéogénétique à l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive.

« Nous voyons comment la mobilité et les déplacements de population ont propagé le paludisme dans le passé, tout comme la mondialisation moderne rend aujourd’hui les pays et les régions exempts de paludisme vulnérables à une réintroduction. Nous espérons que l’étude de maladies anciennes comme le paludisme ouvrira une nouvelle fenêtre sur la compréhension de ces organismes qui continuent de façonner le monde dans lequel nous vivons aujourd’hui. »