Le paludisme sévère, en particulier le neuropaludisme, demeure l'une des formes les plus redoutables de l'infection à Plasmodium falciparum. Au cours de son développement dans les globules rouges humains, le parasite exporte à la surface de la cellule infectée des protéines qui médient son adhésion à l'endothélium de l'hôte, provoquant hypoxie, occlusion vasculaire et activation endothéliale. Dans le neuropaludisme, la séquestration des érythrocytes infectés dans les capillaires cérébraux est tenue pour responsable du coma et de l'œdème cérébral. La protéine PfEMP1 occupe une place centrale dans ce processus : codée par la famille multigénique var (environ 60 copies par génome), elle présente une variabilité quasi illimitée qui permet au parasite d'échapper au système immunitaire. Certains agencements de ses domaines (Duffy Binding Like et Cystein Inter Domain Rich) sont associés aux formes graves, notamment les cassettes DC8 et DC13. Cette diversité extrême rend toutefois difficile l'identification des variants réellement exprimés chez les patients, les bases de données publiques ne reflétant pas cette richesse de séquences.
Pour relever ce défi, les auteurs ont déployé une approche multi-omique sur des échantillons de patients de Cotonou (Bénin) présentant un paludisme simple ou sévère. En combinant séquençage du génome entier et séquençage de l'ARN, ils ont reconstruit de nouvelles séquences var et constitué une base de données protéiques personnalisée de 295 601 séquences, dont 87 489 associées à P. falciparum. Cette base a ensuite servi à l'identification protéique par spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS).
L'analyse différentielle des données de séquençage de l'ARN révèle une expression accrue des transcrits des domaines DBLα1.7, DBLα1.1, DBLα2 et DBLβ12 dans les cas de neuropaludisme comparés au paludisme simple ; ces domaines appartiennent aux cassettes DC8 et DC13 impliquées dans la pathogenèse cérébrale, et le profil d'expression des patients atteints d'anémie sévère se distingue de celui des cas cérébraux. Au niveau protéique, 57 protéines PfEMP1 ont été identifiées, dont seulement 10 correspondaient à des séquences connues des bases publiques, les autres provenant des gènes var reconstruits. Les deux architectures majoritaires étaient NTS-DBLα-CIDRα-DBLβ et NTS-DBLα-CIDRα-DBLδ, le tandem CIDRα-DBLβ étant associé à une possible double liaison aux récepteurs ICAM-1 et EPCR. La proportion de peptides correspondant au domaine DBLβ était en outre plus élevée chez les patients atteints de formes sévères.
Ces travaux figurent parmi les premiers à rapporter l'identification protéique directe de PfEMP1 entières à partir d'échantillons de terrain, confirmant la validité de l'approche face à l'extrême variabilité de ces protéines. Les auteurs soulignent cependant les limites de la stratégie bottom-up en LC-MS/MS, qui ne permet pas une couverture de séquence optimale, ainsi que la nature fortement recombinogène des gènes var, qui impose la prudence dès lors qu'on infère la présence de domaines non directement détectés. Ces résultats devraient contribuer aux stratégies de développement vaccinal fondées sur les protéines PfEMP1.