In vitro delayed response to dihydroartemisinin of malaria parasites infecting sickle cell erythocytes.

BACKGROUND: Decreased efficacy of artemisinin-based combination therapy (ACT) for Plasmodium falciparum malaria has been previously reported in patients with sickle cell disease (SCD). The main purpose of this study was to investigate the in vitro susceptibility of isolates to dihydro-artemisinin (DHA) to provide a hypothesis to explain this treatment failure. METHODS: Isolates were collected from patients attending health centres in Abidjan with uncomplicated P. falciparum malaria. The haemoglobin type has been identified and in vitro drug sensitivity tests were conducted with the ring stage assay and maturation inhibition assay. RESULTS: 134 isolates were obtained. Parasitaemia and haemoglobin levels at inclusion were lower in patients with haemoglobin HbSS and HbSC than in patients with normal HbAA. After ex vivo RSA and drug inhibition assays, the lowest rate of parasitic growth was found with isolates from HbAS red cells. Conversely, a significantly higher survival rate of parasites ranging from 15 to 34% were observed in isolates from HbSS. Isolates with in vitro reduced DHA sensitivity correlate with lower RBC count and haematocrit and higher parasitaemia at inclusion compared to those with isolates with normal DHA sensitivity. However, this decrease of in vitro sensitivity to DHA was not associated with Kelch 13-Propeller gene polymorphism. CONCLUSION: This study highlights an in vitro decreased sensitivity to DHA, for isolates collected from HbSS patients, not related to the Pfkelch13 gene mutations. These results are in line with recent studies pointing out the role of the redox context in the efficacy of the drug. Indeed, SCD red cells harbour a highly different ionic and redox context in comparison with normal red cells. This study offers new insights into the understanding of artemisinin selective pressure on the malaria parasite in the context of haemoglobinopathies in Africa.

Artemisinin derivative-containing therapies and abnormal hemoglobin: Do we need to adapt the treatment?

BACKGROUND: Artemisinin-based treatment in malaria patients with abnormal hemoglobin may be ineffective because of their genetic particularity, which could lead to resistance. The main purpose of this study was to assess the effect of artemisinin derivatives on in vivo parasite clearance according to erythrocyte variants. In vivo response was investigated through retrospective data obtained over a 42-day artemether-lumefantrine/artesunate amodiaquine efficacy protocol conducted from 2012 to 2016. RESULTS: A total of 770 patients in Côte d'Ivoire attending the hospitals of Anonkoua-koute (Abidjan), Petit Paris (Korhogo), Libreville (Man), Dar es salam (Bouaké), Ayamé and Yamoussoukro with acute uncomplicated falciparum malaria were selected for successful hemoglobin typing. HbAS, HbSS, HbAC, and HbSC genotypes were found. Parasite clearance time was obtained for 414 patients. In the population with abnormal hemoglobin, parasite densities on admission and parasite clearance rates were significantly lower in the HbSC group compared to HbAA (p = 0.02 and p = 0.007, respectively). After PCR correction on day 42, the acute treatment rate was 100% for each group. Parasite half-life and time for initial parasitaemia to decline by 50 and 99% were longer for the HbSC group (p < 0.05). The study also investigated the prevalence of K13-propeller polymorphisms across different hemoglobin genotype groups. A total of 185 and 63 samples were sequenced in the HbAA group and patients with abnormal Hb, respectively. Only two nonsynonymous mutations D559N and V510M were found in the HbAA group. CONCLUSION: Although this study proved good efficacy of artemether-lumefantrine and artesunate amodiaquine in the treatment of uncomplicated Plasmodium falciparum malaria in patients with abnormal hemoglobin, the increased delay of parasite clearance may represent a threat to health in these patients in relation with sickle cell crisis, which could support selection of parasites resistant to artemisinin.

TITLE: Thérapies contenant des dérivés de l'artémisinine et hémoglobine anormale : faut-il adapter le traitement ? ABSTRACT: Contexte : Le traitement à base d'artémisinine chez les patients atteints de paludisme et présentant une hémoglobine anormale peut être inefficace en raison de leur particularité génétique, ce qui pourrait entraîner une résistance. L'objectif principal de cette étude était d'évaluer in vivo l'effet des dérivés de l'artémisinine sur la clairance du parasite en fonction des variantes érythrocytaires. La réponse in vivo a été étudiée à travers des données rétrospectives obtenues au cours d'un protocole d'efficacité de 42 jours artéméther-luméfantrine/artésunate-amodiaquine mené dans les années 2012 à 2016. Résultats : Un total de 770 patients en Côte d'Ivoire fréquentant les hôpitaux d'Anonkoua-koute (Abidjan), Petit Paris (Korhogo), Libreville (Man), Dar es salam (Bouaké), Ayamé et Yamoussoukro, présentant un paludisme aigu non compliqué à falciparum ont été sélectionnés pour un typage réussi de l'hémoglobine. Les génotypes HbAS, HbSS, HbAC et HbSC ont été trouvés. Le temps de clairance du parasite a été obtenu pour 414 patients. Dans la population avec une hémoglobine anormale, les densités parasitaires à l'admission et le taux de clairance parasitaire étaient significativement plus faibles dans le groupe HbSC par rapport au groupe HbAA (respectivement, p = 0,02 et p = 0,007). Le RCPA était de 100 % pour chaque groupe après correction par PCR au jour 42. La demi-vie du parasite et le temps nécessaire pour que la parasitémie initiale diminue de 50 et 99 % étaient plus longs pour le groupe HbSC (p < 0,05). L'étude a également examiné la prévalence des polymorphismes du gène K13 dans différents groupes de génotype d'hémoglobine. Un total de 185 et 63 échantillons ont été séquencés respectivement dans le groupe HbAA et chez les patients présentant une Hb anormale. Seules deux mutations non synonymes D559N et V510M ont été trouvées dans le groupe HbAA. Conclusion : Bien que cette étude ait prouvé la bonne efficacité de l'artéméther-luméfantrine et de l'artésunate amodiaquine dans le traitement du paludisme simple à Plasmodium falciparum chez les patients présentant une hémoglobine anormale, le retard accru de clairance parasitaire peut représenter une menace pour la santé de ces patients en relation avec la crise drépanocytaire, et peut favoriser la sélection de parasites résistants à l'artémisinine.