1. Whole blood transcriptome profiles of trypanotolerant and trypanosusceptible cattle highlight a differential modulation of metabolism and immune response during infection by Trypanosoma congolense
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Moana Peylhard, David Berthier, Guiguigbaza-Kossigan Dayo, Isabelle Chantal, Souleymane Sylla, Sabine Nidelet, Emeric Dubois, Guillaume Martin, Guilhem Sempéré, Laurence Flori, Sophie Thévenon, Interactions hôtes-vecteurs-parasites-environnement dans les maladies tropicales négligées dues aux trypanosomatides (UMR INTERTRYP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université de Bordeaux (UB), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Centre international de recherche-développement sur l'élevage en zone sub-humide (CIRDES), Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-BioCampus (BCM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (UMR ISEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Systèmes d'élevage méditerranéens et tropicaux (UMR SELMET), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), ANR-11-JSV6-0001,AATTOL,Caractérisation des bases moléculaires de la tolérance à la Trypanosomose Animale Africaine: analyse conjointe des transcriptomes de l'hôte bovin et du parasite(2011), ANR-11-LABX-0024,ParaFrap,Alliance française contre les maladies parasitaires(2011), and ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010)
- Subjects
Trypanosoma congolense ,[SDV]Life Sciences [q-bio] - Abstract
Animal African trypanosomosis, caused by blood protozoan parasites transmitted mainly by tsetse flies, represents a major constraint for millions of cattle in sub-Saharan Africa. Exposed cattle include trypanosusceptible indicine breeds, severely affected by the disease, and West African taurine breeds called trypanotolerant owing to their ability to control parasite development, survive and grow in enzootic areas. Until now the genetic basis of trypanotolerance remains unclear. Here, to improve knowledge of the biological processes involved in trypanotolerance versus trypanosusceptibility, we identified bovine genes differentially expressed in five West African cattle breeds during an experimental infection byTrypanosoma congolenseand their biological functions. To this end, whole blood genome-wide transcriptome of three trypanotolerant taurine breeds (N’Dama, Lagune and Baoulé), one susceptible zebu (Zebu Fulani) and one African taurine x zebu admixed breed (Borgou) were profiled by RNA sequencing at four time points, one before and three during infection. As expected, infection had a major impact on cattle blood transcriptome regardless of the breed. The functional analysis of differentially expressed genes over time in each breed confirmed an early activation of the innate immune response, followed by an activation of the humoral response and an inhibition of T cell functions at the chronic stage of infection. More importantly, we highlighted overlooked features, such as a strong disturbance in host metabolism and cellular energy production that differentiates trypanotolerant and trypanosusceptible breeds. N’Dama breed showed the earliest regulation of immune response, associated with a strong activation of cellular energy production, also observed in Lagune, and to a lesser extent in Baoulé. Susceptible Zebu Fulani breed differed from other breeds by the strongest modification in lipid metabolism regulation. Overall, this study provides a better understanding of the biological mechanisms at work during infection, especially concerning the interplay between immunity and metabolism that seems differentially regulated depending on the cattle breeds.
- Published
- 2023