Characterisation of TgZFP2, a novel zinc finger protein involved in the coordination of cell cycle progression in the apicomplexan parasite Toxoplasma gondii

Caractérisation de TgZFP2, une nouvelle protéine à motif en doigt de zinc impliquée dans la coordination de la progression du cycle cellulaire du parasite apicomplexe Toxoplasma gondii

• Auteur / Autrice : Ksenia Semenovskaya
• Direction : Sébastien Besteiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratory of Pathogen Host Interactions (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Braun-Breton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Besteiro, Catherine Braun-Breton, Mélanie Bonhivers, Cyrille Botté
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mélanie Bonhivers, Cyrille Botté

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centrosomes

Toxoplasma gondii

Apicomplexes

Mots clés libres

Apicomplexa

Toxoplasma gondii

Division cellulaire

Centrosome

Protéine à doigt de zinc

Apicomplexa

Toxoplasma gondii

Cell division

Centrosome

Zinc finger protein

Résumé

Le phylum des Apicomplexes regroupe des parasites protozoaires avec un cycle de vie complexe alternant des réplications sexuée et asexuée chez différents hôtes. Ce sont des parasites intracellulaires obligatoires qui ont une l’organisation particulière de leur cycle cellulaire. Celui-ci consiste en une phase nucléaire (la réplication de l’ADN) et en une phase de bourgeonnement (l’assemblage des cellules filles) qui peuvent être découplées ou coordonnées différemment, générant quatre modes de division distincts au sein du phylum. Le plus simple d’entre eux, l’endodyogénie, est caractéristique de la forme tachyzoite de Toxoplasma gondii, un stade asexué et fortement prolifératif. Lors de ce type de division, il y a un seul tour de réplication de l'ADN avec une formation ultérieure de deux cellules filles dans la cellule mère. Le système de régulation de l’endodyogénie est physiquement lié à un centrosome atypique biparti, cependant il reste largement inexploré. Lors de ce projet de recherche, j’ai caractérisé chez T. gondii une nouvelle protéine à motif en doigt de zinc appelée TgZFP2. Interférer avec sa fonction résulte en l’arrêt du cycle cellulaire du parasite. Bien que la réplication de l'ADN se déroule normalement, le bourgeonnement des cellules filles est impacté, donnant naissance à des cellules filles immatures qui ne peuvent pas émerger de la cellule mère et ne parviennent souvent pas à incorporer le matériel nucléaire. Nous avons montré qu’au début de l’assemblage des cellules filles, la protéine TgZFP2 se re-localise depuis des puncta cytoplasmiques vers la région péri-centrosomale, où elle persiste jusqu’à l’achèvement de la division et l’émergence des cellules filles. TgZFP2 présente également des propriétés de protéine associée au cytosquelette. Bien que nous n’ayons pas été en mesure d’identifier les partenaires moléculaires de TgZFP2 pour identifier les mécanismes moléculaires dans lesquels elle est impliquée, nos données montrent que TgZFP2 est un régulateur important de la division cellulaire, potentiellement avec des fonctions multiples.

The phylum Apicomplexa encompasses parasitic protists with a complex life cycle that alternates between sexual and asexual replication in different hosts. Apicomplexa are obligate intracellular parasites that display a peculiar organisation of their cell cycle. It consists of a nuclear phase (DNA replication) and a budding phase (daughter cells assembly) that can be uncoupled or coordinated differently, resulting in four distinctive modes of division in the phylum. The simplest of them, endodyogeny, is characteristic for the rapidly proliferating tachyzoite asexual stage of Toxoplasma gondii and comprises a single round of DNA replication and subsequent formation of two daughter cells within the mother cell. The regulatory system of endodyogeny is suggested to be physically linked to the parasite’s unusual bipartite centrosome, but remains largely unexplored. During this research project I characterized a novel T. gondii zinc finger protein named TgZFP2, whose knockdown led to a striking arrest of the parasite cell cycle. While DNA replication proceeded as normally, the budding was affected, resulting in appearance of immature daughters that failed to emerge from the mother cell and often failed to incorporate nuclear material. We have shown that, at the onset of daughter cells assembly, TgZFP2 re-localises from cytoplasmic puncta to the peri-centrosomal region where it persists until the completion of division. TgZFP2 also behaves as a cytoskeleton-associated protein. Though we were unable to identify TgZFP2 molecular partners to decipher the precise molecular mechanisms it is involved in, our data show TgZFP2 is an important regulator of the cell cycle that may have a pleotropic function.