Étude du métabolisme de l'acétate et de l'acétyl-CoA chez Trypanosoma brucei

Study of acetate and acetyl-CoA metabolism in Trypanosoma brucei

• Auteur / Autrice : Loïc Rivière
• Direction : Frédéric Bringaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et médicales. Biologie santé
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Bordeaux 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trypanosomiase africaine

Métabolisme

Trypanosoma brucei

Résumé

Trypanosoma brucei, parasite protozoaire, est l'agent étiologique de la maladie du sommeil chez l'homme et de la N'gana chez le bétail, principalement en Afrique subsaharienne. Son cycle de vie est complexe, alternant entre des hôtes vertébrés et un insecte hématophage (glossine ou mouche Tsé-tsé) vecteur permettant la transmission entre ces hôtes mammifères. Nous avons étudié le métabolisme énergétique de la forme procyclique évoluant dans le tractus digestif de l'insecte vecteur, dont les gènes d'intérêt ont été inactivés par ARN interférence (ARNi). Le glucose est métabolisé par fermentation aérobie pour donner des produits partiellement oxydés qui sont excrétés : le succinate et en moindre mesure l'acétate et le lactate. Nous avons particulièrement étudié le métabolisme conduisant à la formation d'acétate via l'acétyl-CoA à partir du glucose. Nous avons caractérisé pour la première fois le gène codant pour l'acétyl : succinate-CoA transférase (ASCT), dont l'activité enzymatique avait été détectée chez ce parasite. Nous avons montré la localisation mitochondriale de l'ASCT son caractère non essentiel pour la survie du parasite ainsi que pour la production d'acétate à partir du glucose. Ce dernier point implique l'existence d'une autre enzyme capable de produire de l'acétate à partir de l'acétyl-COA. L'achèvement récent du projet de séquençage du génome de T. Brucei, a permis de d'identifier puis d'étudier le gène codant pour l'acétyl-CoA synthétase (AceCS), qui convertit de manière réversible l'acétyl-CoA en acétate. Nous avons pu montrer que cette enzyme cytosolique n'est pas impliquée dans la production d'acétate, qu'elle est essentielle pour la survie de la forme procyclique et que le mutant ΔAceCS ne peut plus synthétiser les lipides de novo à partir de l'acétate. Nous proposons donc que l'AceCS convertisse l'acétate produit dans la mitochondrie en acétyl-CoA, qui est un précurseur essentiel de la biosynthèse lipidique de novo de la forme procyclique. Nous avons également étudié deux sous-unités du complexe pyruvate déshydrogénase (PDH), précisé leur localisation mitochondriale ainsi que le rôle prépondérant du complexe PDH dans la production d'acétate. L'analyse de souches n'exprimant plus, par ARNi, chacune des deux sous-unités révèle des différences dans l'adaptation métabolique conduisant dans un cas à la survie des cellules, dans l'autre à leur mort. L'étude de ces différents mutants, ainsi que d'autre générés au laboratoire, permettra de mieux comprendre les capacités d'adaptation de la forme procyclique aux différentes conditions de culture ou lors de l'inactivation de l'expression de différents gènes ainsi que les mécanismes de régulation du métabolisme de la proline par le glucose.

Trypanosoma brucei, a protozoan parasite, is the etiologic agent of human sleeping sickness and N 'gana in cattle, mainly in subsaharian Africa. Its life cycle is complex, alterning between a vertebrate host and a haematophageous insect (glossina or Tse-tse fly) vector that permit the transmission between the mammals hosts. We studied the energetic metabolism of the procyclic forrn which evolves in the digestive tractus of the insect vector, the genes of interest were inactivated by RNA interference (RNAi). Glucose is metabolised by aerobic fermentation into partially oxidised end-products which are excreted: succinate and in a Iower extent acetate and lactate. We particularly have studied the acetate and acetyl-CoA production from glucose. We characterised for the first time the acetyl: succinate COA transferase (ASCT) gene, which activity was previously detected in this parasite. We showed its mitochondrial localization, this is a non-essential enzyme neither for the parasite's survival nor for acetate production from glucose. This point implies that another way can produce acetate from acetyl-CoA. The recent achievement of the T. Brucei genome sequencing project, permitted us to identify the acetyl-CoA synthetase (AceCS) gene that reversibly converts acetyl-CoA into acetate. We showed that this cytosolic enzyme is not implied in acetate production, is essential for the parasite's survival and the ΔAceCS mutant can not perform de novo lipid biosynthesis from acetate. We propose that AceCS converts mitochondrial acetate into acetyl-CoA, an essential precursor for the procyclic form de novo lipid biosynthesis. We studied as well two subunits of the pyruvate dehydrogenase complex (PDH), we confirmed their mitochondrial localization and the dominating role of this complex in acetate production. The analysis of the strains that doesn't express each subunits reveals some differences in the metabolic adaptation. The study of these different mutants as well as others obtained in our laboratory, will permit the better understanding of the adaptation capabilities of the procyclic form to diffèrent culture conditions or during inactivation of different gene expression and the regulation mechanisms of proline and glucose metabolisms.