Therole of phospholipase C, phosphoinositides and calcium in gametogenesis of the malaria parasite Plasmodium berghei

• Auteur / Autrice : Andreas Christian Raabe
• Direction : Henri Vial, Oliver Billker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European molecular biology laboratory (Heidelberg, Allemagne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phospholipases

Gamétogenèse

Plasmodies

Paludisme

Mots clés libres

Paludisme

Plasmodium

Exfagellation

Gametogenese

Phospholipase

Résumé

Une étape cruciale dans le cycle de Plasmodium, parasite causal du paludisme est sa transmission de l'hôte vertébré au moustique vecteur. Seuls les stades sanguins sexués sont capables de se développer dans le moustique. Chez le moustique, le nouvel environnement déclenche une cascade de signalisation conduisant à la gamétogenèse. Les travaux de thèse ont pour objectifs d'élucider cette cascade de signalisation qui joue un rôle clé dans la transmission du paludisme. Des approches pharmacologiques biochimiques et génétiques ainsi que des études d'imagerie ont été utilisées et fournissent de multiples évidences d'une implication de la phospholipase C (PLC) au cours de la gamétogenèse mâle de Plasmodium berghei. Les études pharmacologiques impliquent le récepteur à la ryanodine pour un premier signal calcique qui active la PLC. Un marquage métabolique du PIP2 et des mesures d'inositol tris phosphate (IP3) montre la chronologie de l'activité PLC. Les données biochimiques ont été corroborées par imagerie des gamétocytes exprimant une protéine fluorescente liant PIP2 et IP3, et suggèrent que l'activation de la PLC agit comme amplificateur du signal calcique. En outre, nous avons développé une nouvelle méthode pour analyser la gamétogenèse mâle, basée sur le marquage radioactif de l'ADN nouvellement synthétisé. Cette méthode a donné de nouvelles informations sur la cinétique de la réplication de l'ADN au cours de la gamétogenèse. La méthode a été validée pour l'identification de composés qui interfèrent avec la gamétogenèse et éventuellement bloquerait la transmission du paludisme

A crucial step in the life cycle of Plasmodium, the causative agent of malaria, is its transmission from vertebrate host to mosquito vector. Only sexual blood stages, termed gametocytes, are capable to develop within the mosquito. Upon ingestion by a mosquito, cues from the new environment trigger an intracellular signalling cascade within the gametocytes leading to gametogenesis, the first developmental step in the mosquito. This study aimed to further our understanding of this signalling cascade, as it plays a key role in malaria transmission. Genetic, biochemical, pharmacological, and live cell imaging approaches were employed and provide multiple lines of evidence for phospholipase C (PLC) involvement in the signalling events during male gametogenesis of Plasmodium berghei. Pharmacological evidence suggests that ryanodine receptors mediate an initial release of calcium that activates PLC. Metabolic labelling of PIP2 was used in combination with sensitive IP3 detection and allowed to deduce a timeline of PLC activity during gametogenesis. Biochemical data were confirmed by live cell microscopy of gametocytes expressing a fluorescent reporter protein binding to PIP2 and IP3, and suggest that PLC acts as calcium signal amplifier. Furthermore, we developed a new method to analyse male gametogenesis, based on radioactive labelling of newly synthesised DNA. This method provided new insight into the kinetics of DNA replication during Plasmodium gametogenesis. This assay can now be used to identify compounds that interfere with gametogenesis and potentially block malaria transmission