Caractérisation fonctionnelle du Phosphatidylinositol 3-phosphate chez Plasmodium falciparum et Toxoplasma gondii

Biology of PI 3-phosphate in Plasmodium

• Auteur / Autrice : Lina Tawk
• Direction : Christian Roy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Santé
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vacuoles

Toxoplasma gondii

Plasmodium falciparum

Mots clés libres

Plasmodium

Toxoplasma gondii

Phosphatidylinositol 3-Phosphate

PI3-kinase

Trafic vésiculaire

Vacuole digestive

Apicoplaste

Résumé

Le phosphatidylinositol 3-phosphate (PI3P), est un lipide qui joue un rôle essentiel dans le trafic vésiculaire chez les cellules eucaryotes. Il est le produit de l'activité de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase). Au cours de leur développement au sein de la cellule hôte, P. Falciparum et T. Gondii établissent un réseau complexe de trafic vésiculaire intra- et extra-parasitaire. Les objectifs de cette thèse étaient d'étudier la présence, la distribution et la fonction du PI3P chez ces deux parasites. Ce travail montre la présence du PI3P chez P. Falciparum. Le niveau du PI3P augmente au cours de la maturation érythrocytaire du parasite et est sensible à la wortmannin, inhibiteur de la PI3-kinase. L'impossibilité de déleter la PI3-kinase chez P. Berghei, parasite des rongeurs, indique que l'activité de cette kinase est essentielle pour le développement érythrocytaire du parasite. Nous avons trouvé, en surexprimant un domaine de liaison au PI3P en tandem (GFP-2xFYVE), que le PI3P est localisé au niveau de la membrane de la vacuole digestive ainsi que sur des vésicules à sa proximité. Nos résultats suggèrent que la surexpression d'un domaine liant le PI3P provoque l'accumulation de vésicules, en séquestrant le PI3P et en empêchant ainsi la liaison d'autres protéines endogènes nécessaires probablement à la fusion de ces vésicules avec la vacuole digestive. Nous avons ensuite analysé le PI3P chez T. Gondii, un parasite dépourvu de vacuole digestive. Chez ce parasite, la surexpression d'un domaine liant le PI3P est létal. La surexpression de la protéine de façon inductible montre la localisation du PI3P à l'apicoplaste. En augmentant le niveau d'expression de la protéine, la séquestration de PI3P provoque l'accumulation de vésicules à proximité de l'apicoplaste menant à la perte de cet organite essentiel. De plus, le traitement de T. Gondii avec le LY249002, un autre inhibiteur de la PI3-kinase, provoque la délocalisation du signal GFP-2xFYVE ainsi qu'un défaut de ségrégation de l'apicoplaste. L'ensemble de nos données montre que le PI3P est un élément essentiel pour P. Falciparum et T. Gondii qui pourrait être une cible pour un futur développement de nouvelles drogues anti-parasitaires

Phosphatidyinositol 3-phosphate (PI3P) is a lipid of crucial function in vesicular trafficking in eukaryotic cells and is produced by phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase). The apicomplexan parasites Plasmodium falciparum and Toxoplasma gondii, establish a highly sophisticated network of vesicular trafficking during their intracellular development. This study aimed at analysing the presence, the localisation and the function of PI3P in these parasites. We show that PI3P was present in P. Falciparum infected erythrocytes and that the level of PI3P increased during parasite maturation from the ring to the schizont stage. PI3P levels were sensitive to the PI3-kinase inhibitor, wortmannin. The PI3-kinase gene could not be knocked out in the rodent parasite P. Berghei indicating that kinase activity was essential for blood stage development. By overexpressing a tandem PI3P-binding domain fused to GFP (GFP-2xFYVE), we found that PI3P localised to the food vacuole membrane and to vesicles next to it. Accumulation of these vesicles was likely due to PI3P sequestration by GFP-2xFYVE, thus preventing binding of endogenous proteins required for vesicles fusion with their final target. We than studied PI3P in T. Gondii an apicomplexan parasite without a food vacuole. On the contrary to P. Falciparum, GFP-2xFYVE overexpresion was lethal to T. Gondii. Using an inducible GFP-2xFYVE expression system, we found that PI3P was associated with the apicoplast. Increasing the GFP-2xFYVE expression level provoked accumulation of vesicles next to the apicoplast, eventually leading to the disappearance of the essential organelle. Concordantly, T. Gondii tachyzoïtes treated with the PI3-kinase inhibitor, LY249002, showed delocalisation of their GFP-2xFYVE signal and an apicoplast segregation defect. In summary, the data presented here show that PI3P is an essential element for P. Falciparum and T. Gondii and might be exploitable as a target for the development of new anti-parasitic drugs