Bases moléculaires de l'invasion cellulaire par les sporozoites de plasmodium

Molecular basis of cell invasion by malarial sporozoites

• Auteur / Autrice : Stephan-Stanislaw Späth
• Direction : Robert Ménard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sporozoïtes

Recombinaison génétique

Mutagenèse

Paludisme

Plasmodium berghei

Résumé

Le phylum des Apicomplexes comporte plusieurs parasites humains, dont Plasmodium et Toxoplasma. Ces parasites intracellulaires obligatoires se transforment en des formes spécialisées, appelées « zoïtes » pour envahir les cellules hôtes. L'invasion cellulaire du zoïte implique la formation d'une jonction entre le zoïte et la cellule. Utilisée comme ancrage pour la pénétration du zoïte, cette dernière est appelée jonction zoïte-cellule (ZCJ). La nature moléculaire de cette jonction reste une question débattue. Ces dernières années, des résultats obtenus chez T. Gondii ont suggéré qu'elle serait constituée d'un complexe de protéines conservées chez Apicomplexa, AMA1 et RON. Une partie de ma thèse a consisté à générer des protéines de fusion de ces protéines candidates. Le but majeur était de tester les rôles d'AMAl et RON4, exprimées aux stades mérozoïte et sporozoïte. J'ai généré des mutants conditionnels de P. Berghei d'AMAl et RON4. L'obtention de parasites mutants par mutagenèse conditionnelle nous a permis de montrer qu'AMAl et RON4 sont importantes lors du processus d'invasion par les mérozoïtes. Cependant, seule RON4 est importante pour l'invasion par le sporozoïte et agirait donc indépendamment de AMA1. De plus, les données suggèrent qu'au cours du processus d'invasion par les zoïtes, AMA1 n'agit pas au niveau de la ZCJ mais semble promouvoir l'adhésion. RON4, et probablement d'autres protéines RON, sont importantes dans les étapes ultérieures de formation et/ou de stabilité de la ZCJ. AMA1 ne semble donc plus être un candidat crédible de liaison entre la jonction et le moteur du parasite. La protéine TRAP semble mieux armée pour assurer cette fonction.

Apicomplexa are a large phylum of protists containing important human pathogens such as Plasmodium and Toxoplasma. A conserved feature of host cell invasion by Apicomplexa is the formation of an intimate contact between the parasite and host cell, called zoite cell junction (ZJC), which is thought to act as a stationary transmembrane bridge that connects the motor of the parasite and the cytoskeleton of the host cell. The molecular nature of the ZCJ, however, remains unknown. In recent years, many studies on the Toxoplasma tachyzoite have suggested that the ZCJ contains a complex between the AMA1 and RON proteins (conserved in Apicomplexa). Part of my PhD work consisted in making GFP protein fusions for these proteins. The major project was to test the role of AMA1 and RON4 proteins in the Plasmodium merozoite, which invades erythrocytes, and sporozoite, which is injected by the mosquito and invades host hepatocytes. I generated Plasmodium berghei conditional mutants for AMA1 and RON4. These genetically silenced parasites, showed that both AMA1 and RON4 are important for merozoite invasion, while only RON4, but not AMA1, is important for sporozoite invasion, indicating that RON4 functions independently of AMA1. These data suggest that during host cell invasion by apicomplexan zoites, AMA1 does not act at the ZCJ but rather promotes zoite adhesion, while RON4, and presumably other RON proteins, are important in thé subsequent steps of ZCJ formation and/or stability. The non-essential nature of AMA1 as a ZCJ component indicates that another protein may play this role and TRAP is the leading candidate.