Caracterisation moléculaire et fonctionnelle de la jonction mobile contrôlant l'invasion de la cellule hôte par Toxoplasma gondii

molecular and cellular characterization of the mobile terminal governs the invasion Apicomplexa protozoan parasites

• Auteur / Autrice : Magali Roques
• Direction : Maryse Lebrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 17/12/2012
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique des Interactions Membranaires Normales et Pathologiques (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Braun-Breton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maryse Lebrun, Catherine Braun-Breton, Marie-France Cesbron-Delauw, Olivier Silvie, Stéphane Delbecq
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-France Cesbron-Delauw, Olivier Silvie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protozoaires pathogènes

Organites

Relations hôte-parasite

Apicomplexes

Protozoaires

Toxoplasma gondii

Mots clés libres

Parasites protozoaires Apicomplexa

Toxoplasma gondii

Invasion

Apicomplexa protozoan parasites

Toxoplasma gondii

Invasion

Résumé

Caractérisation moléculaire et fonctionnelle de la jonction mobile contrôlant l'invasion de la cellule hôte par Toxoplasma gondii. Les apicomplexes sont des parasites eucaryotes responsables d'infections humaines et animales, dont le paludisme et la toxoplasmose. La plupart sont des parasites intracellulaires obligatoires ; l'entrée dans la cellule hôte est donc un évènement crucial dans leur cycle de développement. Ce processus, conservé au sein du phylum, implique la sécrétion séquentielle du contenu de deux organites : les micronèmes et les rhoptries. Lors de l'invasion, le parasite établit un contact étroit entre son extrêmité apicale et la membrane plasmique de la cellule hôte, appelé la jonction mobile (JM). La JM est un point d'ancrage à la cellule hôte qui est initié chez Toxoplasma par la sécrétion de protéines du col des rhoptries appelées TgRON2/RON4/RON5/RON8 (complexe de RONs). Ces protéines sont sécrétées dans la cellule hôte et TgRON2 est insérée dans la membrane de la cellule hôte. TgRON2 peut servir de récepteur à la protéine TgAMA1 (Apical Membrane Antigen 1) qui est une protéine de micronèmes sécrétée à la surface du parasite durant l'invasion. L'interaction AMA1-RON2 est également conservée chez Plasmodium, mais il n'existe pas de réactivité croisée entre espèces d'apicomplexes. La résolution de la structure de la protéine recombinante TgAMA1 en complexe avec un peptide TgRON2 nous a permis de déterminer des résidus critiques à l'interaction entre ces deux protéines in vitro et à l'invasion du parasite in vivo, et de définir les bases structurales de la spécificité intra-espèce de l'interaction AMA1-RON2. Par l'obtention d'une souche dépourvue de TgAMA1, nous montrons qu'AMA1 n'est pas essentielle à la survie du toxoplasme, comme il avait été supposé depuis longtemps. Nous confirmons le rôle clé de cette protéine dans l'invasion et la formation de la JM. Les mutants dépourvus d'AMA1 sont capables d'insérer le complexe de RONs dans la cellule hôte mais se détachent plus fréquemment, entrainant des invasions abortives. L'invasion résiduelle observée en absence d'AMA1 pourrait impliquer des protéines homologues à TgAMA1, TgRON2 et TgRON4, dont nous avons entamé la caractérisation moléculaire et fonctionnelle.Mot-clés : Apicomplexes, Toxoplasma gondii, invasion, jonction mobile, micronèmes, rhoptries

Molecular and functional characterisation of the moving junction controlling host cell invasion by Toxoplasma gondiiAbstract:Apicomplexa are eukaryotic parasites responsible for a variety of human and animal diseases, including malaria or toxoplasmosis. Most of them have an obligatory intracellular stage; thus, the invasive process is a crucial step in their developmental cycle. It implies the sequential secretion of two organelles: micronemes and rhoptries. During invasion, the parasite establishes a structure called the moving junction (MJ), which is a close apposition between the apical end and the plasma membrane of host cell. The MJ is an anchoring point for invasion that is initiated in Toxoplasma by the secretion of rhoptry neck proteins named TgRON2/RON4/RON5/RON8 (the RONs complex). These proteins are exported to the host cell cytoplasm and TgRON2 spans the host cell membrane. There, TgRON2 will function as a receptor to Apical Membrane antigen 1 (TgAMA1), which is a micronemal protein displayed on the surface of the parasite during the invasion process. The AMA1-RON2 interaction is conserved in Plasmodium but there is no interspecies cross-binding.We have determined the structure of a TgAMA1 recombinant protein in complex with a TgRON2 peptide, which allowed us to determine which residues are critical for the interaction between both proteins in vitro and for parasite invasion in vivo. Moreover, the co-structure explains at the structural level the evolutionary constraint of the AMA1-RON2 interaction. By generating an AMA1 null strain in T. gondii, we demonstrate that TgAMA1 is not an essential gene, as claimed before. We confirm the importance of AMA1 in invasion and its key role in MJ formation. AMA1 null parasites insert the RON complex into the host cell but are more frequently detached from it, causing abortive invasions. The residual invasion might involve proteins homologous to TgAMA1, TgRON2 and TgRON4, for which the molecular and functional characterization is undertaken.Keywords: Apicomplexes, Toxoplasma gondii, invasion, moving junction, micronemes, rhoptries