Mécanismes de signalisation impliqués dans l'écoulement des vésicules régulées chez Plasmodium falciparum

Signaling mechanisms involved in regulated vesicle discharge in Plasmodium falciparum

• Auteur / Autrice : Pallavi Singh
• Direction : Chetan E. Chitnis, Shailja Singh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de Plasmodium et Vaccins
• Date : Soutenance le 13/12/2017
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Biologie de Plasmodium et Vaccins
• Jury : Président / Présidente : Dominique Mazier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gabriele Pradel, Catherine Lavazec, David Baker
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pietro Alano, Gabriele Pradel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gamètes

Paludisme

Gamétogenèse

Mots clés libres

Paludisme

Gamétogenèse

Signalisation

Phospholipase A2

Sortie de gamètes

4 bromophenacyl bromide

Malaria

Gametogenesis

Phospholipase A2

Résumé

L'activation des gamétocytes de Plasmodium falciparum par exposition à l'acide xanthurénique à basse température conduit à la sortie de gamètes mâles et femelles matures des érythrocytes de l’hôte, ce qui est essentiel pour la fertilisation et la formation ultérieure de zygotes. Les gamètes possèdent des vésicules cytosoliques contenant une protéine formant des pores connue sous le nom de PfPLP2. Durant la sortie, les vésicules ayant PfPLP2 sont redistribuées du cytoplasme des gamètes à la périphérie. Puis ces vésicules vont sécréter PfPLP2 permettant ainsi la sortie des gamètes par perforation de la membrane érythrocytaire. Dans cette étude, nous avons identifié le rôle d'une phospholipase de type patatine A2 (PfPATPL1) dans la sortie de gamètes de P. falciparum. Nous avons utilisé une approche de génétique inverse pour générer un knock-down conditionnel de PfPATPL1 par fusion à un domaine de déstabilisation (DD). Nous avons modifié l’expression PfPATPL1 dans les gamétocytes de stade V en supprimant le ligand de Shield-1, ce qui nous a permis de constater l’importance de PfPATPL1 durant les différentes étapes de la gamétogenèse, ainsi que dans l'arrondissement des gamétocytes, la sortie des gamètes et l'exflagellation des gamètes mâles. Nous avons également trouvé que PfPATPL1 est nécessaire pour la redistribution des vésicules portant PfPLP2 à la périphérie des gamètes pendant sortie. De plus, nous avons utilisé un inhibiteur connu de la phospholipase du nom de bromure de 4-bromophénacyle (4-BPB) pour étudier l'importance de l'activité de la PLA2 dans la gamétogenèse. Nous avons découvert que le traitement par le 4-BPB entraîne également des anomalies dans l'arrondissement des gamétocytes, inhibe la sortie des gamètes et l'exflagellation des gamètes mâles. Et que ce même traitement au 4-BPB entravait la redistribution des vésicules contenant PfPLP2 à la périphérie des gamètes. Lorsque les moustiques ont été nourris avec des gamétocytes traités au 4-BPB dans un test d'alimentation membranaire standard (SMFA), nous avons observé une diminution significative du taux d'infection des moustiques et une chute drastique de la densité des oocystes et du nombre de moustiques infectés. Ces données suggèrent que PfPATPL1 est important pour le développement des gamètes chez les moustiques et peut constituer une cible prometteuse pour les stratégies d'intervention de transmissivité.

The activation of Plasmodium falciparum gametocytes by exposure to low temperature and xanthurenic acid leads to the egress of mature male and female gametes from host erythrocytes, which is essential for fertilization and subsequent zygote formation. Gametes contain cytosolic vesicles bearing a pore forming protein known as PfPLP2. During egress, PfPLP2 containing vesicles gets redistributed from gamete cytoplasm to periphery. Subsequently, PfPLP2 is secreted from these vesicles leading to perforation of host erythrocyte membrane resulting in gamete egress. In this study, we have identified the role of a patatin-like phospholipase A2 (PfPATPL1) in P. falciparum gamete egress. We have taken a reverse genetics approach to generate a conditional knock down of PfPATPL1 by fusion to a destabilization domain (DD). We have knocked down PfPATPL1 in Stage V gametocytes by removal of Shield-1 ligand and found that PfPATPL1 is required during different steps of gametogenesis including gametocyte rounding up, gamete egress and male gamete exflagellation. We have also found that PfPATPL1 is needed for redistribution of PfPLP2 bearing vesicles to the gamete periphery during egress. Additionally, we have utilized a known inhibitor of phospholipase A2 known as 4- bromophenacyl bromide (4-BPB) to study the importance of PLA2 activity in gametogenesis. We have found that 4-BPB treatment also leads to defects in gametocyte rounding up, inhibits gamete egress and male gamete exflagellation. 4-BPB treatment also hampers the redistribution of PfPLP2 containing vesicles to gamete periphery. When the mosquitoes were fed with 4-BPB treated gametocytes in a standard membrane feeding assay (SMFA), we observed a significant decline in mosquito infection rate and a drastic drop in oocyst density and number of infected mosquitos. These data suggests that PfPATPL1 is important for gamete development in mosquitos and may serve as a promising target for transmmision intervention strategies.