Les pore forming toxin chez les Lophotrochozoaires : exemple des organismes Biomphalaria glabrata/ Schistosoma mansoni

Lophotrochozoan's pore forming toxin : example in Biomphalaria glabrata and Schistosoma mansoni

• Auteur / Autrice : Damien Lassalle
• Direction : Benjamin Gourbal, David Duval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions Hôtes-Pathogènes-Environnements (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Tasiemski, Julien Brillard, Delphine Destoumieux-Garzón, Sébastien Dutertre, Christoph Grunau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélie Tasiemski, Julien Brillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomphalaria glabrata

Schistosomose

Relations hôte-parasite

Schistosoma mansoni

Mots clés libres

Interaction Hôtes/parasites

Bilharziose

Pore forming toxin

Biomphalaria glabrata

Immunité

Host/parasites interactions

Schistosomiasis

Pore forming toxin

Biomphalaria glabrata

Immunity

Résumé

La bilharziose est une maladie touchant 230 millions de personnes dans le monde (source OMS). Cette parasitose est provoquée par le schistosome, un vers plat parasite nommé Schistosoma mansoni. Avant de pénétrer dans l’organisme humain par la peau, ce parasite se développe chez un escargot d’eau douce, Biomphalaria glabrata, qui lui sert d’hôte intermédiaire. Nous avons dans ce contexte identifié et étudié deux protéines appartenant à la famille des pore formingtoxins (PFTs), que nous avons appelé Biomphalysine et Glabralysine. Les PFTs sont des effecteurs très connus dans le monde procaryote pour favoriser leurs pathogénicités. Ces protéines sont produites de manière soluble par les organismes, pour se fixer et s’agréger sur les membranes cellulaires cible, ce qui a pour conséquence de créer un pore lytique. Cette super famille de protéine se divise en deux sous familles, alpha et beta, classées en fonction de la modalité de formation du pore. Des études antérieures ont permis de caractériser pour la première fois des ß-PFT chez le mollusque Biomphalaria glabrata, ces protéines ont montré un rôle clef dans l’immunité du mollusque, notamment la capacité de lier au parasite et de le tuer. Cette découverte a pu ouvrir le champ à l’investigation de protéines similaire chez le mollusque et chez le parasite avec lequel il interagie. Ce projet de thèse a pour objectif, au travers d’étude génomique, transcriptomique et protéomique de caractériser et de comprendre la fonction des différentes « pore forming toxins » présentes chez le mollusque Biomphalaria glabrata et chez le parasite Schistosoma mansoni. Grace à des données collectées avant et durant le projet de thèse, nous avons pu caractériser 23 variants apparentés à la famille des Biomphalysines. Cette famille multigénique sans intron, semble avoir été acquise au travers de transfert horizontal de gênes. Par homologie avec les biomphalysines, nous avons pu caractériser 5 gènes codants pour un deuxième groupe de ß-PFT chez Biomphalaria glabrata, que nous avons appelé les Glabralysines. Ces protéines constituent une famille à part entière, proche des toxines cry de Bacillus thuringiensis, et qui d’un point de vue structural partage des homologies avec la Biomphalysine. Elles sont en effet, produites par les cellules immunitaires du mollusque et induites lors de l’infection par le parasite Schistosoma mansoni. Finalement, nous avons aussipu découvrir deux gènes codants pour des toxines, nommées Schistolysines, de la famille des ß-PFT chez le parasite Schistosoma mansoni. Ces protéines semblent être répandues chez les parasites et jouer des rôles essentiels dans leur développement, la reproduction et peut être la nutrition. Nous montrons que ces protéines sont exclusivement retrouvées au stade adulte du parasite et devraient donc jouer un rôle dans l’interaction avec l’hôte humain ou dans l’implantation ou l’exploitation de cet hôte. Ces différentes approches, dans le contexte de l’interaction entre l’hôte et son parasite permettront potentiellement d’identifier de nouvelles stratégies de lutte ou de contrôle de la maladie sur le terrain. Les résultats générés dans ce travail pourront permettre également d’étudier le rôle de ces molécules dans l’interaction avec d’autres pathogènes ou leur lien avec d’autres pathologies et plus particulièrement leur utilisation dans le développement de nouveaux traitements contre le cancer par exemple.

Bilharzia is a disease affecting 230 million people worldwide (source WHO). This parasitosis is caused by schistosome, a parasitic flatworm, and in particular by Schistosoma mansoni, responsible for intestinal bilharzia in Africa and tropical America. Before entering the human body through the skin, this parasite develops in a freshwater snail, Biomphalaria glabrata, which serves as an intermediate host. In this context, we have identified and studied two proteins belonging to the pore forming toxins (PFTs) family, which we have called Biomphalysin and Glabralysin. Pore forming toxins are effectors well known in the prokaryotic world to promote their pathogenicity. These proteins are produced in a soluble way by organisms, to bind and aggregate on the target cell membranes, resulting in the creation of a lytic pore. This protein superfamily is divided into two families, alpha and beta, classified according to the pore formation modality. Previous studies have characterized for the first time §-PFTs in the mollusc Biomphalaria glabrata, these proteins have shown a key role in the immunity of the mollusc, including the ability to bind and kill the parasite. This discovery may have opened the field to the investigation of similar proteins in the mollusc and in the parasite with which it interacts. This thesis project aims, through genomic, transcriptomic and proteomic studies, to characterize and understand the function of different ''pore forming toxins'' present in the mollusc Biomphalaria glabrata and in the parasite Schistosoma mansoni. Thanks to data collected before and during the thesis project, we were able to characterize 23 variants related to the Biomphalysin family. This multigenic family, without intron, seems to have been acquired through horizontal gene transfer. By homology with the Biomphalysins, we were able to characterize 5 genes coding for a second group of §-PFT in Biomphalaria glabrata, which we called Glabralysins. These proteins constitute a family in their own right, close to the Cry toxins of Bacillus thuringiensis, and which structurally share homologies with the Biomphalysin. They are indeed produced by the immune cells of the mollusc and induced during the infection by the parasite Schistosoma mansoni. Finally, we were also able to discover two genes coding for toxins, called Schistolysins, of the §-PFT family in the parasite Schistosoma mansoni. These proteins seem to be widespread in parasites and play essential roles in their development, in reproduction and hypothetically in nutrition. We show that these proteins are found exclusively in the adult stage of the parasite and should therefore play a role in the interaction with the human host or in the implantation or exploitation of this host. These different approaches, in the context of the interaction between the host and its parasite, will potentially lead to the identification of new strategies for the control or management of the disease in the field. The results generated in this work could also allow to study the role of these molecules in the interaction with other pathogens or their link with other pathologies and more particularly their use in the development of new cancer treatments for example.