Caractérisation des molécules impliquées dans l'établissement de la cellule nourricière de Trichinella

Characterization of molecules involved in the establishment of Trichinella feeder cell

• Auteur / Autrice : Anqi Wang
• Direction : Isabelle Vallee, Grégory Karadjian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie et recherche clinique
• Date : Soutenance le 29/09/2021
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie moléculaire et immunologie parasitaires
• Jury : Président / Présidente : Houssam Attoui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Vallee, Grégory Karadjian, Mélanie Gay, Sandrine Cojean, Hélène Yéra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mélanie Gay, Sandrine Cojean

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trichinella

Relations hôte-parasite

Mots clés libres

Trichinella

Nématode

Interactions hôte-Parasite

Trichinella

Nematode

Host-Parasite interaction

Résumé

Les parasites montrent une grande adaptation lors de leur installation chez l’hôte avec une localisation intra ou extracellulaire. Si les protistes sont généralement intracellulaires, la plupart des helminthes (nématodes, trématodes et cestodes) réussissent à envahir leur hôte en s’installant de façon extracellulaire. Les vers nématodes du genre Trichinella sont une exception puisque la majeure partie de leur cycle de vie se déroule dans une niche intracellulaire, soit au niveau de l’épithélium intestinal, soit au niveau de la fibre musculaire striée squelettique. De plus, la cellule musculaire infectée est détournée de sa fonction initiale pour être transformée en cellule nourricière qui permet la survie à long terme du parasite. Alors que la plupart des recherches sur Trichinella s’est concentrée sur des études épidémiologiques et le développement d'outils de contrôle, les connaissances fondamentales sur les interactions du parasite avec son hôte restent à ce jour peu étudiées. Une meilleure compréhension de la relation hôte-parasite permettrait pourtant d’ouvrir de nouvelles perspectives de contrôle.Les "parakines" sécrétées par les larves de Trichinella ont été proposées pour servir de messagers permettant d’établir une communication entre le parasite et la cellule hôte participant entre autres à l’installation du parasite de façon pérenne chez son hôte. La protéine NBL1 est considérée comme une potentielle "parakine" qui serait impliquée dans l'invasion précoce de la fibre musculaire par les larves nouveaux-nées de Trichinella. NBL1 est une sérine protéase immunogène, avec un épitope majeur à l'extrémité C-terminale qui induit une réponse sérologique élevée et précoce lors de l’infection. Le domaine de type trypsine à l'extrémité N-terminale n'a quant à lui pas encore été étudié.Notre travail de thèse a donc eu pour objectif de s’intéresser à cette parakine, NBL1, afin de comprendre son rôle potentiel dans le cycle biologique de Trichinella et en particulier au niveau de la formation de la cellule nourricière dont la paroi est constituée de collagène.Cette étude a d'abord été réalisée en analysant la séquence génomique de NBL1 in silico dans les différentes espèces de Trichinella qui se répartissent en deux clades : encapsulé (formant une paroi épaisse de collagène) et non-encapsulé (formant une paroi très fine de collagène). Cette étude a montré un lien avec la cellule nourricière puisque les séquences génomiques de NBL1 des espèces de Trichinella encapsulées présentent plus de 90% d’homologie entre elles, alors que l’homologie est moindre au sein des espèces non-encpasulées. La protéine recombinante de NBL1 de Trichinella spiralis (Ts-NBL1) a été exprimée afin de réaliser un test d'activité enzymatique de cette sérine protéase. Afin de définir les protéines interagissant avec Ts-NBL1 chez l'hôte l’approche en double hybride de levure a été utilisée pour cribler ces interactants potentiels. La vimentine a ainsi été révélée comme une protéine majeure interagissant avec Ts-NBL1, ce qui est important compte-tenu du lien de la vimentine avec le réseau de synthèse des différents types de collagène.Enfin, pour étudier l’impact de l’expression de Ts-NBL1 dans les cellules musculaires, nous avons mené une étude complète du transcriptome de cellules musculaires squelettiques de souris, C2C12, transfectées avec Ts-NBL1. L’approche de RNA-seq a été utilisée, et a révélé que deux gènes de protéine de choc thermique ont été régulés à la hausse et un gène de facteur paracrine a été régulé négativement. Ces derniers résultats pourraient fournir de nouvelles informations sur la relation entre NBL1 chez Trichinella et les cellules hôtes.

Parasites show great adaptation when settling in the host with intra- or extracellular localization. While protists are generally intracellular, most helminths (nematodes, trematodes, and cestodes) are able to invade their host by establishing themselves extracellularly. Nematode worms of the genus Trichinella are an exception since most of their life cycle takes place in an intracellular niche, either in the intestinal epithelium or in the striated skeletal muscle fiber. In addition, the infected muscle cell is diverted from its original function and transformed into a nurse cell that allows the long-term survival of the parasite. While most research on Trichinella has focused on epidemiological studies and the development of control tools, fundamental knowledge on the interactions of the parasite with its host remains poorly studied to date. A better understanding of the host-parasite relationship would open new perspectives for control.The "parakines" secreted by Trichinella larvae have been proposed to serve as messengers allowing the establishment of a communication between the parasite and the host cell participating, among other things, in the long-term installation of the parasite in its host. The NBL1 protein is considered as a potential "parakine" that would be involved in the early invasion of the muscle fiber by newborn Trichinella larvae. NBL1 is an immunogenic serine protease, with a major epitope at the C-terminal that induces a high and early serological response upon infection. The trypsin-like domain at the N-terminal has not yet been studied. The objective of our thesis work was therefore to study this parakine, NBL1, in order to understand its potential role in the life cycle of Trichinella and in particular in the formation of the feeder cell whose wall is made of collagen.This study was first performed by analyzing the genomic sequence of NBL1 in silico in the different Trichinella species which are divided into two clades: encapsulated (forming a thick collagen wall) and non-encapsulated (forming a very thin collagen wall). This study showed a link with the nurse cell since the NBL1 genomic sequences of the encapsulated Trichinella species show more than 90% homology to each other, while homology is lower within the non-encapsulated species. The recombinant protein of T. spiralis-NBL1 (Ts-NBL1) was expressed in order to perform an enzymatic activity test of this serine protease.In order to define the proteins interacting with Ts-NBL1 in the host, the yeast two-hybrid approach was used to screen these potential interactants. Vimentin was thus revealed as a major protein interacting with Ts-NBL1, which is important considering the link of vimentin with the synthesis network of different types of collagen.Finally, to investigate the impact of Ts-NBL1 expression in muscle cells, we conducted a comprehensive transcriptomic study of mouse skeletal muscle cells, C2C12, transfected with Ts-NBL1. The RNA-seq approach was used, and revealed that two heat shock protein genes were upregulated and one paracrine factor gene was downregulated. These latest results may provide new insights into the relationship between NBL1 in Trichinella and host cells.