Etude des mécanismes de régulation des gènes au cours de la différenciation entre les formes tachyzoïte et bradyzoïte du parasite Toxoplasma gondii

Study of the mechanisms of gene regulation during the differentiation between tachyzoite and bradyzoite forms of the parasite Toxoplasma gondii

• Auteur / Autrice : Thomas Mouveaux
• Direction : Mathieu Gissot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Parasitologie
• Date : Soutenance le 13/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Center for Infection and Immunity of Lille - Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204
• Jury : Président / Présidente : El-Moukhtar Aliouat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Jacob-Dubuisson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Besteiro, Corinne Loeuillet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enkystement des parasites

Histone deacetylases

Expression des gènes

Régulation de l'expression des gènes

Apicomplexa

Toxoplasma

génétique

Toxoplasmose

Inhibiteurs

Histone désacétylase

Expression génique

Apicomplexes

Différenciation (biologie)

Toxoplasma gondii

Génétique

Toxoplasmose

Mots clés libres

Régulation des gènes

Histone déacétylase

Bradyzoïte

Toxoplasma gondii

Inhibiteur

Apicomplexe

Regulation of genes

Histone deacetylase

Bradyzoïte

Toxoplasma gondii

Inhibitor

Apicomplexe

Résumé

Toxoplasma gondii est un parasite appartenant au phyllum des Apicomplexes et responsable de la toxoplasmose chez l'Homme. La différentiation d'une forme réplicative appelée tachyzoïte à une forme enkystée appelée bradyzoïte, est essentielle pour sa persistance chez l'hôte intermédiaire et pour sa transmission. Cette étape permet d'assurer la survie du parasite et d'échapper au système immunitaire. Aucun traitement ne permet à ce jour de traiter la forme chronique de la maladie ou d'éliminer les kystes parasitaires présents au sein du cerveau, des yeux et des muscles des patients infectés. La conversion d'une forme à une autre est une étape clef pour la pathogenèse du parasite et est marquée par des modifications métaboliques et changements d'expressions géniques. Les mécanismes impliqués dans ces transitions sont encore peu caractérisés, et apparaissent de plus en plus comme de futures cibles potentielles thérapeutiques dans la lutte contre cette parasitose.Nous avons tenté de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent la différenciation chez T. gondii. Pour cela, nous nous sommes intéressés à l'implication des enzymes modificatrices de la chromatine dans la régulation des gènes au cours de la différentiation. Notamment, nous avons utilisé des inhibiteurs de l'activité Histone Déacétylase (HDAC) chez le parasite afin de mieux comprendre leur rôle et leur essentialité dans ce processus. Nous explorons ici l'efficacité d'un inhibiteur d'HDAC (MC1742) sur la forme tachyzoïte perturbant profondément l'expression des gènes et induisant la mort du parasite. Nous démontrons l'implication des Histones Déacétylase dans les mécanismes de changement de formes parasitaires, et vérifions l'importance de la régulation épigénétique dans les processus de conversion de T. gondii. Nous avons aussi étudié la conversion parasitaire du tachyzoïte vers le bradyzoïte grâce à l'élaboration d'un nouvel outil de culture cellulaire permettant d'obtenir des bradyzoites matures dans des cellules cérébrales. Nos travaux mettent en évidence les diverses vagues de changements successives de profil d'expression des gènes qui s'opèrent au cours de la conversion, spontanée au sein des cellules cérébrales, tachyzoïte-bradyzoïte au long cours (plus de 2 semaines).

Toxoplasma gondii is a parasite of the Apicomplexa phylum that causes toxoplasmosis in humans. Technical term abbreviations will be explained upon first use. Differentiation from the replicative tachyzoite stage to the encysted bradyzoite stage is crucial for persistence in the intermediate host and transmission. This stage allows the parasite to evade the immune system and survive. To date, there is no treatment available for the chronic form of the disease or the parasitic cysts present in the brain, eyes, and muscles of infected patients. Conversion between different forms represents a major stage in the pathogenesis of the parasite, characterized by metabolic modifications and changes in gene expression. The mechanisms responsible for these transitions remain poorly understood, but they are increasingly recognized as possible therapeutic targets for coping with this parasitic infection. We aimed to gain a better understanding of the molecular mechanisms that control differentiation in T. gondii. To achieve this, we investigated the involvement of chromatin-modifying enzymes in gene regulation during differentiation. Specifically, we utilized inhibitors of Histone Deacetylase (HDAC) activity in the parasite to gain insight into their role and importance in this process. Here, we investigate the effectiveness of the HDAC inhibitor (MC1742) on the tachyzoite form, which drastically impacts gene expression and promotes parasite death. We establish the role of Histone Deacetylase in parasite shape-changing mechanisms and confirm the significance of epigenetic regulation in T. gondii transformation processes. Additionally, we investigate the transformation of parasites from tachyzoite to bradyzoite by developing a novel cell culture apparatus that enables mature bradyzoites to be obtained within brain cells. Our study reveals the multiple waves of alterations in gene expression profiles that transpire over a period exceeding two weeks during the spontaneous conversion of tachyzoites to bradyzoites in brain cells.