Décryptage du complexe central de la machinerie de sécrétion des rhoptries chez Toxoplasma gondii

Deciphering the core complex of the rhoptry secretion machinery in Toxoplasma gondii

• Auteur / Autrice : Oriana Parra zuleta
• Direction : Maryse Lebrun
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPHI - Laboratory of Pathogens and Host Immunity
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Mise en place de l'immunité et inflammation

Mots clés

Mots clés libres

Toxoplasma

Parasite

Sécrétion

Rhoptries

Toxoplasma

Parasite

Secretion

Rhoptries

Résumé

Toxoplasma gondii pénètre dans ses cellules hôtes par un processus d'invasion unique qui repose sur l'exocytose régulée du contenu d'organites sécrétoires appelés rhoptries. Les protéines des rhoptries sont injectées directement dans le cytoplasme de la cellule hôte, où elles participent à l'invasion, mais aussi à la manipulation des fonctions de l'hôte essentielles à l'établissement et au maintien de l'infection. Les rhoptries sont connectées à une vésicule apicale (AV) ancrée à la membrane plasmique du parasite (PPM) par une machinerie à plusieurs composants appelée appareil sécrétoire des rhoptries (RSA). Les acteurs moléculaires impliqués dans cet assemblage sont peu connus, mais notre équipe a décrit un complexe de protéines spécifiques des Alveolata (TgNd6, TgNd9, TgNdP1, TgNdP2 et TgFER2) qui sont essentielles pour la sécrétion de la rhoptrie. Ici, nous avons effectué une immunoprécipitation couplée à la spectrométrie de masse pour obtenir un inventaire plus complet de la machinerie de sécrétion des rhoptries. Nous avons identifié 9 TgNdP supplémentaires, dont presque tous sont nécessaires pour une invasion efficace de T. gondii in vitro, bien que la plupart ne soient pas essentiels. Certains mutants ont été testés pour leur virulence chez la souris et semblent être sévèrement atténués, même ceux qui n'ont pas ou peu de défauts in vitro. La plupart de ces protéines sont situées sur le site exocytique, et nous travaillons actuellement à mieux visualiser leur organisation spatiale à l'aide de la microscopie à expansion d'ultrastructure (U-ExM). Il est intéressant de noter que l'une de nos protéines, TgNdP10, semble interagir avec un transporteur de calcium bien caractérisé, ce qui, associé au fait que TgNdP2 et TgFER2 possèdent des domaines de liaison au calcium, nous indique que le calcium pourrait jouer un rôle direct dans la sécrétion de rhoptères et que ces protéines pourraient être impliquées dans une voie de signalisation calcium-dépendante encore inconnue qui contribuerait à déclencher la sécrétion des rhoptries. D'autres expériences nous permettront de déchiffrer le rôle de ces protéines spécifiques aux Apicomplexa et de mieux comprendre le fonctionnement de la machinerie de sécrétion des rhoptries chez Toxoplasma gondii.

Toxoplasma gondii enters its host cells through a unique invasion process that relies on the regulated exocytosis of the contents of secretory organelles called rhoptries. Proteins from rhoptries are injected directly into the host cell cytoplasm, where they are involved in invasion, but also in the manipulation of host functions critical for establishing and maintaining infection. Rhoptries are connected to an apical vesicle (AV) docked to the parasite plasma membrane (PPM) by a multicomponent machinery called the rhoptry secretory apparatus (RSA). Little is known about the molecular players involved in this assembly, but our team has described a complex of Alveolata-specific proteins (TgNd6, TgNd9, TgNdP1, TgNdP2 and TgFER2) that are essential for rhoptry secretion. Here, we performed immunoprecipitation coupled with mass spectrometry to obtain a more comprehensive inventory of the rhoptry secretion machinery. We identified 9 additional TgNdPs, almost all of which are required for effective T. gondii invasion in vitro, although most are not essential. Some of the mutants have been tested for virulence in mice and appear to be severely attenuated, even those with no or mild defect in vitro. Most of these proteins are located at the exocytic site, and we're currently working to better visualize their spatial organization using ultrastructure expansion microscopy (U-ExM). Interestingly, one of our proteins, TgNdP10, appears to interact with a well-characterized calcium transporter, which together with the fact that TgNdP2 and TgFER2 possess calcium-binding domains, gives us an indication that calcium may play a direct role in rhoptry secretion and that these proteins could be involved in a yet unknown calcium-dependent signaling pathway that would contribute to trigger rhoptry secretion. Further work will allow us to decipher the role of these Apicomplexan-specific proteins and gain a better understanding of how the rhoptry secretion machinery works in Toxoplasma gondii.