L'unité de Biologie des Interactions Hôte-Parasite est constituée de 3 équipes. Les activités de recherche de ses différents groupes portent toutes sur les stades sanguins du cycle érythrocytaire de P. falciparum. Une des lignes de recherche principale est l'étude des facteurs de virulence impliqués dans la pathogénie du paludisme grave (notamment du paludisme gestationnel) et dans les stratégies d'échappement immunitaire. Ceci englobe l'étude du transport des molécules à la surface de l'hématie via une voie de sécrétion parasitaire spécifique. Un autre champ de recherche développé plus récemment est l'étude de la biologie du noyau avec un intérêt particulier pour les télomères. Cet axe de recherche a permis de réaliser d'importantes avancées dans connaissance des gènes subtélomériques codant des facteurs de virulence, et dans nos connaissances sur une enzyme cruciale pour la maintenance des télomères, la télomérase de P. falciparum. Un troisième axe concerne l'analyse protéomique globale des sérine protéases du mérozoïte qui a été engagée et deux enzymes essentielles au processus d'invasion sont étudiées en détail et en cours de validation comme cibles thérapeutiques.

A. SCHERF

Molécules de cytoadhérence et implications physiopathologiques: Une des lignes principales de recherche de notre équipe est l'étude des molécules de surface de l'hématie parasitée, responsables de la cytoadhérence (en étroite collaboration avec le laboratoire du Dr Gysin, Université de la Méditerrané, Marseille). L'adhérence des globules rouges parasités (GRP) à la chondroïtine sulfate A (CSA) du placenta est une donnée importante de la physiopathologie du paludisme gestationnel. (photo1 Dans une étude antérieure, nous avons identifié le domaine de liaison à la CSA de la protéine PfEMP1 (codée par le gène var^CSA) et nous l'avons exprimé en cellules d'insectes. Les anticorps monoclonaux obtenus par l'immunisation avec le domaine recombinant reconnaissent la surface des érythrocytes infectés par des parasites liants la CSA et d'origines géographiques différentes. Des mutations du gène var^CSA par "knock out" ont été réalisés (en collaboration avec le groupe du Dr Lanzer, Université de Heidelberg). Bien que les parasites avaient initialement perdu le phénotype d'adhésion à la CSA, ils nous a été possible de les sélectionner à nouveau pour ce phénotype. La molécule d'adhésion responsable de la liaison à la CSA, dans ce cas, est également reconnue par nos anticorps monoclonaux. Ces données sont en faveur d'une utilisation thérapeutique du domaine recombinant afin de protéger les femmes enceintes du paludisme gestationnel. Nous avons progressé dans la caractérisation de la cytoadhérence des anneaux. En utilisant plusieurs anticorps monoclonaux dirigés contre la surface des GRP au stade anneau, nous avons identifié la Ring Surface Protein 2 (RSP2) comme une molécule importante impliquée dans l'adhérence des anneaux. Nous avons également identifié le gène codant RSP2. Cette protéine RSP2, qui est localisée dans les rhoptries dans les stades matures est, in vitro, retrouvée durant environ 16 heures après l'invasion non seulement à la surface des hématies parasitées mais également à la surface des hématies non parasitées. RSP2 est une nouvelle cible pour le développement d'une stratégie thérapeutique.

Mécanismes moléculaires de l'échappement à la réponse immunitaire : La variation antigénique est la stratégie utilisée par P. falciparum pour contourner les mécanismes de défenses de l'hôte. Dans une étude antérieure, nous avons pu établir la base des mécanismes de la variation antigénique (famille des gènes var) de P. falciparum. Les résultats ont mis en évidence une régulation épigénétique de la régulation de l'expression des gènes var. Dans des travaux précédents, nous avons démontré qu'aux stades érythrocytaires, les extrémités des chromosomes de P. falciparum sont localisées à la périphérie du noyau. Quatre à 7 extrémités sont physiquement regroupées et forment des amas ("cluster"). (photo2 ) Cette architecture subnucléaire semble créer un environnement favorable qui autorise l'expansion et la diversification des familles de gènes var situées aux extrémités des chromosomes. Deux études indépendantes ont montré que les régions subtélomériques étaient impliquées dans le regroupement en amas ("clustering"). Une des études a montré que la délétion de l'intégralité d'une région télomérique a pour conséquence de délocaliser l'extrémité de ce chromosome tronqué hors de l'amas. Toutefois, cette mutation ne semble pas supprimer l'ancrage à la périphérie nucléaire de l'extrémité chromosomique. Dans la seconde étude, nous avons démontré (en collaboration avec A. Cowmann et B. Crabb, WEHI, Melbourne, Australie) qu'un plasmide portant la séquence subtélomérique appelée rep20 est préférentiellement co-localisé dans un "cluster". Ces résultats suggèrent que rep 20 a un rôle dans la liaison entre elles des extrémités chromosomiques. Des résultats préliminaires indiquent que des protéines spécifiques se lient aux éléments rep20 pouvant suggérer que ces protéines sont impliquées dans le regroupement des extrémités chromosomiques au sein des "cluster". L'effet de position aux télomères apporte un effet de répression sur les gènes de levures situés à proximité des répétitions télomériques ; Les protéines essentielles pour la répression télomérique sont regroupées dans les régions télomériques ou sub-télomériques. Chez P.falciparum, des gènes orthologues à la plupart des gènes de levure codant des protéines associées aux télomères ont été retrouvés. Il existe notamment chez P. falciparum un gène orthologue au gène codant le "silent information regulators" chez la levure. Ce résultat suggère que P. falciparum puisse utiliser un mécanisme de répression similaire à celui de la levure pour les gènes var localisés aux extrémités subtélomériques.

Télomérase plasmodiale :Un gène candidat pour la sous-unité catalytique de la télomérase (TERT) de P. falciparum a été identifié dans la banque de donnée du génome de P. falciparum. Nous avons pu localiser TERT dans un compartiment spécifique, qui apparaît être un sous-compartiment du nucléole. Des expériences d'inactivation de gènes montrent que la télomérase est essentielle durant le développement des stades érythrocytaires. La télomérase est donc une nouvelle cible thérapeutique.

D. MATTEI

Transport intracellulaire: Nous étudions le transport intracellulaire de protéines parasitaires adressées vers la membrane du globule rouge infecté par P. falciparum. L'identification et la caractérisation des mécanismes et voies de sécrétion spécifiques de Plasmodium ont un intérêt fondamental et contribuent à identifier de nouvelles cibles pouvant intervenir dans l'adhérence des érythrocytes parasités aux cellules endothéliales de l'hôte. Nous avons localisé l'homologue parasitaire de la GSK-3 (Glycogen Synthase Kinase-3) en association avec des structures membranaires, les fentes de Maurer, dans le cytoplasme de l'érythrocyte infecté (collaboration avec L. Meyer, Roscoff). Nous étudions le rôle de PfGSK-3 dans la phosphorylation des protéines exportées vers la membrane du globule rouge parasité et les conséquences sur la cytoadhérence. Des modifications de la membrane de l'érythrocyte induites par le parasite ont été impliquées dans le phénomène de cytoadhérence parasitaire. L'antigène CLAG9 (Cytoadherence-Linked Asexual Gene) a été décrit comme le ligand parasitaire au récepteur CD36 de l'hôte. Nos travaux montrent que le gène clag9 est transcrit chez les parasites sélectionnés pour leur capacité de liaison aux récepteurs CD36 et également chez ceux liant la CSA. En outre, nous avons observé que CLAG 9 est localisé dans les rhoptries et non pas à la surface de l'érythrocyte infecté. Ceci est en contradiction avec le rôle proposé de ligand parasitaire à CD36. Par conséquent, son rôle dans la cytoadhérence reste à définir.

C. Braun-Breton

Enzymes cruciales pour l'entrée du parasite dans l'érythrocyte et sa sortie de la cellule hôte : L'activité de notre équipe a pour objectif une meilleure compréhension de mécanismes centraux pour le développement de Plasmodium, la production de mérozoïtes infectieux et l'invasion de la cellule hôte, l'érythrocyte. L'utilisation d'inhibiteurs spécifiques nous a permis de mettre en évidence des activités protéases et phospholipases cruciales pour ces processus. Deux approches sont suivies pour mieux caractériser les enzymes impliquées, cibles potentielles d'inhibiteurs spécifiques à activité anti-parasitaire :

1. Une analyse protéomique de compartiments sécrétoires du parasite essentiels à ces processus. Une approche protéomique ciblée sur les sérylprotéases a permis d'identifier 4 protéines dont une à signature de trypsine, dont la caractérisation moléculaire et fonctionnelle est poursuivie. Dans ce cadre, nous avons également étudié les interactions entre une protéine transmembranaire d'un de ces compartiments, la protéine PfSBP1, et un récepteur transmembranaire de l'érythrocyte. Cette interaction semble régulée par le degré de phosphorylation de SBP1. En collaboration avec B. Cooke (Australie), nous cherchons à produire des parasites ayant perdu tout ou partie de PfSBP1 afin de préciser l'importance de cette interaction pour le développement du parasite.

2. La caractérisation moléculaire fonctionnelle de deux activités protéolytiques impliquées dans ces processus. La sérylprotéase SUB2, que nous avons caractérisée chez P. falciparum, P. berghei et P. vivax., semble assurer la dernière étape de maturation de la protéine MSP1 (protéine majeure de surface des mérozoïtes), maturation indispensable à l'entrée du parasite dans l'érythrocyte. Nous avons montré que SUB2 est présente chez tous les stades invasifs du parasite et, par l'utilisation de techniques de transgenèse, nous avons montré que sub2 est un gène essentiel pour le cycle érythrocytaire de Plasmodium. Des expériences ont été menées, visant à produire des parasites P. berghei sous-exprimant SUB2 ou exprimant SUB2 d'une autre espèce plasmodiale. L'analyse du phénotype de ces parasites recombinants est en cours. Enfin, en collaboration avec le laboratoire de Jean Martinez (Université de Montpellier) nous développons des inhibiteurs spécifiques de SUB2 ainsi que d'une autre sérylprotéase parasitaire Pfgp76 dont nous avons montré le rôle pour l'entrée du parasite dans le globule rouge. L'activité anti-parasitaire de ces inhibiteurs est évaluée in vitro et in vivo.

Photo 1 : L'adhérence des globules rouges parasités sur une ligne cellulaire (C32).

Photo 2 : Les 28 extrémités des chromosomes de P. falciparum sont localisées à la périphérie du noyau et sont physiquement regroupées et forment des cluster.

Mots-clés: Invasion des globules rouges, transport des protéines, variation antigénique, cytoadhésion, paludisme