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     Biologie des Interactions Hôte-Parasite


  Responsable : SCHERF Artur (ascherf@pasteur.fr)


  resume

 

L'unité de Biologie des Interactions Hôte-Parasite est constituée de 3 équipes. Les activités de recherche de ses différents groupes portent essentiellement 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 axe de recherche développé plus récemment consiste en l'étude de la biologie du noyau avec un intérêt particulier pour les télomères. Ceci nous a permis de réaliser d'importantes avancées dans la connaissance des gènes subtélomériques codant pour des facteurs de virulence et sur la télomérase de P. falciparum, une enzyme cruciale pour la maintenance des télomères. Un troisième axe concerne l'analyse protéomique globale des sérines protéases du mérozoïte et de deux enzymes essentielles au processus d'invasion qui sont étudiées en détail et sont en cours de validation comme cibles thérapeutiques.



  rapport

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Artur 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. 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 codé par un membre de la famille des gènes var. Ces données sont en faveur d'une utilisation thérapeutique d'un nombre très restreint de molécules de surface 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 (collaboration avec le Dr Gysin). Cette protéine est localisée dans les rhoptries des merozoïtes, mais est également retrouvée jusque 16 heures après l'invasion non seulement à la surface des hématies parasitées mais aussi à la surface des hématies non parasitées. La présence de RSP2 en surface des hématies semble augmenter leur rigidité. Nous continuons donc à étudier ce changement de rigidité et son rôle dans le paludisme grave.

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 sept extrémités sont physiquement regroupées et forment des amas ("cluster") (photo 1). 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 qu'une région subtélomérique appelée rep20 est impliquée dans le regroupement en amas ("clustering"). 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". La formation de ‘cluster' a été également observée chez d'autres espèces plasmodiales ayant une organisation subtélomérique très différente de celle retrouvée chez P. falciparum. 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 (photo 2). Des expériences d'inactivation de gènes montrent que la télomérase est essentielle durant le développement des stades érythrocytaires. La télomérase est donc essentielle à la multiplication du parasite.

Denise 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 un 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 à la CSA. Nous avons observé que CLAG 9 est localisé dans les rhoptries (photo 3) et non pas à la surface de l'érythrocyte infecté. En outre, nous avons démontré (en collaboration avec Irene Ling et A. Holder, NIMR, Mill Hill, Londres, UK) que CLAG9 fait partie du complexe RhopH. Ces résultats sont en contradiction avec le rôle proposé de ce ligand parasitaire à CD36. Le rôle de CLAG9 dans le parasite reste donc à définir.

Catherine 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. L'analyse protéomique globale des structures de Maurer apporte de précieuses indications concernant la fonction biologique de ce compartiment. Nous avons également étudié les interactions entre une protéine transmembranaire de ce compartiment, la protéine PfSBP1, et un récepteur transmembranaire de l'érythrocyte. Cette interaction semble régulée par le degré de phosphorylation de SBP1. Par ailleurs, 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.

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, que sub2 est un gène essentiel pour le cycle érythrocytaire de Plasmodium. Nous avons produit des parasites P. berghei sur-exprimant PbSUB2 et 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 .

Légendes

Photo 1 : L'analyse de l'organisation du noyau de P. falciparum a montré que les télomères sont localisées à la périphérie du noyau et sont physiquement regroupées et forment des ‘clusters'.

Photo 2 : La telomerase (PfTERT) de P. falciparum est localisée dans un sous-compartiment du nucléole (PfNOP1).

Photo 3 : Localisation de la protéine clag9 dans les rhoptries de P. falciparum.

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



  publications

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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  LOZNER Josyane – jlozner@pasteur.fr BARALE Jean-Christophe+ - Chargé de Recherche (CR2) - CNRS - jcb@pasteur.fr

BRAUN-BRETON Catherine* - Chef de Laboratoire - I. P. - cbb@pasteur.fr

GAMAIN Benoit- Chargé de Recherche (CR1) – CNRS bgamain@pasteur.fr

MATTEI Denise - Chef de Laboratoire - I. P. - dmm@pasteur.fr

SCHERF Artur - Directeur de Recherche (DR1) - CNRS - ascherf@pasteur.fr

+ départ 2004

* nouvelle adresse : Professeur Université Montpellier 2 ; cbb@univ-montp2.fr
COELHO NUNES Marta - Stagiaire Post-Doctorant

FREITAS Lucio Jr - Stagiaire Post-Doctorant

RALPH Stuart - Stagiaire Post-Doctorant

PIRRIT Lindsay - Stagiaire Post-Doctorant

STERKERS Yvon - Stagiaire Doctorant

UZUREAU Pierrick - Stagiaire Doctorant/Post-Doctorant

VINCENSINI Laetitia - Stagiaire Doctorant

CHAORATTANAKAWEE Suwanna - Stagiaire Doctorant

DAVIS Caroline - Stagiaire

THALAMY Aurelie – Stagiaire DEA
BLISNICK Thierry - Ingénieur - I.P. - tblisnic@pasteur.fr

SCHEIDIG-BENATAR Christine - Technicienne Supérieure -I.P. - cbenatar@pasteur.fr

TOURON Solange - Technicienne – I.P. – solange@pasteur.fr

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