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     Biologie des Interactions Hôte-Parasite


  Responsable : SCHERF Artur (ascherf@pasteur.fr)


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Les activités de recherche de l'unité de Biologie des Interactions Hôte-Parasite portent essentiellement sur les stades sanguins du cycle érythrocytaire de Plasmodium 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 de l'anémie) 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 et le nucléole. 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.



  rapport

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1. Molécules de cytoadhérence et implications physiopathologiques:

Benoit Gamain, Nicki Viebig, Pablo Fernandez, Marta Nunes, Yvon Sterkers, Christine Scheidig, Artur Scherf

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 Méditerranée, Marseille). Parmi celles-ci, nous étudions plus particulièrement les interactions hôte-parasite impliquées au cours du paludisme gestationnel afin d'identifier les antigènes à inclure dans le développement d'un vaccin ayant pour but de protéger les femmes enceintes du paludisme gestationnel. 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. Afin de déterminer les molécules parasitaires associées au phénotype d'adhésion CSA, nous avons récemment introduit dans le laboratoire la lignée cellulaire humaine trophoblastique BeWo. Celle-ci s'est révélée être très efficace afin de sélectionner P. falciparum pour le phénotype d'adhésion CSA (photo 1A). La molécule d'adhésion responsable de la liaison à la CSA est codée par un membre de la famille des gènes var (var2CSA). Afin de confirmer l'importance du gène var2CSA dans l'adhésion des hématies parasitées à la CSA, nous avons réalisé sa délétion. Etant donné que malgré de multiples tentatives de sélection, les mutants FCR3var2-CSA n'ont pu être reséléctionnés pour le phénotype CSA, nous en avons déduit qu'aucun autre gène peut compenser la perte du gène var2CSA selon nos conditions expérimentales. Les domaines de var2CSA qui sont impliquées dans la liaison avec la CSA ont été identifiés et sont en cours de validation comme candidats vaccinaux afin de protéger les femmes enceintes du paludisme gestationnel. Nos résultats démontrent le rôle central du gène var2CSA dans l'adhésion à la CSA et propulsent le gène var2CSA comme candidat vaccinal de choix dans le développement d'un vaccin visant à protéger les femmes enceintes ainsi que leur fœtus. Des tentatives de complémentation des parasites FCR3var2-CSA par des mini-gènes var2CSA associés à la GFP sont actuellement en cours (Photo 1B). Ces parasites mutants seront de fantastiques outils qui nous permettront de rechercher si d'autres récepteurs de l'hôte sont impliqués au cours de la séquestration placentaire. Afin d'étudier les facteurs qui permettent d'induire le phénotype d'adhésion à la CSA pendant la grossesse, nous étudions des molécules dans le sérum des femmes enceintes qui pourraient déclencher la commutation vers l'expression du gène var2CSA. En parallèle, nous cherchons des molécules de transduction de signal parasitaire impliqué dans la commutation des gènes var.

Nous avons également progressé dans la caractérisation de la cytoadhérence des anneaux (collaboration avec le Dr Gysin). 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 localisée dans les rhoptries des merozoïtes, qui est également retrouvée jusque 16 heures après l'invasion non seulement à la surface d'hématies parasitées mais aussi à la surface d'hématies non parasitées. La présence d'un complexe de protéines (RSP2, RSP1 autres molécules) parasitaires à la surface d'un grand nombre d'hématies nous a conduit à proposer qu'il soit impliqué dans la destruction des hématies et la survenue de l'anémie sévère du paludisme. Pour vérifier cette hypothèse nous avons réalisé des études de déformabilités en collaboration avec le Dr Thérèse Cynober de l'hôpital de Bicêtre. Nos données préliminaires montrent que les hématies d'une culture au stade anneau sont moins déformables que les hématies contrôles. Ce résultat suggère que la rate pourrait éliminer des hématies qui présentent RSP2 en surface.

2. Mécanismes moléculaires de la variation antigénique:

Stuart Ralph, Alisson Gontijo, Ana Paola Rojas-Meza, Catherine Keeling, Neha Issar, Jose Juan Lopez Rubio, Rosaura Hernandez-Rivas, Artur Scherf

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. Nous avons démontré qu'aux stades érythrocytaires, les extrémités des chromosomes de P. falciparum sont localisées à la périphérie du noyau et sont physiquement regroupées et forment des amas ("cluster"). 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. Une région subtélomérique appelée rep20 est impliquée dans le regroupement en amas ("clustering"). 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 " (telomere position effect) apporte un effet de répression sur les gènes impliqués dans la variation antigénique situés à proximité des répétitions télomériques. Les protéines essentielles pour la répression télomérique sont regroupées dans les régions télomériques ou sub-télomériques. Il existe notamment chez P. falciparum un gène orthologue au gène codant le "silent information regulators" (PfSir2) chez la levure. Cette protéine est associée avec des régions subtelomériques (téloméres, rep20 et les promoteurs des gènes var subtélomeriques) et est également associée avec une chromatine plus compacte . Nos résultats montrent que P. falciparum peut utiliser un mécanisme de répression de l'expression similaire à celui de la levure pour les gènes var localisés aux extrémités subtélomériques. Un autre facteur épigénétique semble jouer un rôle dans le processus de l'activation d'un membre de la famille multigénique var. Ceci comprend la mobilité d'un locus vers une région du noyau apparemment compatible avec la transcription. Nous étudions deux questions  clés de la variation antigénique: " mono-allelic exclusion " et " genetic imprinting " des gènes var. Pour cela nous étudions les changements de la chromatine associés à un gène var actif ou inactif.

3. Les sous-compartiments nucléaires : le nucléole et les téloméres:

Liliana Mancio da Silva, Artur Scherf

La régulation épigénétique n'est probablement pas limitée à la variation antigénique chez Plasmodium mais pourrait jouer un rôle dans la transcription d'une autre famille de gènes dispersés sur 7 des 14 chromosomes, les gènes ribosomaux. Plusieurs protéines, comme par exemple PfSir2 sont localisées dans le nucléole. Nous étudions le rôle de ces protéines et la localisation nucléaire des gènes rDNA dans la transcription différentielle des membres de cette famille multigénique.

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 génique montrent que la télomérase est essentielle durant le développement des stades érythrocytaires. La télomérase est donc essentielle à la multiplication du parasite.

4. Transport intracellulaire:

José Manuel Lima Nogueira, Emeric Roux, Denise Mattei

La séquestration des globules rouges infectés par P. falciparum est impliquée dans la pathogénèse du paludisme cérébral et gestationnel est la cible de nouvelles stratégies d'intervention thérapeutique. Notre laboratoire étudie le transport des molécules cytoadhérentes vers la surface des globules rouges infectés par des parasites sélectionnés selon leur capacité d'adhérence à de différents récepteurs endothéliaux, comme le CD36 et la chondroïtine sulfate A (CSA). Précédemment, CLAG9 (Cytoadherence-linked Asexual Gene), a été décrit comme étant un ligand parasitaire au récepteur CD36. Nos résultats montrent que des gènes clag9 identiques sont transcrits chez les parasites sélectionnés selon leur capacité de liaison aux récepteurs CD36 ou CSA. En plus, CLAG9 a été localisé dans les rhoptries des mérozoites. L'expression de CLAG9 à la fin du cycle de développement dans les rhoptries des mérozoites, ainsi que son absence, de la surface des érythrocytes parasités, ne sont pas compatibles avec un rôle de ligand à CD36, impliqué dans la cytoadhérence. Les parasites ayant deleté le gène clag9 (clag9neg) expriment un membre de la famille des gènes var à la surface des hématies parasitées. Cependant, ces parasites clag9neg n'adhèrent à aucun récepteur (CD36, CSA, Throbomoduline, ICAM-1, VCAM, E-sélectine, P-sélectine) exprimé par les différentes lignées des cellules endothéliales testées. Ces résultats suggèrent que clag9 n'est pas une molécule cytoadhèrente, mais, module par un mécanisme encore non connu, l'assemblage du complexe adhésif à la surface du globule rouge parasité.

Légendes des photos :

Photo 1 : A.) Cytoadhésion d'hématies parasitées par P.falciparum sur le récepteur CSA de la lignée cellulaire humaine trophoblastique BeWo. B.) Fluorescence d'un parasite transfecté avec un mini-gène var2CSA associé à la GFP. La protéine est transportée dans les structures des Maurer ‘s clefts.

Photo 2 : Localisation nucléaire des 7 gènes rDNA qui sont dispersés sur 7 des 14 chromosomes de P. falciparum. A.) Image obtenue en utilisant la technique FISH (Fluorescent in situ hybridization). B.) Superposition des gènes rDNA avec le noyau coloré au DAPI.

Mots-clés: paludisme, transport des protéines, variation antigénique, cytoadhérence, télomére



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  DUBREUIL Sylvie – dubreuil@pasteur.fr SCHERF Artur - Directeur de Recherche (DR1) - CNRS - Professeur - I. P ascherf@pasteur.fr

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

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

COELHO NUNES Marta - Stagiaire Post-Doctorant – mnunes@pasteur.fr

LIMA NOGUEIRA José Manuel – Stagiaire – nogueira@pasteur.fr (Départ 2005)

GONTIJO Alisson - Stagiaire Post-Doctorant – agontijo@pasteur.fr (Départ 2005)

KEELING Catherine – Stagiaire – ckeeling@pasteur.fr (Départ 2005)

MANCIO DA SILVA Liliana - Stagiaire Doctorant – lmancio@pasteur.fr

RALPH Stuart - Stagiaire Post-Doctorant – sralph@pasteur.fr (Départ 2005)

ROJAS-MEZA Ana Paola – Stagiaire Doctorant – aprojas@pasteur.fr

STERKERS Yvon – Stagiaire Doctorant – sterkers@pasteur.fr

VIEBIG Nicola - Stagiaire Post-Doctorant – nviebig@pasteur.fr

VINCENSINI Laetitia – Stagiaire Doctorant – lvincens@pasteur.fr (Départ 2005)

FERNANDEZ Pablo - Stagiaire Post-Doctorant – fpablo@pasteur.fr

LOPEZ RUBIO Jose Juan - Stagiaire Post-Doctorant – jjlopez@pasteur.fr

ISSAR Neha - Stagiaire Doctorant- nissar@pasteur.fr

HERNADEZ-RIVAS Rosaura –Stagiaire- rhernand@pasteur.fr (Départ 2005)

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

ROUX Emeric - Technicien -I.P. – eroux@pasteur.fr


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