Candidats pour un vaccin contre la malaria
Cycle de vie de Plasmodium
Antigènes de surface de Plasmodium
Antigènes érythrocytaires de Plasmodium falciparum

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Candidats pour un vaccin contre la malaria

Le paludisme, maladie parasitaire la plus répandue, entraîne la mort de plus de deux millions de personnes dans le monde chaque année. Avec l'émergence de résistances aux médicaments anti-antipaludéens du parasite responsable, Plasmodium, , le développement d'un vaccin est devenu prioritaire.

Cycle de vie de Plasmodium


Figure. Cycle de vie de Plasmodium falciparum.

L’infection par Plasmodium commence par une courte phase hépatocytaire asymptomatique, suivie d’une phase érythrocytaire. Cette dernière est responsable des pathologies associées à la malaria. Le mérozoite est la forme extra cellulaire du parasite au stade sanguin. Il envahit les érythrocytes où il se divise pour produire de nombreux mérozoites qui sont libérés lorsque la cellule hôte éclate.

Figure. Globules rouges infectés par Plasmodium falciparum.
(Avec l'aimable autorisation du Dr. Odile Puijalon, Unité d'Immunologie Moléculaire des Parasites, I.P.)

 

Antigènes de Surface de Plasmodium


Figure. Photo et représentation schématique d'un mérozoïte de Plasmodium falciparum. La localisation de quelques antigènes de surface est indiquée en rouge.
(Photo reproduite avec l'aimable autorisation du Dr. Peter David, Unité d'Immunologie Moléculaire des Parasites, I.P.)

 

Nous étudions certains antigènes de surface du mérozoïte de Plasmodium afin de contribuer à l'optimisation de candidats vaccinaux, mais également en vue d'approfondir nos connaissances de la biologie fondamentale de cet organisme.
MSP1 (Merozoite Surface Protein 1) et AMA1 (Apical Merozoite Antigen 1) figurent parmi les antigènes de surface de Plasmodium les plus étudiés dans le cadre du développement d'un vaccin contre la malaria.

(a) Merozoite Surface Protein 1 (MSP1)
(en collaboration avec le Dr. Shirley Longacre, Institut Pasteur)


Figure. Deux vues orthogonales de MSP1-19 de P. falciparum (en blue) sous forme de complexe avec un fragment Fab d'un anticorps monoclonal spécifique (en vert).

MSP1, qui est impliqué dans l'invasion érythrocytaire par le parasite, subit plusieurs coupures protéolytiques au cours du processuss de maturation du mérozoïte.Dans une première phas, sont ainsi produits quatre fragments peptidiques, parmi lesquels la partie C-terminale d'environ 42 kDa (MSP1-42) qui reste accrochée à la membrane du mérozoïte. Pendant la seconde phase, qui survient au moment même de l'invasion, MSP1-42 est lui-même scindé en deux fragments d'environ 33 kDa et 11 kDa (historiquement appelé MSP1-19). Cette dernière coupure est essentielle pour le succés de l'invasion, bien que le mécanisme du processus n'ait pas encore été élucidé. Afin de mieux comprendre le rôle de MSP1 dans l'infection de l'érythrocyte par le mérozoïte de Plasmodium, et le(s) mécanisme(s) de protection immunitaire induit(s) par la molécule, nous étudions la structure de deux fragments recombinants solubles de l'antigène, MSP1-19 et MSP1-42, ainsi que de leurs complexes avec des anticorps monoclonaux, par radiocristallographie. La comparaison structurale entre MSP1-42 et MSP1-19 pourrait nous aider à analyser l'importance de la maturation protéolytique de MSP-1, nécessaire pour l'entrée du mérozoïte dans le globule rouge. Ces études pourraient également aider à mettre en évidence les régions impliquées dans l'interaction du parasite avec la cellule hôte. La structure de ces dérivés polypeptidiques pourrait révéler la distribution spatiale des résidus polymorphiques et la position des épitopes protecteurs, informations-clés pour la conception optimale de candidats vaccinaux. A l'heure actuelle, nous avons déterminé la structure de MSP1-19 de P. cynomolgi et de MSP1-19 de P. falciparum, l'espèce la plus pathogène pour l'homme, sous forme de complexe avec un fragment Fab d'un anticorps spécifique.


Figure. L'épitope de MSP1-19 de P. falciparum reconnu par un anticorps monoclonal spécifique. MSP1-19 est indiqué en bleu, l'épitope en rouge, et l'anticorps en vert.

 

(b) Apical Merozoite Antigen 1 (AMA1)
(en collaboration avec les Drs. Alan Thomas et Clemens Kocken, B.P.R.C., Rijswijk)

AMA1 est une protéine membranaire produite par les organelles apicaux du mérozoïte. Pendant l'invasion érythrocytaire, la protéine se répartie sur toute la surface du parasite et, de même que MSP1, subit une série de coupures protéolytiques. Bien que la fonction de AMA1 ne soit pas encore bien caractérisée au niveau moléculaire, son importance dans le processus d'invasion a été démontrée par des études d'immunisation dans des modéles animaux. Nous avons cristallisé la région ectoplasmique de la protéine, et nous avons déterminé sa structure tridimensionnelle.

 

Antigènes érythrocytaires de Plasmodium falciparum

 

P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein 1
(En collaboration avec les Dr. Odile Puijalon, Institut Pasteur ; Dr. Mo Klinkert, Bernhard Nocht Institut, Hamburg ; Dr. David Arnot, University of Edinburgh)

Après l'invasion érythrocytaire, Plasmodium falciparum exprime le facteur de virulence PfEMP1 (P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein 1), qui est ensuite présenté à la surface de l'érythrocyte. PfEMP1 est une adhésine qui confère à la cellule infectée la capacité de s'auto-agglutiner, d'adhérer à d'autres cellules saines ou d'être séquestrée par les cellules endothéliales vasculaires de différents tissus. Les phénomènes d'agglutination et de séquestration induits par les érythrocytes infectés sont en lien direct avec de nombreux effets pathogènes de la malaria. Nous étudions les domaines de plusieurs variants de PfEMP1 présentant différents récepteurs spécifiques.

 

Publications

Receptor-binding studies of the DBLg domain of Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 from a placental isolate. C. Badaut, G. Faure, N.G. Tuike Ndam, G. Bertin, A. Chaffotte, A. Khattab, M.Q. Klinkert, P. Deloron & G.A. Bentley.
Mol Biochem Parasitol 151:89-99,2007.

Cross-reactivity studies of an anti-Plasmodium vivax apical membrane antigen 1 monoclonal antibody: binding and structural characterisation. S. Igonet, B. Vulliez-Le Normand, G. Faure, M.M. Riottot, C.H.M. Kocken, A.W. Thomas & G.A. Bentley.
J Mol Biol 366:1523-1537, 2007.

Fine Mapping of an Epitope Recognized by an Invasion-inhibitory Monoclonal Antibody on the Malaria Vaccine Candidate Apical Membrane Antigen 1.C.R. Collins, C. Withers-Martinez, G.A. Bentley, A.H. Batchelor, A.W. Thomas & Blackman MJ.
J Biol Chem 282:7431-7441, 2007.

Functional and immunological insights from the three-dimensional structures of Plasmodium surface proteins.
Bentley GA.                                                                                               
Current Opinion Microbiology.  9 : 395-400, 2006.

Fine mapping of the Duffy antigen binding site for the Plasmodium vivax Duffy-binding protein.
C. Tournamille, A. Filipe, C. Badaut, M-M. Riottot, S. Longacre, J-P. Cartron, C. Le Van Kima,
Y. Colina.

Molecular & Biochemical Parasitology 144 :100–103, 2005  

Structural comparison of apical membrane antigen 1 orthologues and paralogues in apicomplexan parasites.Chesne-Seck ML, Pizarro JC, Normand BV, Collins CR, Blackman MJ, Faber BW, Remarque EJ, Kocken CH, Thomas AW, Bentley GA.
Mol Biochem Parasitol. 144:55-67, 2005.

Functional and Immunological Characterization of a Duffy Binding-Like- gamma Domain from Plasmodium falciparum Erythrocyte Membrane Protein-1 Expressed by a Placental Isolate.Chia YS, Badaut C, Tuikue Ndam NG, Khattab A, Igonet S, Fievet N, Bentley GA, Deloron P, Klinkert MQ.
J Infect Dis. 192:1284-1293, 2005.

Crystal structure of the malaria vaccine candidate apical membrane antigen 1.Pizarro JC, Vulliez-Le Normand B, Chesne-Seck ML, Collins CR, Withers-Martinez C, Hackett F, Blackman MJ, Faber BW, Remarque EJ, Kocken CH, Thomas AW, Bentley GA.
Science. 308:408-411. 2005.

Expression, crystallization and preliminary structural analysis of the ectoplasmic region of apical membrane antigen 1 from Plasmodium vivax, a malaria-vaccine candidate.Vulliez-Le Normand B, Pizarro JC, Chesne-Seck ML, Kocken CH, Faber B, Thomas AW, Bentley GA.
Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 60:2040-2043, 2004.

Crystal structure of a Fab complex formed with PfMSP1-19, the terminal fragment of Merozoite Surface Protein 1 from Plasmodium falciparum: a malaria vaccine candidate.
Pizarro JC, Chitarra V, Verger D, Holm I, Petres S, Dauterelle S, Nato F, Longacre S, Bentley GA
Journal of Molecular Biology. 328:1091-1103, 2003.

Crystallization and preliminary structural analysis of an antibody complex formed with PfMSP1-19, a malaria vaccine candidate.
Pizarro JC, Chitarra V, Calvet C, Verger D, Bentley GA
Acta Crystallographica. Section D, Biological Crystallographica. 58(Pt7):1246-8, 2002.

The crystal structure of C-terminal merozoite surface protein 1 at 1.8 Angstrom resolution, a highly protective malaria vaccine candidate.
Chitarra V, Holm I, Bentley GA, Petres S, Longacre S
Molecular Cell. 3(4):457-464, 1999.

 

Liens

PAMVAC Pregnancy-Associated Malaria Vaccine Project

EUROMALVAC European Malaria Vaccine Development
nombreux liens concernant les diverses initiatives europeennes et mondiales pour la lutte contre la malaria

Organisation Mondiale de la Santé

Recommandations sanitaires aux voyageurs

 

 

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