Activité de recherche
Toxoplasma gondii est responsable de la toxoplasmose, une maladie qui peut être mortelle pour le fœtus des mères infectées et pour les patients immunodéprimés. Ce parasite appartient à la famille des Apicomplexa qui contient d'autres parasites d'importance médicale tels que Plasmodium (responsable du paludisme) ou Cryptosporidium (cryptosporidiose). La pathogénicité de ces parasites repose sur leur capacité à se diviser pour proliférer dans l'organisme de leurs hôtes. Ils ont donc adapté des schémas de division simplifiés afin de se multiplier efficacement et rapidement tout en produisant un grand nombre de parasites filles. Les mécanismes permettant le contrôle et la coordination de ces modes de division sont donc essentiels à leur capacité de prolifération et donc à la survie de ces parasites chez l'homme. Nous cherchons à mieux comprendre comment ces parasites sont capables d'évoluer vers des modes de division flexibles leur permettant de proliférer dans un grand nombre d'organismes différents. Nous étudions les protéines qui contrôlent et coordonnent la division de ces parasites, en utilisant T. gondii comme modèle. Nous nous intéressons particulièrement aux facteurs de transcription de la famille ApiAP2 qui coordonnent des profils d'expression spécifiques au cours du cycle cellulaire. En outre, nous étudions également le centrosome et les protéines régulant sa fonction. En effet, le centrosome sert de plateforme de coordination du cycle cellulaire. Ces études pourraient nous permettre de mieux comprendre les mécanismes de division dans cette famille de parasites afin de développer de nouvelles molécules visant à contrôler la prolifération du parasite.
Nous étudions aussi la différenciation du parasite de sa forme de prolifération active à sa forme latente. Nous exploitons un nouveau modèle de différenciation in vitro qui permet l’obtention de forme latentes matures. Cet outil nous permet d’avoir accès à la dynamique de différenciation et aux conséquences de l’infection sur l’activité des neurones.
Bien qu’essentiels à l’établissement de l’infection, les mécanismes régissant les échanges entre le parasite et son hôte restent peu caractérisés. En particulier, les protéines des granules denses (GRA), qui sont libérées dans l’espace vacuolaire et le cytosol de la cellule hôte, agissent comme des effecteurs clés qui modulent les défenses cellulaires et assurent la persistance du parasite. En utilisant la génétique inverse, la protéomique, et la microscopie à haute résolution, nous cherchons à identifier et caractériser de nouvelles voies de trafic vésiculaire chez T. gondii qui assurent la libération des effecteurs parasitaires contribuant à la virulence du parasite.
Du côté de l’hôte, nous cherchons à caractériser l’impact de l’infection sur la modulation des réponses immunitaires pendant les phases aiguë et latente cérébrale de la maladie. En particulier, nous étudions comment les cellules dendritiques spléniques répondent à différentes souches de parasites et comment cela affecte leur maturation et activité de présentation antigénique impliqués dans l’établissement d’une immunité protectrice à long terme. Dans le cerveau, nous examinons l’impact de l’infection latente sur les signatures immunitaires et comment l’inflammation chronique induite par l'infection modulent les fonctions neuronales.
Plasmodium possède un cycle de vie élaboré et fascinant qui lui permet de s'adapter et de survivre dans différents hôtes et tissus. Il est transmis entre un vertébré (hôte intermédiaire) et un moustique anophèle (hôte définitif) où il subit une phase de goulot d'étranglement rapidement suivie par une réplication conduisant à la génération de milliers de sporozoites prêts à propager l'infection. Au cours de son développement intra-érythrocytaire, le parasite se divise dans un processus de mitose fermée appelé schizogonie. Ce mode de division implique une réplication asynchrone de de l'ADN et aboutit à la formation d'une cellule multinucléée (schizonte). La régulation d'un tel cycle réplicatif diffère de celle du cycle cellulaire eucaryote. Dans notre équipe, nous avons étudié le rôle de la phosphatase PP1 et de ses régulateurs chez Plasmodium et T. gondii. Chez les eucaryotes, l'inhibiteur 2 (I2) et le SDS22, deux sous-unités régulatrices de PP1, sont impliqués dans des étapes clés de la division cellulaire, notamment dans l'entrée en mitose, la condensation des chromosomes et la cytokinèse. Nos travaux antérieurs ont montré que I2 et LRR1 (l'homologue de SDS22 chez Plasmodium) interagissent avec PP1 et régulent son activité chez Plasmodium et T. gondii. Cependant, ces régulateurs présentent des spécificités au niveau de leur structure et de leur profil de phosphorylation, ce dernier étant connu pour être impliqué dans la régulation de leur activité. Ces données suggèrent que ces protéines forment des holoenzymes qui peuvent avoir des fonctions différentes de celles décrites chez les eucaryotes, notamment pendant la réplication du parasite. Notre projet, basé sur la génétique inverse, est dédié à l'exploration des fonctions biologiques de I2 et LRR1, ainsi que leur phospho-régulation afin de mieux comprendre la contribution de ces complexes dans la prolifération du parasite.
Caractérisation moléculaire et fonctionnelle des phosphatases spécifiques de Plasmodium falciparum et découverte de nouvelles molécules antipaludiques.
Plasmodium falciparum (Pf), l’espèce responsable de la plus forte mortalité dans le monde, a développé des résistances contre quasi tout l’arsenal thérapeutique. Il est ainsi crucial d’approfondir nos connaissances sur la biologie de ce parasite, en vue de découvrir de nouveaux médicaments. Chez Pf, de nombreuses études ont montré que les kinases et les phosphatases jouent un rôle fondamental pour la survie du parasite. L’étude du kinome a permis de mettre en lumière que cibler les kinases pouvait représenter une stratégie intéressante dans le traitement du paludisme. Toutefois, les phosphatases de Pf restent peu étudiées. Des analyses comparatives des séquences en acides aminés, réalisées chez Pf et P. berghei (Pb), espèce spécifique des rongeurs, ont révélé que plusieurs d’entre elles sont spécifiques de Plasmodium. Parmi celles-ci, trois semblent être essentielles dans le développement des stades érythrocytaires de Pf. Notre projet a pour objectif la caractérisation moléculaire et fonctionnelle de l’une d’entre-elles et la validation de cette phosphatase de Plasmodium, en tant que nouvelle cible potentielle pour le paludisme. Le gène a été cloné, annoté, exprimé sous forme de protéine recombinante et son activité phosphatase démontrée. La caractérisation fonctionnelle est en cours via la construction de lignées knock-out conditionnelles mais également des lignées parasitaires knock-in pour suivre son trafic tout au long du cycle de vie (chez Pf et Pb). Enfin, nous avons déterminé une structure 3D putative du site catalytique de cette phosphatase par homologie comparative afin d’identifier in silico des inhibiteurs spécifiques de son site actif. Une première série de pharmacomodulations nous a permis de découvrir 13 hits présentant des CI50 ≤ 100 nM, dont 3 avec des CI50 ≤ 50 nM. Les études de cytotoxicité montrent une faible toxicité cellulaire sur cellules humaines HFF (Human Foreskin Fibroblasts) et HepG2 (hépatocytes humains) avec des index de sélectivité élevés (> 100). Les études se poursuivent sur la pharmacomodulation des hits, l’interaction molécule-cible et l’évaluation de l’activité de nos hits dans un modèle animal de paludisme. Notre projet est soutenu par Inserm Transfert et la SATT Nord.