Biologie intégrative des parasites apicomplexes

Le Plasmodium possède un cycle de vie complexe et fascinant, conçu pour s'adapter et survivre chez différents hôtes et dans différents tissus.

Il se transmet entre un vertébré (hôte intermédiaire) et un moustique Anopheles (hôte définitif), où une phase de goulot d'étranglement est rapidement suivie d'une période de réplication, conduisant à la génération de milliers de descendants. Au cours de son développement intracellulaire dans les érythrocytes, il subit une mitose fermée pour se répliquer. Ce processus, appelé schizogonie, implique des événements de réplication de l'ADN asynchrones, aboutit à la formation d'une cellule multinucléée (schizonte) et est suivi d'un bourgeonnement et d'une cytokinèse. Comme on pouvait s'y attendre, la régulation d'un tel cycle de réplication diffère de celle du cycle cellulaire eucaryote. Au sein de 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 SDS22, deux sous-unités régulatrices de la PP1, interviennent dans des étapes clés de la division cellulaire, notamment lors de l'entrée en mitose, de la condensation chromosomique et de la cytokinèse. Nos travaux antérieurs ont montré que, bien que I2 et LRR1 (homologue de SDS22 chez Plasmodium) interagissent avec PP1 et la régulent à la fois chez Plasmodium et chez T. gondii, elles présentent des spécificités au niveau de leur structure et de leur profil de phosphorylation, ce dernier étant connu pour jouer un rôle dans leur régulation. Ces données suggèrent fortement que, chez ces parasites, les deux protéines forment des holoenzymes qui pourraient avoir des fonctions différentes de celles décrites chez les eucaryotes, en particulier lors de la réplication parasitaire. À l'aide de la génétique inverse, notre objectif est d'explorer les fonctions biologiques de I2 et LRR1 ainsi que l'importance de leur régulation par la phosphorylation afin de mettre en lumière la contribution de ces complexes à la régulation de la prolifération parasitaire.

Responsable du projet : Christine Pierrot

Découverte de nouvelles molécules antipaludiques grâce à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des phosphatases spécifiques à Plasmodium falciparum

Plasmodium falciparum (Pf), l'agent pathogène le plus mortel du paludisme, a développé une résistance à presque tous les agents chimiothérapeutiques. Il est nécessaire de comprendre la biologie de ce parasite afin de développer de nouveaux médicaments. Chez Pf, des recherches approfondies ont désormais été lancées pour étudier le kinome de Pf et examiner si le ciblage des kinases pourrait constituer un moyen efficace pour le traitement de l'infection. Cependant, l'étude des phosphatases de Pf reste encore peu explorée. Des analyses comparatives des séquences d'acides aminés de Pf et de Plasmodium berghei (Pb), une espèce de paludisme des rongeurs, ont révélé que plusieurs d'entre elles sont spécifiques à Plasmodium. Parmi ces phosphatases, trois ont également été suggérées comme étant essentielles au développement des parasites de Pf au stade sanguin. Le présent projet se concentre sur la caractérisation moléculaire et fonctionnelle de l'une d'entre elles et sur la validation de cette phosphatase spécifique en tant que nouvelle cible potentielle pour le paludisme. 
Le gène a été cloné, annoté et exprimé sous forme de protéine recombinante, et son activité phosphatase a été démontrée in vitro. La caractérisation fonctionnelle in vivo a été étudiée à travers des études de knock-out génétique conditionnel ainsi que par la génération de lignées parasitaires knock-in afin de suivre leur distribution au cours du cycle de vie du parasite (chez Pf et Pb). Enfin, nous avons déterminé in silico la structure 3D du site catalytique de cette phosphatase par modélisation par homologie et identifié un nouvel ensemble d'inhibiteurs spécifiques potentiels. Une première série de pharmacomodulations nous a permis de découvrir 13 nouveaux composés prometteurs avec une CI50 ≤ 100 nM, dont 3 avec une CI50 ≤ 50 nM. Des études de cytotoxicité ont montré une faible toxicité cellulaire sur des cellules HFF (fibroblastes de prépuce humain) et HepG2 (hépatocytes humains) avec un indice de sélectivité > 100. Actuellement, nous poursuivons la pharmacomodulation de ces composés prometteurs, l'étude de l'interaction molécule-cible et l'évaluation de l'efficacité in vivo dans un modèle animal du paludisme. Notre projet est soutenu par Inserm Transfert et SATT Nord.

Responsable du projet: El-Moukhtar Aliouat