Comprendre et Interférer avec la Jonction-Mobile gouvernant l’invasion des parasites protozoaires Apicomplexa – MOVINGJUNCTION-TARGET

Nous allons produire et caractériser des parasites mutants conditionnels pour les différentes protéines parasitaires associées à la JM. L’étude de la contribution de la cellule hôte à la formation de la JM sera réalisée par la recherche de partenaires cellulaires associés à la JM. Nous nous appuierons sur nos données de caractérisation moléculaire et cellulaire de la JM acquises précédemment, pour procéder à un crible virtuel et à un crible biochimique de composés inhibant la JM.

Nous attendons l’élucidation de la fonction de chaque protéine du complexe jonctionnel, la caractérisation de molécules de l’hôte associée à ce complexe parasitaire de la cellule hôte et la démonstration de sa contribution dans l'invasion de la cellule hôte par T. gondii. Nous attendons la caractérisation de famille chimiques capables d’inhiber l’interaction entre AMA1 et RON2 ; interaction cruciale pour la mise en place de la JM.

Outre de mieux approcher les mécanismes moléculaires originaux de l’établissement de la Jonction Mobile et l’invasion, qui n’ont pas de précédents hors du phylum, cette étude pourra aider au développement de nouvelles approches thérapeutiques contre le paludisme. Ce concept sera généralisable aux autres parasites du phylum responsables de maladies à fort impact économique en production animale (Babesia, Eimeria, Neospora).

Ce projet s’appuie sur nos travaux précédents qui ont été pionniers dans la caractérisation des acteurs parasitaires de la formation de la JM, et qui ont permis de poser les bases fondamentales de la recherche de molécules inhibant l’invasion.
Vuillez-le-normand et al., PlosPathogen 2012 ; Tonkin et al., Science 2011 ; Lamarque et al., PlosPathogen 2011 ; Besteiro et al., PlosPathogen 2009 ; Lebrun et al., Cell Microbiol 2005

Les Apicomplexa sont notoirement connus parce qu’ils causent des pathologies particulièrement graves chez l’homme et chez les animaux : c’est le cas de Plasmodium sp., parasite responsable du paludisme, de Toxoplasma gondii (toxoplasmose) et de nombreux pathogènes vétérinaires comme Eimeria (coccidioses aviaires), Neospora (néosporose), Babesia (piroplasmose)... Le paludisme représente un problème majeur de santé publique, entraînant la mort de plus d’un million d’individus chaque année. Plus du tiers de la population mondiale y est exposé et le parasite a développé des mécanismes de résistance à la plupart des drogues disponibles. La toxoplasmose, quant à elle, est placée au premier rang des affections congénitales. Les Apicomplexa sont pour la plupart intracellulaires stricts et leur mécanisme d’invasion est globalement conservé, faisant intervenir la formation d’une jonction intime entre l’apex du parasite et la membrane de la cellule hôte, appelée la jonction mobile (JM). Cette dernière assure le point d'ancrage du mécanisme d'invasion du parasite et représente une étape clef du processus d’infection et de dissémination de ces parasites. La formation de la JM est donc une cible thérapeutique attractive. La composition moléculaire de la JM est restée totalement énigmatique pendant plus de 30 ans. Au cours des six dernières années, nous avons identifié les composants de la JM, disséqué son organisation architecturale et structurale. La JM est formée par la libération successive du contenu de deux organelles de sécrétion distincts du parasite: micronèmes (AMA1) et rhoptries (RON2/4/5/8). AMA1 s’insère à la membrane plasmique du parasite et le complexe RON2/4/5/8 est exporté à la membrane de la cellule hôte. RON2 insérée dans la membrane de la cellule hôte sert de récepteur à AMA1, et le reste du complexe RON4/5/8, exposé à la face cytosolique de la membrane de la cellule hôte, pourrait permettre l’ancrage de la JM au cytosquelette de la cellule hôte. Nous avons montré que l’association d’AMA1 à RON2 était une étape cruciale pour l’invasion de Toxoplasma et de P. falciparum. En dépit de la divergence des séquences d’AMA1 et de RON2 entre les deux parasites (RON2 de Toxoplasma ne pouvant s’associer à AMA1 de Plasmodium et vice versa), cette interaction s’est maintenue au cours de l’évolution, soulignant l’importance de ce complexe pour le processus d’invasion. Nous venons de résoudre la co-structure du complexe AMA1 avec un peptide issu de la séquence de RON2, à la fois chez Toxoplasma et chez P. falciparum. Complétés d’études fonctionnelles, ces travaux ont permis de cartographier les acides aminés essentiels à l’interaction AMA1-RON2 et la formation de la JM, et d’élucider les mécanismes de spécificité de liaison de chaque parasite.
En combinant des approches de biologie cellulaire, de biologie structurale et de bioinformatique, les objectifs de la présente demande sont de : 1) compléter la caractérisation moléculaire et cellulaire de la JM, notamment clarifier le rôle respectif de chaque membre du complexe et leur association, et définir la contribution de partenaires cellulaires ; 2) rechercher des molécules capables d’inhiber la formation du complexe AMA1-RON2 et l’invasion, par un criblage biologique automatisé de collections de petites molécules chimiques commerciales et par un criblage virtuel (sur la base de nos analyses « structure/fonction » du complexe AMA1-RON2) de collections de molécules organiques commerciales.
Outre une meilleure définition des mécanismes moléculaires permettant l’établissement de la JM, qui n’ont pas d'équivalent hors du phylum, ce projet propose la conception rationnelle de nouvelles molécules visant à perturber l’établissement de la JM et donc l’invasion. Ce projet s’inscrit dans le contexte de la lutte contre le paludisme mais ouvrira aussi la voie vers la conception d’inhibiteurs d’autres parasites apicomplexes (Eimeria, Babesia, Theileria…) qui utilisent le même processus d’invasion.