Trans-signalisation: Un nouveau mécanisme permettant à Leishmania d’éviter la réponse immunitaire de la cellule hôte par la sécrétion de protéines de signalisation – TranSig

Pour atteindre nos objectifs, nous utilisons une approche multidisciplinaire incluant la microscopie, la biochimie, la génétique et la transcriptomique. L’utilisation de la microscopie va nous permettre de suivre nos protéines d’intérêts pour savoir ou elles sont localisées. Ces observations se feront dans le parasite seul et dans le parasite à l’intérieur de la cellule hôte. L’approche biochimique va nous permettre d’identifier les protéines qui forment un complexe avec nos protéines d’intérêts, cela nous permettra de mieux comprendre leur fonction. L’approche génétique consiste à créer des parasites dans lesquels les gènes codant pour CK1 et Hsp90 auront été éliminés. Le but étant de voir si le parasite pourra encore survivre dans la cellule hôte en l’absence de ces protéines. La dernière approche consiste à déterminer quels sont les gènes qui sont activés dans la cellule hôte en présence de CK1 et Hsp90. Notre but est de comprendre quels sont les processus de la cellule hôte qui sont contrôlés par nos deux protéines parasitaires.

Tout d’abord, nous avons confirmé la présence de la CK1.2 de Leishmanie (LmCK1.2) dans les exosomes suggérant que la protéine est exportée dans la cellule hôte. Nous avons ensuite confirmé l'interaction de LmCK1.2 avec certaines protéines de la cellule hôte et identifié les voies qui pourraient être modifiés par la kinase. Ainsi notre analyse a révélé que LmCK1.2 pourrait jouer un rôle dans la régulation du système immunitaire et de la réponse à un stimulus de la cellule hôte. Nous nous sommes également intéressés aux fonctions de LmCK1.2 dans le parasite amastigote et avons montré que cette protéine était principalement impliquée dans le trafic de protéines, la traduction des protéines ou la régulation de certaines voies métaboliques. Nous avons également montré que LmCK1.2 pouvait spécifiquement modifier HSP90 par phosphorylation (addition d’un phosphate sur HSP90). Nous avons recherché le ou les acides aminés modifiés par LmCK1.2 et identifié plusieurs sites possibles que nous allons étudier plus en détail. Ensuite, nous avons étudié l’impact de la phosphorylation de ces différents sites sur la croissance du parasite. Nous avons montré que certains de ces sites, notamment ceux situés dans la poche de liaison à l'ATP de HSP90 sont très importants pour la croissance des promastigotes tandis que d’autres sont essentiels pour la croissance intracellulaire des amastigotes. Ces travaux ont permis d’écrire une publication qui sera soumise dans les mois à venir. Les résultats obtenus sont la conséquence d’une collaboration très étroite entre le laboratoire français et le laboratoire allemand, avec un échange constant de technologie.

En augmentant les connaissances sur caséine kinase 1 et Hsp90, deux protéines très importantes pour la survie du parasite dans le macrophage, nous pourrons faire avancer le développement de nouveaux médicaments anti-parasitaires. Ces protéines sont, en effet, de très bonnes cibles thérapeutiques. Plus largement, nous voulons montrer que cibler les protéines qui sont exportées par le parasite dans la cellule hôte pourrait rendre les traitements plus efficaces car les parasites pourraient difficilement développer des systèmes de défense contre ces traitements.

Participation à un congrès international en France, pour présenter nos résultats. Une publication en préparation.

Le parasitisme intracellulaire est une des caractéristiques majeures des agents pathogènes les plus efficaces de l'homme. Cette stratégie de survie est particulièrement dévastatrice si les cellules hôtes sont les cellules immunitaires. Nous proposons d'utiliser le parasite Leishmania donovani comme organisme modèle pour évaluer l'impact des protéines sécrétées par le parasite sur sa survie et sa virulence mais également sur la physiologie de la cellule hôte. L. donovani, agent causal de la leishmaniose viscérale représente un problème majeur de santé publique dans le monde entier. Cette maladie parasitaire a été déclarée principale maladie émergeante en Europe à cause du réchauffement climatique. Malgré l’incidence de l'infection par Leishmania sur la mortalité et la morbidité dans le monde, peu de choses sont connues sur la façon dont ces microbes reprogramment leur cellule hôte afin d'établir les conditions permissives à leur survie.
TranSig est focalisé sur les protéines de signalisation sécrétées par Leishmania pouvant agir en «trans» pour moduler le phénotype de la cellule hôte. Notre projet est le résultat d'une série d'observations montrant (i) l'inactivation, par la Leishmania, des voies de signalisation des macrophages ainsi que de ses activités anti-microbiennes, (ii) la sécrétion de la caséine kinase 1 (CK1.2) et de la protéine chaperone HSP90 de Leishmania dans le cytoplasme de la cellule hôte et (iii) la phosphorylation directe de protéines de l'hôte par CK1.2. Notre hypothèse stipule que CK1.2 serait sécrétée dans le cytoplasme de la cellule hôte par le biais d’exosomes et un mécanisme dépendant de HSP90. CK1.2 pourrait moduler par phosphorylation des molécules de l’hôte impliquées dans les voies de signalisation afin d'établir des conditions permissives à la survie intracellulaire du parasite. TranSig examine cette hypothèse novatrice au travers de trois tâches complémentaires. Nous étudierons la fonction et la localisation de CK1.2 de Leishmania, en utilisant des approches génétiques et microscopiques (Tâche 1). Le rôle des sites de phosphorylation identifiés sur HSP90 et leur importance pour sa fonction de chaperone et sa localisation sera analysé en utilisant une approche mêlant la génétique et l’utilisation d’un inhibiteur spécifique (Tâche 2). Finalement, nous étudierons la relation existant entre CK1.2 et Hsp90 en identifiant les partenaires respectifs de ces molécules et son impact sur l’expression des gènes de la cellule hôte par la technologie RNA-Seq (Tâche 3). Notre objectif final est de convertir nos résultats en nouvelles thérapies anti-leishmania en bloquant la sécrétion de protéines par le parasite, rétablissant ainsi les défenses anti-microbiennes de la cellule hôte.
Le consortium TranSig mobilise deux centres de renommée internationale dans les maladies infectieuses et la parasitologie, l'Institut Pasteur en France (Partenaire 1) et l'Institut Bernhard Nocht for Tropical Medicine en Allemagne (Partenaire 2). TranSig offre ainsi une occasion unique d'établir une puissante plate-forme capable de conduire une recherche scientifique d’excellence en Europe. TranSig permettra de faire progresser considérablement nos connaissances, très limitées, dans le domaine des protéines kinases parasitaires, des protéines de choc thermique, et dans les mécanismes d’interaction Leishmania-cellule hôte. Ces connaissances pourront être appliquées à d’autres parasites intracellulaires, tels que Trypanosoma cruzi et Plasmodium falciparum. Il permettra également l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourront directement s’intégrer dans les programmes de développement de médicaments établis par le partenaire 1 dans le cadre des consortiums LEISHDRUG (www.leisdrug.org ) et TRANSLEISH (www.transleish.org).