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Identification des facteurs de virulence de Plasmodium impliqués dans l’invasion des hépatocytes – MALINV

Invasion du foie au cours du paludisme

Plasmodium, le parasite responsable du paludisme, est transmis par un moustique anophèle, qui injecte dans la peau de l’hôte des sporozoïtes. Les sporozoïtes migrent jusqu’au foie et infectent les hépatocytes, où ils se différencient en milliers de mérozoïtes pathogènes. Dans ce projet, nous proposons de développer une approche multidisciplinaire pour étudier le rôle des facteurs parasitaires et cellulaires impliqués dans l’entrée du parasite dans les cellules du foie.

Enjeux et objectifs

Une stratégie prometteuse pour bloquer l’étape initiale d’infection du foie est d’interférer avec les interactions moléculaires de type ligand-récepteur impliquées dans l’entrée du parasite dans les hépatocytes. L’objectif de ce projet est de caractériser à l’échelle moléculaire les interactions hôte-parasite impliquées dans l’entrée des sporozoïtes dans les hépatocytes, un prérequis essentiel au développement rationnel de nouvelles stratégies antipaludiques ciblant l’infection hépatique. <br /> <br />Nous avons précédemment identifié CD81 comme une protéine hépatocytaire essentielle à l’entrée du parasite humain P. falciparum et du parasite murin P. yoelii. Plus récemment, nous avons découvert qu’une autre protéine des hépatocytes, le Scavenger Receptor BI (SR-BI), permet l’entrée des sporozoïtes de P. vivax et P. berghei, indépendamment de CD81. Nous avons identifié des protéines parasitaires de la famille des protéines « 6-cys » nécessaires à l’entrée et impliquées dans l’utilisation sélective des voies d’entrée. En particulier, nous avons montré que la protéine 6-cys P36 est un déterminant parasitaire clef de l’utilisation des récepteurs cellulaires. Pour la première fois, nous avons pu établir un lien fonctionnel entre des facteurs parasitaires et des facteurs d’hôte, potentiellement impliqués dans des interactions ligands-récepteurs. Ces résultats très encourageants ouvrent de nouvelles perspectives pour élucider la nature des interactions moléculaires impliquées dans l’entrée des sporozoïtes lors de l’étape initiale d’infection du foie au cours du paludisme. <br />L’objectif de ce projet est d’explorer la nature du lien entre les protéines 6-cys des sporozoïtes et les récepteurs hépatocytaires SRBI et CD81, et de caractériser en détails ces protéines au niveau moléculaire.

Dans ce projet, nous proposons de développer une approche multidisciplinaire pour étudier le rôle des facteurs parasitaires et cellulaires que nous avons identifiés. Nous combinerons différentes approches génétiques, biochimiques et fonctionnelles pour découvrir comment les sporozoïtes utilisent les voies d’entrée et pour caractériser les interactions moléculaires mises en jeu lors du processus d’invasion. Nous combinerons des approches génétiques et des tests fonctionnels dans des modèles murins pour analyser en détails la contribution des ligands et récepteurs putatifs au cours de l’invasion des cellules par les sporozoïtes de Plasmodium. Nous explorerons au niveau moléculaire les interactions entre les facteurs parasitaires et les récepteurs cellulaires, et caractériserons les déterminants structuraux impliqués. Un objectif majeur est d’identifier des protéines des sporozoïtes qui peuvent constituer des cibles pour des anticorps neutralisants. Dans cette optique, nous validerons les résultats obtenus avec les parasites murins dans des modèles d’infection par P. falciparum et P. vivax, in vitro en culture cellulaire et in vivo chez des souris humanisées.

Ce projet a pour objectif d’élucider les interactions moléculaires permettant l’entrée des sporozoïtes dans les hépatocytes, dans le but d’identifier de nouvelles cibles vaccinales. Les résultats devraient aussi nous permettre de mieux comprendre comment les espèces de Plasmodium ont développé différentes stratégies pour infecter leurs hôtes. Jusqu’à présent, les mécanismes moléculaires impliqués dans l’entrée des sporozoïtes dans les hépatocytes étaient très mal caractérisés. Nous avons découvert le rôle de SRBI dans l’entrée des sporozoïtes de P. vivax, et identifié un facteur parasitaire impliqué dans le choix de la voie cellulaire utilisée lors de l’invasion. Cette avancée nous offre désormais une piste pour explorer les interactions ligands-récepteurs impliqués dans l’infection du foie. Ce projet devrait apporter un éclairage nouveau sur la biologie des sporozoïtes et nous permettre d’identifier de nouvelles cibles parasitaires pour le développement de nouvelles stratégies vaccinales. En particulier, nous espérons caractériser la fonction et l’organisation moléculaire des protéines 6-cys des sporozoïtes, et surtout leurs interactions avec des récepteurs de la surface des hépatocytes. Cela nous permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans l’invasion des cellules du foie. Nous générerons des réactifs, des parasites génétiquement modifiés et de nouvelles approches méthodologiques qui devraient profiter à la communauté des chercheurs dans le domaine du paludisme.

En apportant un éclairage nouveau sur les mécanismes d’entrée des sporozoïtes, ce projet pourrait contribuer à accélérer le développement de nouvelles stratégies vaccinales contre le paludisme, visant à interférer avec les interactions moléculaires entre le sporozoïte et sa cellule cible et ainsi bloquer le parasite avant son développement dans le foie. La communauté internationale s’est engagée dans une campagne pour l’éradication du paludisme, un objectif ambitieux qui nécessitera le développement de nouveaux médicaments et vaccins pour permettre un contrôle durable de la transmission de la maladie. Une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux d’infection est essentielle pour le développement rationnel de nouvelles stratégies vaccinales. Un vaccin antipaludique efficace aurait un effet majeur en santé publique, non seulement pour lutter contre P. falciparum, qui continue de tuer près d’un demi-million d’individus dans le monde chaque année, mais aussi contre P. vivax, qui est très largement distribué dans le monde et représente un obstacle à l’éradication du paludisme du fait de sa persistance dans le foie des personnes infectées.

Silvie O, Amino R, Hafalla JC. Tissue-specific cellular immune responses to malaria pre-erythrocytic stages. Curr Op Microbiol 2017, 40 :160-167.

Avec plus de 200 millions de cas par an, le paludisme reste un problème majeur de santé publique dans le monde. Plasmodium, le parasite responsable du paludisme, est transmis par un moustique anophèle, qui injecte dans la peau de l’hôte des sporozoïtes. Les sporozoïtes migrent de la peau jusqu’au foie, puis infectent les hépatocytes en formant une vacuole, où le parasite se multiplie pour former des mérozoïtes capables d’infecter les globules rouges et de causer la maladie. L’absence de vaccin efficace, la résistance croissante du parasite aux médicaments et celle des moustiques aux insecticides soulignent l’importance de développer de nouvelles stratégies anti-paludiques. Pour cela une meilleure connaissance de la biologie du parasite et de ses interactions avec l’hôte est clairement nécessaire. L’infection du foie par Plasmodium est une phase initiale, obligatoire et asymptomatique de l’infection, et représente une cible idéale pour des approches prophylactiques, notamment vaccinales.
Une stratégie prometteuse pour bloquer l’étape initiale d’infection du foie est d’interférer avec les interactions moléculaires de type ligand-récepteur impliquées dans l’entrée du parasite dans les hépatocytes. Les parasites comme Plasmodium pénètrent dans leurs cellules cibles par un mécanisme très particulier impliquant la sécrétion séquentielle de vésicules apicales, les micronèmes et les rhoptries, et la formation d’une jonction étroite à travers laquelle le parasite glisse activement pour entrer dans la cellule en formant une vacuole. Les protéines sécrétées des micronèmes vers la surface du parasite peuvent interagir avec des récepteurs cellulaires, pour déclencher la sécrétion des rhoptries, la formation d’une jonction et l’engagement du processus d’invasion. Cependant, à l’heure actuelle, les interactions moléculaires permettant l’entrée de Plasmodium dans les hépatocytes restent inconnues.
Nous avons précédemment identifié CD81 comme une protéine hépatocytaire essentielle à l’entrée du parasite humain P. falciparum et du parasite murin P. yoelii. CD81 intervient à une étape précoce de l’infection, sans doute avant la formation de la jonction en participant à l’induction de signaux d’activation du parasite pour la sécrétion des rhoptries. D’autres espèces comme P. vivax ou P. berghei sont capables d’infecter les hépatocytes en l’absence de CD81, ce qui montre l’existence de voies d’entrée alternatives. Nos travaux récents nous ont permis de faire deux découvertes importantes. Premièrement, nous avons identifié une autre protéine de surface des hépatocytes impliquée dans l’entrée CD81-indépendante. Deuxièmement, grâce à une approche génétique, nous avons identifié des protéines parasitaires nécessaires à l’entrée et impliquées dans l’utilisation sélective des voies d’entrée. Pour la première fois, nous avons pu établir un lien fonctionnel entre des facteurs parasitaires et des facteurs d’hôte, potentiellement impliqués dans des interactions ligands-récepteurs. Ces résultats très encourageants ouvrent de nouvelles perspectives pour élucider la nature des interactions moléculaires impliquées dans l’entrée des sporozoïtes lors de l’étape initiale d’infection du foie au cours du paludisme.
Dans ce projet, nous proposons de développer une approche multidisciplinaire pour étudier le rôle des facteurs parasitaires et cellulaires que nous avons identifiés. Nous combinerons différentes approches génétiques, biochimiques et fonctionnelles pour découvrir comment les sporozoïtes utilisent les voies d’entrée et pour caractériser les interactions moléculaires mises en jeu lors du processus d’invasion. En apportant un éclairage nouveau sur les mécanismes d’entrée des sporozoïtes, ce projet pourrait contribuer à accélérer le développement de nouvelles stratégies vaccinales contre le paludisme, visant à interférer avec les interactions moléculaires entre le sporozoïte et sa cellule cible et ainsi bloquer le parasite avant son développement dans le foie.

Coordinateur du projet

Monsieur Olivier Silvie (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Délégation Régionale Paris 6)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM DR Paris 6 Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, Délégation Régionale Paris 6

Aide de l'ANR 137 772 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 36 Mois

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