Caractérisation de cofacteurs transcriptionnels spécifiques et conservés chez le parasite plathelminthe trématode Schistosoma mansoni : rôles dans l'activité transcriptionnelle du récepteur nucléaire SmFtz-F1 et dans le contrôle épigénétique de la transcription

par Frédérik Oger

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire. Biologie moléculaire. Parasitologie

Sous la direction de Raymond Pierce.

Soutenue en 2006

à Lille 2 .


  • Résumé

    Le parasite plathelminthe Schistosoma mansoni, responsable de la bilharziose intestinale, est l'une des trois espèces majeures de schistosome qui infectent 200 millions d'individus dans 75 pays des régions tropicales. Ce constat alarmant fait de la schistosomiase la deuxième endémie parasitaire mondiale après le paludisme. D'un point de vue fondamental, ce parasite représente un modèle très original pour l'étude du développement et de la différenciation car il présente 4 formes morphologiquement distinctes au cours de son cycle et deux sexes séparés au stade adulte. De plus, l'intérêt du schistosome pour l'étude de l'évolution des systèmes de signalisation et du contrôle de ces processus est renforcé par son éloignement phylogénétique (lophotrochozoaire) des modèles habituels (nématode, arthropode ou vertébré). Par ailleurs, l'émergence de souches résistantes au seul traitement actuellement utilisé (Praziquantel) doit conduire à la mise en place urgente de nouvelles stratégies de lutte avec la caractérisation de nouvelles cibles chimiothérapeutiques. Dans cette optique, l'étude des mécanismes de contrôle de l'activité transcriptionnelle, notamment des récepteurs nucléaires, constitue une approche rationnelle à la détermination et la caractérisation de nouveaux réseaux de régulation transcriptionnelle parasitaires. En effet, ces derniers sont à la base des processus évolutifs et constituent, de fait, un axe d'étude particulièrement prometteur à la fois dans un cadre fondamental et thérapeutique. Chez les métazoaires, la régulation de l'activité transcriptionnelle est assurée par des complexes multi-protéiques en mesure d'activer ou réprimer la transcription en fonction des conditions environnementales et/ou du contexte cellulaire. Au sein de cette architecture macro-moléculaire, les cofacteurs des facteurs de transcription ont un rôle prépondérant car, activateurs ou répresseurs, ces protéines autorisent le recrutement (ou son inhibition) de la machinerie transcriptionnelle. Cette régulation est, en partie, la conséquence de la mise en place de mécanismes de régulation épigénétiques permettant une modification de la structure chromatinienne. Chez le parasite S. Mansoni, l'ébauche de la caractérisation de ces mécanismes de régulation a été entreprise par le biais de deux approches stratégiques différentes mais complémentaires. Dans un premier temps, compte tenu des fonctionnalités originales du récepteur nucléaire SmFtz-F1 préalablement mises en évidence au laboratoire, nous avons entrepris l'étude des mécanismes de régulation de son activité transcriptionnelle en développant la technique de criblage de banque d'ADNc de S. Mansoni en levures en utilisant comme construction «appât» les domaines D, E et F de SmFtz-F1 fusionné au domaine de liaison à l'ADN hétérologue Gal4. Cette approche a permis de mettre en évidence un corépresseur de SmFtzF1 spécifique du genre Schistosoma nommé SmFIP-1 (SmFtz-F1 Interacting Protein-1). L'interaction entre les deux partenaires a été mise en évidence par la technique de double hybride en levures et en cellules mammifères et confirmée par GST-pull down. D'un point de vue fonctionnel, les expériences de cotransfection transitoire en système hétérologue (cellules mammifères) ont permis de montrer que SmFIP-1 réprime l'activité transcriptionnelle de SmFtz-F1 de manière dose-dépendante. Enfin, chez le parasite, l'ARNm de SmFIP-1 est fortement exprimé suggérant un rôle prépondérant de ce cofacteur dans les mécanismes de régulation transcriptionnelle. La seconde approche s'est basée sur le criblage in silico des banques EST et génomiques de S. Mansoni récemment rendues disponibles. Cette stratégie a permis de mettre en évidence l'existence de cofacteurs davantage conservés au cours de l'évolution. En effet, nous avons identifié la présence d'enzymes à activité HAT (histone acetyl transferase) et HDAC (histone deacetylase) chez le parasite. Ces deux familles d'enzymes participent activement aux mécanismes de régulation épigénétiques par le biais des modifications post-traductionnelles (acétylation/deacétylation) des histones qu'elles catalysent. Nous avons isolé puis montré une conservation de structure mais également de fonction pour SmCBP1. En effet, le domaine catalytique, exprimé sous forme de protéine recombinante, catalyse l'acétylation des histones in vitro. Par ailleurs, la mise en oeuvre de la technique de GST-pull down a permis de montrer une interaction entre SmCBP1 et SmFtz-F1. De plus, les expériences de cotransfection transitoire en système hétérologue indiquent que SmCBP1 active la transcription médiée par SmFtz-F1 de manière dose-dépendante. Enfin, de manière originale, nous avons prouvé l'existence d'un second représentant de cette famille chez le parasite (SmCBP2). De façon similaire, après avoir mesuré l'activité enzymatique HDAC globale chez le parasite, nous avons isolé les enzymes HDAC de classe 1 chez S. Mansoni (SmHDAC1, 3 et 8) et montré une conservation importante de leur structure. Plus généralement, l'utilisation d'inhibiteurs des enzymes HDACs (HDACi) sur le parasite en culture in vitro suggère un rôle capital de ces enzymes dans la survie parasitaire. Dans ce contexte, celle-ci semble être associée au profil d'acétylation des histones que le HDACi TSA (trichostatine A) est en mesure d'accroître, contrairement au HDACi VPA (acide valproïque). Ces résultats indiquent que certains gènes régulés par les enzymes HDAC, et probablement surexprimés en réponse au traitement par les HDACi, sont essentiels dans le maintien de l'homéostasie parasitaire. Ces deux approches complémentaires ont permis de mettre en évidence et de caractériser des protéines impliquées dans les mécanismes de régulation transcriptionnelle, à la fois spécifiques (SmFIP-1) et conservées (SmCBP1/2/SmHDAC de classe 1). Cette dualité suggère l'existence de réseaux de régulation originaux chez le parasite associant des protéines spécifiques à des protéines aux fonctions conservées. A cet effet, la caractérisation de ces nouveaux réseaux constitue un préalable nécessaire à la détermination des mécanismes d'adaptation, d'évolution et de développement parasitaires susceptibles de faire émerger de nouvelles stratégies chimiothérapeutiques.


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