Contribution to the understanding of red blood cell invasion by Plasmodium Falciparum : study of parasites motility on rigid substrates

par Nathalie Casanova Morales

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gladys Massiera.

Soutenue le 18-12-2012

à Montpellier 2 , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec L2C - Laboratoire Charles Coulomb (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Compréhension du mécanisme d'invasion des globules rouges par Plasmomodium Falciparum : apport de l'étude de la motilité du parasite sur substrat rigide


  • Résumé

    Le paludisme est causé par un parasite appelé Plasmodium falciparum, transmis lors de la piqûre d'un moustique. Au stade sanguin, ce parasite unicellulaire, de forme ovoïde, envahit les globules rouges, s'y multiplie avant d'être libéré pour une nouvelle invasion à la fin d'un cycle de 48 heures. Ce travail de thèse porte sur le mouvement du parasite au cours du processus d'invasion. L'étape préalable à la pénétration du parasite dans sa cellule hôte est le mouvement de réorientation permettant de mettre en contact son complexe apical avec la membrane de la cellule hôte. Afin de comprendre comment le parasite génère les mouvements nécessaires à cette réorientation sans l'aide de flagelle, de cil ou de déformation, notre approche est d'observer et de décrire le mouvement des parasites sur un substrat rigide, au travers d'une analyse détaillée des trajectoires du parasite. Nous observons que le parasite explore tous les degrés de liberté qui lui sont accessibles compte tenu de son attachement au substrat: translation et rotation dans le plan et réorientation de sa partie apicale. Nous avons identifié trois types de mouvement: confiné, dirigé et circulaire. Nous caractérisons ces trajectoires et mouvements en utilisant une analyse de corrélation et en discutant les mécanismes possibles à l'origine de ces trajectoires particulières. Enfin, nous examinons le rôle des constituants du cytosquelette sur le mouvement du parasite, en affectant spécifiquement les filaments d'actine et les microtubules. Les conséquences de la polymérisation de ces structures sur le mouvement du parasites sont discutées.


  • Résumé

    Malaria is caused by a parasite called Plasmodium falciparum, transmitted via mosquito's bites. At the blood stage, these unicellular ovoidal parasites invade red blood cells (RBCs), multiply and are released at the end of a 48h cycle, ready for new invasions. This work is focused on the motion of the parasite during the invasion process. To penetrate into the host cell, the parasite reorient its apical part towards the RBC membrane. For this purpose, the parasite generates different movements that allow him to find the correct position to form a specific junction to invade the cell. To understand how the parasite is able to move and reorient without the aid of cilia, flagella or deformations, we performed a detailed analysis of the parasite trajectories and orientation on rigid substrate. We observe that the substrate-attached parasite explores all degrees of freedom with in-plane rotation, translation and flipping. Three types of motion have been identified: confined, directed circular . We characterize these trajectories and motions using correlation analysis and we discuss the possible mechanisms that could explain these peculiar trajectories. Finally, to determine the role of the cytoskeleton components in the parasite motion, specific structures such as the actin filaments and the microtubules have been specifically affected. We will describe and discuss the consequences of depolymerizing or stabilizing these structures.


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