Dynamique conformationnelle chez les protéines d'adhésion de Babesia : mythe ou réalité ?

Conformational dynamics in the adhesion proteins of Babesia : myth or reality ?

• Auteur / Autrice : Brice Murciano
• Direction : Christian Roumestand, Stéphane Delbecq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 07/06/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Vaccination Antiparasitaire : Laboratoire de Biologie Cellulaire et Moléculaire (LBCM) (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Braun-Breton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Roumestand, Stéphane Delbecq, Catherine Braun-Breton, Daniel Auguin, André Gorenflot, Jean-Loup Lemesre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Simorre, Theo Schetters

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines -- Conformation

Parasitologie vétérinaire

Protéines recombinées

Maladies transmises par les tiques

Babésiose

Babesia divergens

Mots clés libres

Babesia

Protéine GPI

Dynamique conformationnelle

Babesia

GPI anchored protein

Conformational dynamics

Résumé

L'une des infections parasitaires les plus courantes chez les animaux à travers le monde est la babésiose ou piroplasmose. Causée par le développement intraérythrocytaire d'un parasite du genre Babesia, elle présente de nombreux signes cliniques semblables à ceux du paludisme. Ce parasite, du phylum des Apicomplexes, est transmis via le vecteur tique et effectue son cycle de reproduction dans les cellules rouges du sang de l'hôte vertébré. En Europe B. divergens et B. canis sont les espèces majoritairement responsables respectivement de la babésiose bovine et la babésiose canine. Dans une stratégie de recherche vaccinale, l'étude de protéines parasitaires en contact avec la circulation sanguine est primordiale pour comprendre les interactions hôte-parasite et identifier des candidats vaccins à haut potentiel. Les protéines à ancrage GPI (glycosylphosphatidylinositol) font partie de ces protéines. La première protéine à ancrage GPI décrite chez B. divergens est Bd37.1. Elle induit une protection totale contre une infection à B. divergens à la condition qu'une séquence hydrophobe soit ajoutée en C-terminale. La résolution de la structure RMN de cette protéine a permis de mettre en évidence un probable mécanisme de changement conformationnel en fonction du pH. La structure composée de 3 sous domaines montre que celle-ci n'est maintenue que par des ponts salins qui peuvent se rompre en milieu acide. Or l'environnement membranaire dans lequel évolue Bd37.1 ancrée à la surface du parasite et/ou à l'approche du globule rouge lors de l'invasion est acide. Cette dynamique conformationnelle de la protéine Δ-Bd37, liée à l'environnement membranaire, pourrait être à l'origine du mécanisme qui confère une immunité en fonction de la présence ou non de la séquence hydrophobe en C-terminale de Bd37.1. Nous avons cherché à estimer les implications d'une telle dynamique dans les interactions hôtes-parasites à travers l'étude structurale de 2 protéines parasitaires (Bd37.1 et Bc28.1). Dans le premier cas nous étudions la dynamique conformationnelle de la protéine d'adhésion Bd37.1. Nous avons exploré les différentes conformations que pourrait adopter la protéine Bd37.1 par une approche de biophysique et nous avons stabilisé ces différentes conformations en solution par le biais de mutations pour les étudier. Parmi ces mutants, le mutant EDK-Δ-Bd37 dont les ponts salins ont été rompus montre des caractéristiques différentes de Δ-Bd37. Les données enregistrées sur ce mutant nous ont amené à résoudre sa structure et à tester son pouvoir vaccinant. Dans une seconde partie, nous caractérisons biochimiquement et fonctionnellement une autre protéine Bc28.1, l'orthologue de Bd37.1. chez B. canis, accompagnée de la résolution de sa structure. Nous montrons que Bc28.1 est une protéine d'adhésion localisée à la surface du parasite et nous comparons les structures de Bd37.1 et Bc28.1. Ces deux structures sont finalement très différentes tandis que localisation et fonction sont similaires.

One of the most common parasitic infections in animals worldwide is babesiosis or piroplasmosis. Caused by the intraerythrocytic development of Babesia parasite, it has many clinical signs similar to those of malaria. This parasite of the phylum Apicomplexa, is transmitted via the tick vector and performs its reproductive cycle in red blood cells of the vertebrate host. B. In Europe divergens and B. canis species are mainly responsible respectively for bovine babesiosis and canine babesiosis. A strategy of vaccine research, the study of parasite proteins in contact with the bloodstream is essential for understanding host-parasite interactions and identify vaccine candidates with high potential. Anchored protein GPI (glycosylphosphatidylinositol) are part of these proteins. The first protein GPI anchors described in B. divergens is Bd37.1. It induces complete protection against infection with B. divergens provided a hydrophobic sequence is added at the C-terminus. Resolution NMR structure of this protein has highlighted a probable mechanism of conformational change as a function of pH. The structure consists of three sub areas shows that it is only maintained by salt bridges which can break in acidic medium. However, the environment within which Bd37.1 membrane anchored to the surface of the parasite and / or approach the red blood cell during the invasion is acidic. This conformational dynamics of the protein-Δ Bd37 linked to the membrane environment, could be at the origin of the mechanism that confers immunity depending on the presence or absence of the hydrophobic sequence at the C-terminus of Bd37.1. We sought to assess the implications of such dynamics in host-parasite interactions through structural study of two parasite proteins (Bd37.1 and Bc28.1). In the first case we study the conformational dynamics of the adhesion protein Bd37.1. We explored the different conformations that may be adopted by a protein Bd37.1 biophysical approach and we have stabilized in different conformations in solution through mutations to study. Among these mutants, the mutant Δ-Bd37-EDK including salt bridges were broken shows different characteristics Δ-Bd37. The data on this mutant led us to solve the structure and to test its power vaccinating. In a second part, we characterize biochemically and functionally Bc28.1 another protein, the ortholog Bd37.1. in B. canis, accompanied with the resolution of its structure. We show that Bc28.1 is an adhesion protein localized to the parasite surface and compare the structures and Bd37.1 Bc28.1. These two structures are ultimately very different while location and function are similar.