Identification et caractérisation de métalloprotéases de Toxoplasma gondii

par Anne Pascaline Bouleau

Thèse de doctorat en Médecine - STS

Sous la direction de Isabelle Coste-Villena.

Soutenue le 23-09-2014

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (PTA) Protozooses Transmises par l'Alimentation (cryptosporidiose, giardose et toxoplasmose) : mode de contamination et pathogénie) PROTAL (laboratoire) .

Le président du jury était Ermanno Candolfi.

Le jury était composé de Isabelle Coste-Villena, Georges Bellon.

Les rapporteurs étaient Hervé Pelloux.


  • Résumé

    Toxoplasma gondii est un parasite protozoaire intracellulaire obligatoire appartenant à la famille des Apicomplexa. Chez les protozoaires, les protéases possèdent des rôles clés au niveau du cycle parasitaire, et sont ainsi considérées comme des facteurs de virulence. Chez T. gondii, les métallopeptidases pourraient être impliquées dans la traversée des différentes barrières biologiques. A l'heure actuelle, seules cinq métallopeptidases de T. gondii ont été décrites : une aminopeptidase N, deux toxolysines, une leucine aminopeptidase et une FtsH1 peptidase. Lors de l'étude de l'influence de l'invasion de monocytes humains par T. gondii sur le profil d'expression des métalloprotéases matricielles monocytaires, nous avons mis en évidence une protéase parasitaire présentant à la fois des propriétés gélatino- et élastinolytique.Le but de ce travail est de caractériser, purifier et identifier cette gélatinase de T. gondii.Dans un premier temps, nous avons caractérisé la gélatinase d'environ 100 kDa sécrétée par T. gondii comme étant une MMP-9 like (métallo-endopeptidase à zinc) mais ne possédant pas le même processus d'activation que les MMPs humaines.Dans un deuxième temps, après purification partielle par une série de chromatographie chélatrice de zinc, nous avons identifié par spectrométrie de masse la gélatinase comme étant la TGME49_227948 annotée dans ToxoDB. Cette protéase présente les domaines protéiques d'une métalloprotéase à zinc de la sous-famille M16C, et est proche au niveau de sa structure 3D de la chaine A de la 2FGE présente chez Arabidopsis Thaliana. Afin de confirmer l'annotation de ToxoDB, nous avons séquencé l'extrémité 5' de l'ARNm de cette protéase. Cependant, nos résultats expérimentaux ne sont pas en concordance avec l'annotation prédite dans la base de données ToxoDB.La séquence en acides aminés de cette protéase, nous a permis de synthétiser deux anticorps polyclonaux spécifiques afin de mettre en évidence deux formes de 140 kDa et 100 kDa et donc d'émettre l'hypothèse que cette protéase pourrait être clivée afin d'être activée. De plus, cette métalloprotéase a été détectée par western blot dans le cytosol des parasites mais elle est aussi secrétée dans le milieu conditionné. Par immunolocalisation, la protéase est présente au sein du parasite, au niveau du cytosol sans localisation préférentielle dans un organite particulier.Dans ce travail, nous avons montré que la gélatinase parasitaire sécrétée par T. gondii pourrait dégrader des composés de la matrice extracellulaire, d'où son rôle potentiel dans le mécanisme de traversée des barrières biologiques.

  • Titre traduit

    Identification and caracterization of metalloprateases from Toxoplasma gondii


  • Résumé

    Toxoplasma gondii is an intracellular protozoan parasite which belongs to the Apicomplexa phylum. In protozoans, proteases have key roles in the parasitic cycle. They thereby are considered as virulence factors. In T. gondii, metallopeptidases may be involved in the crossing of biological barriers. Currently, only five metallopeptidases from T. gondii are described: an aminopeptidase N, two toxolysins, one leucine aminopeptidase and one FtsH1 peptidase. During the study of the influence of human monocytes invasion by T. gondii on the monocytic matrix metalloproteases expression profile, we brought out a parasitic protease showing gelatino- and elastinolytic properties.The aim of this study is to characterize, purify and identify this gelatinase from T. gondii.First we characterized the 100 kDa-gelatinase secreted by T. gondii as an MMP-9-like (zinc metalloendopeptidase) but its activation process is different from human MMPs.Then, after the partial purification by a series of zinc-chelate chromatographies, we identified by mass spectrometry the gelatinase as the TGME49_227948 annotated in ToxoDB. This protease has M16C subfamily zinc-metalloprotease protein domains and is close to the 3D structure of the A chain of the 2FGE in Arabidopsis thaliana. In order to confirm the ToxoDB annotation, we sequenced the 5' end of the mRNA of this protease. Nevertheless our experimental results are not in the line with the predicted annotation in ToxoDB database.The amino acids sequence of this protease allowed us to synthesize two specific polyclonal antibodies in order to highlight two forms, 140 kDa and 100 kDa, and to emit the hypothesis that this protease could be cleaved to be activated. Moreover this metalloprotease was detected by Western Blot in the cytosol of the parasites but it can also be secreted in the conditioned medium. By immulocalization, the protease is present in the cytosol of the parasite without any preferential localization in a particular organelle.In this study, we showed that the parasitic gelatinase secreted by T. gondii could degrade extracellular matrix compounds, which could explain its potential role in the mechanism involved in the crossing of biological barriers.


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