Le rôle des enzymes PLA2 dans l'absorption du cytosol par les cellules hôtes et la croissance au stade sanguin de Plasmodium falciparum

par Matthias Paulus Wagner

Thèse de doctorat en Infectiologie ()

Sous la direction de Chetan Chitnis.

Thèses en préparation à l'Université Paris Cité , dans le cadre de ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité .


  • Résumé

    Au cours de son développement intraérythrocytaire, le parasite Plasmodium falciparum absorbe une grande partie du cytosol de ses globules rouges hôtes (GR) dans un processus endocytaire appelé absorption du cytosol par la cellule hôte (host cell cytosol uptake, HCCU). Le cytosol de la cellule hôte internalisée est transporté vers la vacuole digéstive (food vacuole, FV) du parasite, où des protéines telles que l'hémoglobine sont digérees pour fournir des nutriments à la croissance du parasite. En plus de l'hémoglobine, le cytosol de l'hôte RBC contient des enzymes protectrices antioxydantes telles que la peroxireductase 6 (PRDX6), dont il a été démontré qu'elle répare les dommages causés par l'oxydation des lipides membranaires. Ici, nous identifions l'importance d'une enzyme hôte RBC phospholipase A2 (PLA2) qui est absorbée par le parasite pendant l'HCCU. Le traitement des parasites avec plusieurs inhibiteurs de PLA2 a bloqué la croissance du parasite et la progression de l'anneau en schizonte. Notamment, l'inhibiteur de PLA2, Darapladib, a augmenté l'oxydation globale des lipides, perturbé le transport vésiculaire des vésicules contenant le cytosol de la cellule hôte (host cell cytosol-containing vesicles, HcV) vers le FV et conduit à une accumulation de HcV à l'intérieur du cytosol du parasite. Le darapladib cible le PRDX6 humain et inhibe son activité PLA2. hPRDX6 a été localisé dans les HcV par microscopie électronique. Le prétraitement des globules rouges avec l'inhibiteur de PLA2 de liaison covalente méthoxy arachidonyl fluorophosphonate (MAFP) a permis l'invasion des anneaux, mais a empêché la progression des parasites au stade schizonte, soulignant l'importance de les enzymes PLA2 de l'hôte RBC pour la croissance intraérythrocytaire des parasites. La résistance à l'artémisinine (ART), un antipaludique, est liée à une réduction du HCCU aux premiers stades de l'anneau. Le co-traitement des parasites résistants au ART avec la dihydroartémisinine et le darapladib a montré un effet de synergie et réduit de manière significative la survie des parasites, vraisemblablement en augmentant les niveaux de stress oxydatif. Ainsi, les enzymes RBC PLA2 hôtes sont des candidats-cibles médicamenteux intéressants et pourraient aider à surmonter la résistance émergente des parasites aux thérapies à base d'artémisinine.

  • Titre traduit

    The role of PLA2 enzymes in host cell cytosol uptake and blood stage growth of Plasmodium falciparum


  • Résumé

    Plasmodium falciparum internalises host red blood cell (RBC) cytosol during its intraerythrocytic development in an endocytic process called host cell cytosol uptake (HCCU). Internalised host cell cytosol is transported to the parasite's food vacuole (FV), where proteins such as hemoglobin are digested to provide nutrients for parasite growth. In addition to hemoglobin, the host RBC cytosol contains antioxidant protective enzymes which have been shown to detoxify reactive oxygen species (ROS) and repair membrane lipid oxidation damage. Here, we demonstrate that the host RBC enzyme peroxiredoxin 6 (PRDX6), which has both peroxiredoxin and phospholipase A2 (PLA2) activity, is taken up by the parasite during HCCU and plays an essential role in blood stage progression. Treatment of parasites with PLA2 inhibitors blocked parasite growth and ring to schizont progression. Notably, the PLA2 inhibitor Darapladib increased overall lipid oxidation, disrupted vesicular transport of host cell cytosol-containing vesicles (HcV) to the FV and led to accumulation of HcVs inside the parasite cytosol. Darapladib was found to target human PRDX6 and inhibited its PLA2 activity. hPRDX6 was localised in HcVs by electron microscopy. Pre-treatment of RBCs with the covalently binding PLA2 inhibitor methoxy arachidonyl fluorophosphonate (MAFP) allowed successful invasion of rings, but precluded progression of invaded parasites to schizont stage underlining the importance of host RBC PLA2 for intraerythrocytic parasite growth. Resistance against the state-of-the-art antimalarial drug Artemisinin (ART) is linked to reduced HCCU in early ring stages. Co-treatment of ART-resistant parasites with Dihydroartemisinin and Darapladib showed a synergistic effect and reduced parasite survival significantly, presumably by raising oxidative stress levels. Taken together, PRDX6 is a completely novel host-based antimalarial drug target candidate which is not essential for the host. Identification of a pharmacologically improved PRDX6 inhibitor could open up a new approach to develop antimalarial drugs that target host enzymes, which may preclude development of drug resistance. Furthermore, selective inhibition of host PRDX6 could help overcome emerging parasite resistance against Artemisinin-based therapies.