Étude de la voie des métacaspases, une étape vers la compréhension de l’apoptose de Plasmodium falciparum

Place of the metacaspase pathway in Plasmodium falciparum apoptosis

• Auteur / Autrice : Benoît Meslin
• Direction : Stéphane Picot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Parasitologie
• Date : Soutenance le 22/07/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Fasel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evelyne Goillot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Fasel, Hilary Hurd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Caspases

Résistance aux médicaments

Paludisme

Plasmodium falciparum

Apoptose

Mots clés libres

Metacaspase

Apoptose

Plasmodium

Falciparum

Caspase

CARD

Metacaspase

Apoptosis

Plasmodium

Falciparum

Caspase

CARD

Résumé

Plasmodium falciparum est un protozoaire parasite responsable du paludisme causant la mort d’environ un million de personnes par an. La résistance médicamenteuse du parasite augmente la pathogénicité de cette maladie. Il est question ici d’explorer les mécanismes moléculaires impliqués dans la mort cellulaire programmée (apoptose) du parasite en présence de chloroquine (CQ) et de tester l’hypothèse qu’une résistance à la CQ peut s’expliquer en partie par une défaillance de ce mécanisme de mort. Dans un premier temps l’étude des marqueurs de l’apoptose (TUNEL, JC1, formes pyknotiques) montre qu’une souche sensible de parasite (3D7) à la CQ peut subir une apoptose en présence de CQ alors qu’une souche résistante (7G8) présente un défaut d’apoptose. Dans un deuxième temps nous montrons que la protéine PfMCA1 (P. falciparum métacaspase 1) présente une structure et une maturation protéolytique proche de celui des caspases faisant de cette protéine un candidat potentiellement impliqué dans l’apoptose du parasite. Dans un troisième temps nous montrons que l’expression du domaine catalytique de PfMCA1 dans la levure induit une mort cellulaire et un retard de croissance de la levure. Nous montrons également que PfMCA1 présente une activité enzymatique de type arginase alors que les effets induit par sa surexpression peuvent être inhibés par l’ajout d’un inhibiteur de protéases spécifiques des aspartates. Ces résultats suggèrent que PfMCA1 pourrait agir comme une protéine initiatrice induisant l’action d’une protéase effectrice spécifique des aspartates conduisant à la mort cellulaire. Cette hypothèse testée chez la levure reste à confirmée chez P. falciparum

Plasmodium falciparum is a protozoan parasite responsible for malaria causing one million deaths per year. Drug resistance of the parasite increases the pathogenicity of this disease. In this thesis, it is question to explore the molecular pathway involved in programmed cell death (apoptosis) of the parasite in the presence of chloroquine (CQ) and to test the hypothesis that CQ resistance could be partly explained by a failure of such a mechanism. In a first step, we showed that a sensitive clone (3D7) exhibited the classical hallmarks of apoptosis (DNA fragmentation, mitochondrial depolarization) under a CQ pressure while a resistance clone failed to undergo apoptosis. In a second step we show that the protein PfMCA1 (P. falciparum metacaspase 1) has a structure and a processing similar to the well known caspases which are the key effectors of apoptosis for higher eukaryotic cells. In a third step we show that expression of the catalytic domain of PfMCA1 in yeast induces cell death and growth retardation of yeast. We show that PfMCA1 presented an arginine-specific protease activity while the effects induced by its overexpression were inhibited by an aspartate-specific protease inhibitor (z-VAD-fmk). These results suggest that PfMCA1 might act as an initiator protein inducing an aspartate-specific protease effector leading to cell death. This hypothesis tested in yeast remains to be confirmed in P. falciparum