Role of phosphoinositides bis-phosphates in the filamentous growth of the pathogenic fungus Candida albicans

par Aurélia Vernay

Thèse de doctorat en Interactions moléculaires et cellulaires

Sous la direction de Robert Arkowitz.

Soutenue en 2012

à Nice .

mots clés

• Candida albicans -- Thèses et écrits académiques
• Polarité (biologie) -- Thèses et écrits académiques
• Lipides des membranes -- Thèses et écrits académiques
• Morphogenèse -- Thèses et écrits académiques
• Phospho-inositides -- Thèses et écrits académiques

Titre traduit

Rôle des phosphoinositides bis-phosphates dans la croissance filamenteuse de la levure pathogène Candida albicans

Résumé

Candida albicans, champignon présent naturellement dans le tractus intestinal, peut provoquer des infections superficielles ou des infections systémiques. La transition entre une forme bourgeonnante et une forme filamenteuse est un facteur clé de sa virulence. Chez les mammifères, les phosphoinositides phosphates, en particulier PIP2 et PIP3, sont critiques pour ce type de croissance polarisée. Chez les levures, l’absence de PIP3 et de la kinase nécessaire pour sa synthèse, suggère que PIP2 joue un rôle clé pour ce changement de morphologie. Le but de ma recherche est d’élucider le rôle de PIP2 dans la morphogenèse et la virulence de C. Albicans. J’ai ainsi généré des mutants réprimant l’expression de la PI-4-kinase Stt4p et la PI(4)P-5-kinase Mss4p afin de réduire in vivo le niveau de PI(4)P et PI(4,5)P2 respectivement. Grâce à l’optimisation d’un rapporteur fluorescent permettant la visualisation in vivo des PI(4,5)P2, j’ai observé une distribution fortement asymétrique dans les cellules bourgeonnantes. Cette asymétrie est encore plus marquée dans les cellules filamenteuses, formant un gradient prononcé et concomitant avec l’émergence du filament. Le cytosquelette d’actine et un taux spécifique de PI(4)P sont critiques pour cette asymétrie. De plus, ce gradient est généré entre autre par la PI(4)P-5-kinase, fortement enrichie à l’extrémité du filament ainsi qu’une diffusion lente des PI(4,5)P2 dans la membrane plasmique. Ainsi, mes résultats montrent que V est nécessaire pour le passage de la forme bourgeonnante à la forme filamenteuse de C. Albicans et suggèrent que l’asymétrie de ces lipides est critique pour ce changement de morphologie.

Résumé

Candida albicans is natural commensal however its overgrowth results in either benign mucosal infections or severe systemic infections with immuno-compromised hosts. Its ability to switch from yeast to a filamentous form, a high polarized growth, is critical for pathogenicity. Phosphoinositide phosphates play critical roles in cell shape and cell polarization in most eukaryotes, yet little is known about their roles in yeast polarized growth. In addition, the absence of PIP3 and the kinase necessary for its synthesis in fungi, raises the possibility that the PIP2, and more precisely PI(4,5)P2, might play an important role in C. Albicans polarized growth. Hence, my thesis project consisted of elucidating the requirements and roles of PI(4,5)P2 in C. Albicans yeast-to-hyphal transition. In this purpose, J have generated strains in which the level of the PI-4-kinase Stt4p and PI(4)P-5-kinase Mss4p is repressed in order to in vivo reduce PI(4)P and PI(4,5)P2 levels respectively. Using a fluorescent lipid associated reporter, I have observed a striking PI(4,5)P2 asymmetry in budding cells and a steep gradient which occurs concomitant with emergence f the filament. Sufficient PI(4)P synthesis and an intact actin cytoskeleton are necessary for this steep PI(4,5)P2 gradient. This gradient is generated and maintained by the filament tip-localized PI(4)P-5-kinase Mss4p as well as the slow membrane diffusion of PI(4,5)P2. My results indicate that a gradient of PI(4,5)P2, generated in part by the sole filament tip PI(4,5)P2 localized PI(4)P-5-kinase Mss4p and the slow diffusion of PI(4,5)P2 in the plasma membrane, is crucial for the yeast to filamentous growth transition.