Projet ANR-10-BLAN-1315 – APImiR : Interference de Toxoplasma et Plasmodium avec les microARNs de la cellule hote et developpement parasitaire
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Microbiologie, immunologie, infectiosité (Blanc SVSE 3)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Mohamed-ali HAKIMI (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES)
Partenaires : Laboratoire Adaptation et Pathogénie des Micro-Organismes; Biologie à Grande Échelle; Institut Pasteur
Montant : 500000.0 euros
Durée : 42 mois
Résumé : Interference de Toxoplasma et Plasmodium avec les microARNs de la cellule hote et developpement parasitaireAPImiR propose d’étudier comment deux parasites pathogènes de l’Homme, Toxoplasma et Plasmodium, interfèrent avec la voie du RNA silencing en modulant le profil d’expression des microARNs de leur cellule hôte. Notre hypothèse de travail, étayée par de nombreux résultats préliminaires, est que ces parasites utilisent les microARNs comme des interrupteurs pour moduler à leur profit et ce, de manière rapide, le protéome de leur cellule hôte ; par exemple en diminuant la réponse inflammatoire.
Analyse du microRNome de la cellule hôte infectée avec Toxoplasma ou Plasmodium bergheiL'embranchement des Apicomplexa reunit de nombreux parasites animaux et humains; comme ceux du genre Plasmodium, agents pathogenes de la malaria et Toxoplasma gondii. T. gondii provoque des avortements et est à l’origine d’infections chroniques et silencieuses, en particulier cerebrales, qui sont une menace permanente pour l’hote dans les cas d’immunosuppression. Ces parasites ont developpe des fonctions biologiques nouvelles pour subsister dans le compartiment cellulaire de leur hote. Or, si les alterations de la cellule hote par ces parasites ont ete intensivement etudiees au niveau cellulaire, les mecanismes moleculaires restent encore inconnus, a l’exception de quelque-uns impliques dans l’invasion. Des etudes montrent clairement que T. gondii et P. berghei agissent sur l’expression genique de leur cellule hote en induisant des changements profonds des voies metaboliques ou en interferant avec la reponse immune et l’apoptose. Le projet a été conçu pour i) identifier de manière exhaustive les microARNs dont l’expression est altérée par chacun des parasites, ii) découvrir les voies métaboliques impliquées (via les gène cibles des microARNs), iii) analyser l’impact de la surexpression ou de la suppression de ces microARNs sur le développement intracellulaire de nos parasites et enfin iv) identifier les effecteurs parasitaires interférant avec la machinerie de RNA silencing.
Selection des microARNs de la cellule hôte impliqués dans l'infection et évaluation de leur implication dans le developpement parasitaireSi les microARNs contribuent à la réponse immune anti-virale, leur rôle dans les infections parasitaires commencent juste à être révélé. Les résultats préliminaires de l’équipe 1 montrent en effet que 10% des microARNs de la cellule hôte sont altérés post-infection par une souche virulente de Toxoplasma. Des résultats similaires indiquent que Cryptosporidium, un autre parasite Apicomplexa, interfère avec les voies de silencing de la cellule hôte au bénéfice du pathogène (Zhou R et al. PloS pathogens, 2009). Dérégulez un seul microARN et c’est l’expression de centaines de protéines cibles différentes qui est potentiellement modifiée! Nous proposons dans le projet d’approfondir nos connaissances sur comment le parasite prend littéralement en otage la machinerie d’ARN interférence de sa cellule hôte pour probablement favoriser son développement intracellulaire, voire à échapper au système immunitaire. Ce projet intègre l’étude en parallèle des parasites Toxoplasma (équipe 1) et Plasmodium (équipe 3), deux parasites du même phylum mais présentant des pouvoirs pathogènes chez l’homme très différents.
Résumé de la soumission : L'embranchement des Apicomplexa reunit de nombreux parasites animaux et humains; comme ceux du genre Plasmodium, agents pathogenes de la malaria et Toxoplasma gondii. T. gondii provoque des avortements et est à l’origine d’infections chroniques et silencieuses, en particulier cerebrales, qui sont une menace permanente pour l’hote dans les cas d’immunosuppression. Ces parasites ont developpe des fonctions biologiques nouvelles pour subsister dans le compartiment cellulaire de leur hote. Or, si les alterations de la cellule hote par ces parasites ont ete intensivement etudiees au niveau cellulaire, les mecanismes moleculaires restent encore inconnus, a l’exception de quelque-uns impliques dans l’invasion. Des etudes montrent clairement que T. gondii et P. berghei agissent sur l’expression genique de leur cellule hote en induisant des changements profonds des voies metaboliques ou en interferant avec la reponse immune et l’apoptose.L’ARN interference est un mecanisme opere par de petites molecules d’ARN (microARNs…) qui inhibent l’expression de genes tant au niveau transcriptionnel que post-transcriptionnel via des interactions sequence-specifiques. Chez les plantes et les invertebres, plusieurs études montrent qu’un des rôles biologiques de l’ARN interference est la defense antivirale. On s’est en effet aperçu qu’une fraction parfois tres importante des microARNs de cellules infectees par certains virus est en fait constituee de microARNs produits à partir de transcrits viraux. Il est enfin tres probable que les patrons cellulaires de microARNs de l’hote jouent un rôle non negligeable dans le tropisme tissulaire de certains virus de vertebres. De plus, le role de l’ARN interference dans la defense des plantes face a leurs agresseurs ne semble pas restreint aux seuls virus. Ainsi, il a recemment ete démontre que ce processus contribue a la defense contre differents types de bacteries phytopathogenes.Les resultats preliminaires de l’equipe 1 suggèrent pour la premiere fois que Toxoplasma est capable d’alterer l’expression des microARNs de sa cellule hote (10% des microARNs sont altérés post-infection). Nous corroborons les observations publiees recemment qui montrent que Cryptosporidium module aussi le profil des microARNs de sa cellule hote post-infection. Apparemment, les microARNs dont l’expression est alteree sont differents d’un parasite a l’autre, voire different de ceux affectes par une induction au LPS. Il semble que Plasmodium n’agit pas sur les profils de microARNs dans les stades sanguins. Reste à (re)évaluer l’impact du parasite sur leur expression dans les stades hépatocytaires. Nous proposons dans ce projet de mieux comprendre la signification biologique de l’alteration des profils de microARNs par T. gondii, voire par les sporozoites de P. berghei dans les hepatocytes. Ce projet repose sur de solide résultats préliminaires chez T. gondii qui montrent que le parasite est capable dans les premieres minutes de l’invasion de prendre le controle de la machinerie d’ARN interference en charge de la maturation des microARNs. Notre projet consiste a cartographier les alterations des microARNs post-infection, d’identifier des microARNs candidats et leurs genes cibles, puis d’analyser leur implication dans le developpement parasitaire (comme pro-parasite, anti-parasite ou neutre). L’observation qu’il faille un parasite vivant pour obtenir de tels effets est logique si l’on incrimine l’injection d’effecteurs dans le cytosol de la cellule parasitée. Aussi, nous proposons ici de rechercher les effecteurs parasitaires et de caracteriser leur mode d’action. Nous avons la conviction que ce projet permettra de mieux apprehender comment nos parasites installent dans leur cellule hote un environnement favorable a leur developpement, voire echappent dans l’organisme qu’ils infectent a la reponse immune.
Résultats : Les resultats preliminaires de l’equipe 1 suggèrent pour la premiere fois que Toxoplasma est capable d’alterer l’expression des microARNs de sa cellule hote (10% des microARNs sont altérés post-infection). Nous corroborons les observations publiees recemment qui montrent que Cryptosporidium module aussi le profil des microARNs de sa cellule hote post-infection. Apparemment, les microARNs dont l’expression est alteree sont differents d’un parasite a l’autre, voire different de ceux affectes par une induction au LPS. Il semble que Plasmodium n’agit pas sur les profils de microARNs dans les stades sanguins. Reste à (re)évaluer l’impact du parasite sur leur expression dans les stades hépatocytaires. Nous proposons dans ce projet de mieux comprendre la signification biologique de l’alteration des profils de microARNs par T. gondii, voire par les sporozoites de P. berghei dans les hepatocytes. Ce projet repose sur de solide résultats préliminaires chez T. gondii qui montrent que le parasite est capable dans les premieres minutes de l’invasion de prendre le controle de la machinerie d’ARN interference en charge de la maturation des microARNs.
Perspectives : Notre projet consiste a cartographier les alterations des microARNs post-infection, d’identifier des microARNs candidats et leurs genes cibles, puis d’analyser leur implication dans le developpement parasitaire (comme pro-parasite, anti-parasite ou neutre). L’observation qu’il faille un parasite vivant pour obtenir de tels effets est logique si l’on incrimine l’injection d’effecteurs dans le cytosol de la cellule parasitée. Aussi, nous proposons ici de rechercher les effecteurs parasitaires et de caracteriser leur mode d’action. Nous avons la conviction que ce projet permettra de mieux apprehender comment nos parasites installent dans leur cellule hote un environnement favorable a leur developpement, voire echappent dans l’organisme qu’ils infectent a la reponse immune.
Publications et brevets : Hakimi MA, Cannella D. Apicomplexan parasites and subversion of the host cell microRNA pathway. Trends Parasitol. 2011 Nov;27(11):481-6.