Projet ANR-10-INTB-1301 – PARACTIN : Impact of actin and actin-related proteins in parasitic human infections
Programme : Blanc international - Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Microbiologie, immunologie, infectiosité (Blanc Inter SVSE 3)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Madame NANCY GUILLEN (INSTITUT PASTEUR)
Partenaires : Institut Pasteur; Institut Pasteur
Montant : 306022.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : L’actine: une arme pour vaincre des maladies infectieuses parasitaires affectant l’homme.PARACTIN pose la question essentielle de savoir comment l'actine (et les protéines qui lui sont associées) est impliquée et régule la pathogenèse chez Plasmodium falciparum (l’agent du paludisme) et chez Entamoeba histolytica (l’agent de l’amibiase).
Analyse moléculaire et cellulaire des rôles de l'actine dans le devenir des maladies parasitairesNotre motivation est (i) de déterminer le rôle de l'actine (nucléaire et cytoplasmique) dans l'organisation de chromosomes, la régulation de l'expression génétique et l'organisation des microfilaments pendant l'entrée des parasites dans les cellules ou les tissus vivants et (ii) de proposer des retombées cliniques à nos recherches fondamentales à travers l'identification de nouvelles molécules capables d'entraver les activités de l’actine.
Une approche multidisciplinaire pour la découverte de mécanismes de régulation du processus infectieux parasitaire.Le projet est implémenté par un consortium comprenant des laboratoires de France et du Mexique. Notre recherche est développée par une analyse détaillée de protéines faisant partie de complexes formés autour de l’actine et en accord d’une part avec leur spectre de masse ; et d’autre part avec leurs propriétés physicochimiques. Les parasites sont examinés vivants en utilisant la microscopie à rayon-laser qui permet de visualiser à chaque instant les changements dynamiques du cytosquelette sous-membranaire enrichi en actine ou le cytosquelette nucléaire participant à l'organisation de la chromatine. Un criblage en informatique de molécules présentant une affinité pour l’actine devra nous conduire à découvrir de nouveaux traitements antiparasitaires.
Résumé de la soumission : Les groupes participant à ce projet s’intéressent à la régulation de l'expression génétique et au rôle du cytosquelette sous-tendant le processus pathogène des parasites Plasmodium falciparum, (agent du paludisme) et Entamoeba histolytica (agent de l'amibiase). Ces deux maladies infectieuses affectent les êtres humains et sont présentes à l’état endémique au Mexique. Le paludisme se manifeste par 300-500 millions de cas dans le monde avec 1,5-2 millions de décès (essentiellement des enfants) chaque année, faisant de cette maladie une des plus meurtrières. Après le paludisme, l'amibiase est la maladie engendrée par un protozoaire la plus létale, avec 50 millions de cas de dysenterie et 100.000 décès chaque année. Les caractéristiques invasives de ces parasites sont représentées par trois activités majeures : leur mobilité, leur adhérence aux cellules ou aux tissus, et leurs activités toxiques et lytiques. Au plan cellulaire, nos résultats précédents ont démontré l'existence d'un cytosquelette riche en actine, responsable du processus pathogène chez E. histolytica. Récemment, nous avons découvert un rôle inattendu de l'actine chez P. falciparum : cette protéine s'accumule à la région périnucléaire et se localise précisément au niveau de la région de l’hétérochromatine où les gènes responsables de la variation antigénique (impliqués dans le processus pathogène) sont transloqués pour être exprimés. A différence des autres organismes eucaryotes, une seule forme d'actine existe aux stades infectieux de ces parasites. Les propriétés uniques de leur cytosquelette et les différences structurales de leur actine ont ouvert des perspectives inédites pour proposer des outils nouveaux, et des molécules capables de bloquer le cycle de vie de ces microbes sans affecter la survie des humains.Sur ces bases, ce programme est focalisé sur l'actine des parasites, composant majeur de leur cytosquelette. Comparée à l'actine des humains, cette protéine présente des changements structuraux dans son domaine amino-terminal. Le projet pose la question essentielle de savoir comment l'actine (et les protéines qui lui sont associées) est impliquée et régule la pathogenèse chez P. falciparum et E. histolytica. Notre motivation est (i) de déterminer le rôle de l'actine (nucléaire et cytoplasmique) dans l'organisation de l’hétérochromatine, la régulation de l'expression génétique et l'organisation des microfilaments pendant l'entrée des parasites dans les cellules ou les tissus, et (ii) de proposer des retombées cliniques à nos recherches fondamentales à travers l'identification de nouvelles molécules capables d'entraver les activités de l’actine. Le projet est implémenté par un consortium comprenant des laboratoires de France et du Mexique. Nous souhaitons un bénéfice mutuel pour les deux communautés et les deux pays avec un réseau dans lequel chaque membre ajoute son expertise internationale pour aboutir à une recherche multidisciplinaire. Nous escomptons apporter des avancées dans l'imagerie de cellules vivantes, dans les études d'épigénétique, et dans le criblage de l'actine (grâce à la modélisation bioinformatique). Ce projet est la première analyse des rôles de l'actine dans le devenir des maladies parasitaires. Il devra nous apporter une nouvelle compréhension des processus pathogènes dûs à des parasites et nous permettra d'utiliser cette information pour générer de nouvelles approches pour le blocage de la dissémination de ces microbes.
Résultats : Le premier résultat marquant du projet est d’avoir isolé et étudié des complexes protéiques formés autour de l’actine. Soit ceux qui sont représentatifs de divers compartiments subcellulaires (cytosquelette, cytoplasme, noyaux) soit ceux qui sont formés avec des fragments de chromatine. Par des approches de génie génétique et de biologie cellulaire, nous étudions le rôle de protéines identifiées, et de complexes formés, dans la capacité des parasites à envahir les cellules et tissus humains et dans l’expression de gènes importants pour la survie de ces microbes vis-à-vis de la réponse immunitaire. Par modélisation structurale, nous avons défini les régions dans l’actine parasitaire qui devront êtres reconnues par les produits regroupés dans la Chimiothèque Nationale (CNRS) afin d'entamer un criblage moléculaire.
Perspectives : L'importance de la morbidité et de la mortalité engendrées par Entamoeba histolytica et la mortalité due à Plasmodium falciparum renforce les besoins de développer des stratégies de contrôle des maladies que ces microbes produisent chez l’homme. Un objectif innovant est de proposer de nouvelles méthodes de prévention, des tests de diagnostic efficaces et peu coûteux et des approches prophylactiques. A l'issue de ce projet, nous escomptons proposer de nouvelles pistes dans ces domaines à travers une meilleure compréhension de l'activité de l'actine et du cytosquelette dans le processus pathogène.
Publications et brevets : En 18 mois de projet, nous avons publié trois articles dans des revues d’impact international (Cell Host and Microbes, Parasitology and Molecular Biochemical Parasitology). Une thèse de doctorat a été soutenue et deux réunions du consortium PARACTIN (France-Mexique) ont été conduites