TgREMIND est essentiel pour la biogénèse des organites sécrétoires de Toxoplasma gondii et pour l'infection de l'hôte - I2BC Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Toxoplasma TgREMIND is essential for secretory organelle biogenesis and host infection

TgREMIND est essentiel pour la biogénèse des organites sécrétoires de Toxoplasma gondii et pour l'infection de l'hôte

Résumé

Toxoplasma gondii is a member of Apicomplexa phylum, which is charaterzied by the presence of three parasite’s specific secretory organelles named micronemes, rhoptries and dense granules. While some Apicomplexa parasites can infect either only animals or humans cells, Toxoplasma gondii infects both animals and humans to induce toxoplasmosis. Like other Apicomplexa parasites such as Plasmodium SP, Cryptosporidium SP..., the virulence and intracellular survival of T. gondii depend on the MICs, ROPs/RONs and GRAs proteins that are the virulence factors contained in micronemes, rhoptries and dense granules respectively. The trafficking of this factors for the biogenesis of the parasite organelles as well as their secretion during invasion depend on other essential factors such as TgVPS35 and TgSORT which are partners of each other and which allowed to identify TgREMIND (T. gondii REgulator of Membrane Interacting Domain) which is the project of my thesis. The goal of this thesis is to elucidate the biological functions of the TgREMIND protein in intracellular trafficking and biogenesis of specific secretory organelles in T. gondii. We first showed by bioinformatics that TgREMIND has a N-terminus F-BAR domain known to bind membranes by inducing vesicle formation and a novel C-terminus domain that we named REMIND for Regulator of Membrane Interacting Domain. We subsequently showed by Lipid Overlay assay that TgREMIND binds several phosphatidylinositol phosphate (PIP2 species). These data confirm the predicted interaction of TgREMIND with the membrane. We also identified by GST-pull down TgREMIND partners, such as some trafficking factors like TgVPS35, TgSORT, SECs etc..., some lipid factors as START domaining containing protein and phosphatidylinositol kinases, and dense granules proteins and rhoptries proteins, which are in the majority of all partners. Moreover, by testing the anti-TgREMIND antibody on wild type parasites, we first identified by confocal microscopy the signal of TgREMIND which is localized as punctated siganls in the cytoplasm of the parasites and includes the golgi and post-golgi compartments, endosomal and at the apical end where rhoptries are located. Then we determined by western blot, TgREMIND native size that is about 140 kDa. Moreover, we created an inducible knock-out mutant of TgREMIND and showed that in the absence of TgREMIND protein, there are morphological changes of the rhoptries, disappearance of dense granules and inhibition of the secretion of these organelles. This severely affected the motility of the parasites resulting in their inability to invade mammalian cells to cause the infection. These defects were restored by complementation of the TgREMIND mutants. We thus conclude that TgREMIND protein is probably involved in the formation of membrane vesicules that are required for the biogenesis of the specific secretory organelles of T. gondii. The second part of my thesis focused on the TgSTART protein, lipid partner of TgREMIND. We have characterized TgSTART from transgenic parasites and the Knockdown mutant of the TgSTART gene tagged with the HA epitope.
Toxoplasma gondii est membre des parasites Apicomplexa qui sont caractérisés non seulement par un développement intracellulaire obligatoire, mais aussi par trois organites sécrétoires spécifiques à savoir les micronèmes, rhoptries et les granules denses. Pendant que certains parasites Apicomplexa sont capables d’infecter soit uniquement les animaux ou les humains, Toxoplasma gondii infecte à la fois les animaux et les humains en causant la toxoplasmose. Tout comme les autres parasites Apicomplexa (Plasmodium SP, Cryptosporidium SP…) la virulence et la survie intracellulaire de T. gondii dépendent des facteurs de virulence MICs, ROPs/RONs et GRAs que renferment respectivement les micronèmes, les rhoptries et les granules denses. Le trafic des facteurs pour la biogénèse des organites du parasite ainsi que leur sécrétion lors de l’invasion dépendent d’autres facteurs indispensables dont TgVPS35 et TgSORT qui sont partenaires l’une de l’autre et qui ont permis d’identifier TgREMIND (T. gondii REgulator of Membrane Interacting Domain) qui a fait l’objet de ma thèse. Le but principal de cette thèse était d’élucider les fonctions biologiques de la protéine TgREMIND dans le trafic intracellulaire et la biogénèse des organites sécrétoires spécifiques chez T. gondii. Nous avons dans un premier temps montré par bio-informatique que TgREMIND possède un premier domaine F-BAR connu pour fixer les membranes en induisant la formation de vésicules et un second domaine original de fonctions inconnues que nous avons appelé REMIND (Regulator of Membrane Interacting Domain). Ce domaine a donc donné le nom de la protéine entière TgREMIND. Nous avons montré par la suite grâce aux tests de Lipid Overlay que TgREMIND fixe plusieurs phosphoinositols (PIP2) confirmant ainsi l’interaction prédite de TgREMIND avec la membrane. Nous avons aussi identifié par GST-pull down les partenaires de TgREMIND, comme certains facteurs du trafic (TgVPS35, TgSORT, SECs etc…), certains facteurs lipidiques (START domaining containing protein et des phosphatidylinositols kinases) et des protéines des granules denses et celles des rhoptries qui sont majoritaires de toutes les partenaires. Par ailleurs, en testant l’anticorps anti TgREMIND sur les parasites sauvages, nous avons d’abord identifié en microscopie confocale le signal de TgREMIND qui est un signal ponctiforme cytoplasmique dans différents compartiments subcellulaires y compris les compartiments golgiens et post-golgiens, endosomal et à l’extrémité apical du parasite donc à proximité des rhoptries. Nous avons déterminé par western blots que la taille native est d’environ 140 kDa de TgREMIND. Ensuite, nous avons créé un mutant knock-out inductible de TgREMIND à partir duquel nous avons montré qu’en absence de TgREMIND chez le mutant, qu’il y a des changements morphologiques des rhoptries, disparition des granules denses et absence de la sécrétion de leur contenu. Cela a affecté sévèrement la motilité des parasites, ce qui a pour conséquence une incapacité sévère des parasites à envahir les cellules de mammifères pour provoquer une infection toxoplasmique. Les différents défauts ont été corrigés par complémentation du mutant TgREMIND. Nous avons ainsi conclu que la protéine TgREMIND est probablement impliquée dans la formation de la membrane vésiculaire requise pour la biogenèse des organites sécrétoires spécifiques de T. gondii. La deuxième partie de ma thèse était portée sur la protéine TgSTART, partenaire lipidique de TgREMIND. Nous avons caractérisé TgSTART à partir des parasites transgéniques et du mutant Knockdown du gène TgSTART taggués avec l’épitope HA.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04072013 , version 1 (17-04-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04072013 , version 1

Citer

Rodrigue Houngue. TgREMIND est essentiel pour la biogénèse des organites sécrétoires de Toxoplasma gondii et pour l'infection de l'hôte. Biologie cellulaire. Université Paris-Saclay; Université d'Abomey-Calavi (Bénin), 2023. Français. ⟨NNT : 2023UPASL029⟩. ⟨tel-04072013⟩
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