LES PROTEINES RESA DE

PLASMODIUM FALCIPARUM

Dr Rémy Durand

Atelier Paludisme, IPM Avril 2008

Le paludisme

• Première maladie parasitaire mondiale

• 40% de la population mondiale exposée

• 500 millions de cas cliniques annuels (R. Snow, Nature

2005)

• 2 millions de morts (en Afrique, 1 enfant sur 20 avant

l’âge de 5 ans)

• Nombreux porteurs asymptomatiques ou pauci-

symptomatiques en zone de forte endémie

Paludisme d’importation en France

• Environ 5000 cas/an

– 1/4 enfants

– 60% migrants africains

• P. falciparum : 85%

• Pas de prévention ou inadéquate

• Mortalité : 10 à 20 cas /an

Structure générale des

apicomplexes

Le mérozoïte de P. falciparum

Stades érythrocytaires (d’après Silamut et al.,

Am J Pathol 1999)

Invasion de l’hématie

Cinétique de sécrétion

Jonction parasite/hématie

Formation de la vacuole parasitophore

Cycle intra érythrocytaire

Export des protéines de P. falciparum

Protéines à motif Pexel(A : structure typique; B : structure de PfEMP1)

Le motif Pexel

Structure des protubérances

(knobs)

Adhésion à la cellule endothéliale

Adhésion des hématies parasitées aux cellules

endothéliales et formation de rosettes

Formation de rosette

La fièvre au cours de l’accès

palustre

• Accès fébrile : élévation de la température

corporelle.

• Réponse au stress causé par différents agents

pathogènes (bactéries, virus, parasites, levures...)

• Présente au cours de maladies auto-immunes et de

nombreuses autres pathologies dont les cancers.

La fièvre au cours de l’accès

palustre

• Symptôme le plus fréquent, généralement

bénin.

• Accès fébrile consécutif à la rupture des

schizontes matures : libération de toxines

(hémozoïnes +++).

• Activation des monocytes par les toxines :

libération de TNF alpha.

Relation cycle-manifestations cliniques

OMS

primoinfestation

37°c

8 20 J/an

Τ

Cliniquement muette

Modifications de l’hématie

parasitée

• Pendant l’invasion, insertion de protéines

du parasite dans la membrane de l’hématie.

• Au cours de la maturation du parasite, envoi

de protéines parasitaires dans le cytoplasme

et vers la membrane de l’hématie.

Remodelage de la membrane de

l’hématie par P. falciparum

• Perte de la forme normale discoïde de l’hématie, réduction de la déformabilité (augmentation de la rigidité membranaire).

• Augmentation de la perméabilité membranaire (ions et autres molécules).

• Acquisition de petites protubérances (knobs), augmentation de l’adhésion aux surfaces endothéliales.

Hématie parasitée par P. falciparum

• Environ 400 protéines de P. falciparumpotentiellement exportées dans l’hématies:

– 225 protéines de virulence

– 160 protéines de remodelage

Pei et al. Blood 2007

Hématie parasitée par P. falciparum

• Seulement 5 protéines bien étudiées:

– PfEMP1 (P. falciparum Erythrocyte Membrane Protein1)

– PfEMP3

– KAHRP (Knob-Associated Histidine-Rich Protein)

– MESA (Mature parasite-infected Erythrocyte Surface Antigen

– RESA (Ring parasite-infected Erythrocyte Surface Antigen)

Les protéines RESA.

Resa1 (Pf 155)

• Proteine de 155 kDA, codée par un gène à 2 exons du chromosome 1.

• Présence de 2 blocs de répétitions (très immunogènes) : répétitions 5’ et répétitions 3’.

• Entre les blocs de répétitions:

– 70 acides aminés avec homologie protéines chaperones DnaJ.

– domaine de liaison à la spectrine

• Du côté N-terminal:

– domaine analogue à la Bande 3

– motif PEXEL

– signal hydrophobe

Localisation de la protéine RESA

HRP1

Fonction antigénique des

protéines RESA

Rôle de la protéine RESA1

• RESA1 produite au stade mature du parasite et stockée dans les granules denses.

• Après l’invasion, libération dans la vacuole parasitophore, passage dans le cytosol de l’hématie, phosphorylation et localisation sous la membrane de l’hématie.

• RESA1 détectable jusqu’à 18 à 24 h après l’invasion, puis disparaît progressivement.

• Rôle de RESA1 au niveau du cytosquelette de l’hématie parasitée.

Le cytosquelette

Le réseau de spectrine

• Tétramère α2β2 prédominant dans la cellule.

• Brin flexible de 200 nm de large composéd’une succession d’unités répétées.

• Association d’une chaîne de spectrine α et d’une chaîne de spectrine β: hétéro dimère.

• Association de 2 hétéro dimères: formation d’un tétramère.

Le cytosquelette de l’hématie

Le cytosquelette de l’hématie

Schéma du cytosquelette

Rôle de RESA1 dans la

stabilisation de la spectrine

Le cytosquelette de l’hématie

Rôle de RESA1

• Augmentation de la stabilité mécanique de la membrane de

l’hématie parasitée.

• Inhibition de la formation de vésicules induites par la

chaleur.

• Augmentation de la résistance à une nouvelle invasion de

l’hématie parasitée.

Pei et al. Blood 2007.

Rôle de RESA1

• Protection de l’hématie parasitée des effets de la température (41°C, 50 °C) par comparaison avec des hématies saines ou infectées par des parasites RESA1 délétés.

• Augmentation éventuelle (à confirmer) de l’adhésion des hématies parasitées au CD36 en condition de flux (des molécules accessoires non exposées à la surface de l’hématie peuvent moduler les propriétés d’adhésion).

Diez Silva et al. Molecular Microbiology 2005.

Effet de RESA1 sur la déformabilité de

l’hématie parasitée

• RESA1 réduit la déformabilité des hématies hôtes

essentiellement aux stades jeunes du parasite (anneau).

• Augmentation de la stabilité mécanique et osmotique de la

membrane de l’hématie parasitée (anneau).

• L’effet est plus prononcé aux températures fébriles.

Mills et al. PNAS 2007

Formation de vésicules

41°C

Libération desmérozoites

37 °C

Parasitémie après 72 h

0 h

6h

24 h 48 h 72 hRings

Exposition des hématies parasitées au stadeanneau à des températures « fébriles »: inhibition

de la croissance des parasitesresa-KO

0

10

20

30

40

50

FUP/CB A3F8 RESAKO A3F8 revertant

37°C 50°C

FUP/CB

resa1-KO

% inhibition (sur 1 cycle)

L’expression de RESA est corrélée à laprotection contre la fragmentationspontanées des hématies à 50°C,température de transition thermiqueassociée à la dénaturation irréversiblede la spectrine

Diez-Silva et al; Molecular Microbiology 2005