Etat des connaissances concernant le motif PEXEL

Pour modifier sa cellule hôte, le parasite P. falciparum exporte plus de 5 % de son protéome vers cette cellule [89]. Or ce parasite se développe et vit dans une vacuole parasitophore à l’intérieur même de l’érythrocyte se séparant ainsi du cytosol de sa cellule hôte par deux barrières

membranaires, sa propre membrane cytoplasmique et la membrane de la vacuole parasitophore. La membrane de la vacuole parasitophore (MVP) constitue une barrière qui protège le parasite des protéines de son hôte. Les interactions entre le parasite et son hôte passent obligatoirement à travers cette membrane [90] et les protéines exportées par le parasite doivent donc traverser cette membrane. Le motif d’export conservé PEXEL [43] a permis de prédire plus de 300 protéines comme appartenant à l’exportome [86] ou le sécrétome [91] du parasite. Une étude récente a montré, par des expériences de « knockout » des gènes codant pour des protéines à motif PEXEL, qu’environ 25 % des produits de ces gènes sont des protéines essentielles pour le développement in vitro et une partie d’entre elles joue un rôle probable dans l’absorption des nutriments et l’échange de solutés [65]. Cependant, le mécanisme par lequel ces protéines sont exportées reste peu connu et suscite beaucoup d’interrogations et d’intérêt puisqu’il est totalement propre au genre Plasmodium et il peut révéler des cibles thérapeutiques contre le paludisme [92].

Les études de ce mécanisme d’export ont montré que le motif PEXEL est clivé par une protéase non caractérisée et est probablement acétylé à postériori [45]. Ce clivage se produit vraisemblablement dans le réticulum endoplasmique avant l’export [44,45]. Boddey et coll. ont effectué une étude de modèle de protéines contenant un motif PEXEL en mutant les trois acides aminés conservés de ce motif [45]. Les résultats montrent que les résidus R et L du motif sont indispensables pour l’export des protéines tandis que lorsque le résidu Q/E/D est muté, la protéine est partiellement exportée. De plus, ils ont suggéré que l’acétylation des protéines clivées est probablement un processus commun et qu’elle n’est pas suffisante ni indispensable pour qu’une protéine soit correctement exportés. Les auteurs indiquent cependant que des lacunes persistent sur la compréhension de ce mécanisme d’export. Leurs conclusions concernant le rôle joué par l’acétylation dans l’export sont mitigées bien qu’ils aient démontré qu’un clivage après la leucine est systématique pour les protéines exportées.

Un des modèles suggérés pour l’export repose sur trois signaux (en ce qui concerne les protéines membranaires) situés dans les séquences des protéines exportées. Un peptide signal N-terminal nécessaire pour l’entrée dans la voie sécrétoire du réticulum endoplasmique (RE), une séquence HCT pour le passage à travers la membrane parasitophore, et enfin, pour les protéines membranaires, un domaine transmembranaire pour leur translocation à la membrane des vésicules de Maurer. Ceci est suggéré par les données de Przyborski et coll. grâce à des expériences de mutations dirigées, de délétions ménagées de séquences et de traitement à la bréfeldine A [87]. La bréfeldine A est connue pour inhiber la sécrétion à travers le réticulum endoplasmique et le traitement des parasites transgéniques avec la bréfeldine A a conduit à l’ablation de l’export et à la rétention des protéines marquées avec la GFP (« Green Fluorescent protein ») dans le réticulum endoplasmique. La délétion de la séquence HCT conduit à l’export de la protéine vers la vacuole parasitophore mais pas au-delà, suggérant un peptide signal permettant l’export à travers la membrane plasmique du parasite comme dans une voie sécrétoire RE/Golgi classique. La mutation du résidu R du motif PEXEL a conduit à la rétention des protéines chimères dans le cytosol du parasite. La mutation du résidu Q/E/D a conduit à la rétention de la chimère dans la vacuole parasitophore. Ce dernier phénotype est aussi observé par d’autre équipes [43,86] mais aucune explication n’est proposée.

Lingelbach et Przyborski ont revu les différents mécanismes suggérés pour l’export des protéines [93]. Un des mécanismes proposés suggère la présence d’un complexe protéique dans la

membrane de la vacuole parasitophore qui sert de translocon putative pour l’export des protéines à travers cette membrane. L’équipe de Crabb a repris cette hypothèse et a proposé le modèle illustré par la figure 3. Ce modèle repose sur la présence de ce translocon appelé PTEX (« Plasmodium Translocon of EXported proteins ») [92]. Ce complexe protéique PTEX a été partiellement caractérisé par Bullen et coll. [94] mais sa fonction de translocon reste putative.

Figure 3 : Schéma de modèles proposés pour l’export de protéines à motif PEXEL dans les érythrocytes infectés par P. falciparum. A) Les protéines parasitaires à motif PEXEL sont maturées dans le réticulum endoplasmique (RE) et migrent ensuite à la membrane plasmique dans des vésicules. Une fois dans la vacuole parasitophore, ces protéines sont probablement dépliées et extrudées à travers un pore traversant la membrane de la vacuole parasitophore (MVP) vers le cytosol de l’érythrocyte via le translocon du complexe PTEX. Ce schéma montre la disposition putative des 5 protéines connues du complexe PTEX. Du coté érythrocytaire de la MVP, l’export est probablement effectué par les protéines chaperons de l’érythrocyte. B et C) Trois modèles sont proposés pour expliquer les stades intermédiaires de l’export des protéines du RE vers le PTEX ; ces modèles sont : code bar, chaperon et régional. Dans les deux premiers modèles, les protéines à motifs PEXEL (bleue) quittent le RE/Golgi dans des vésicules accompagnées de protéines non exportées (vertes) et sont déposées dans la vacuole. Dans le modèle code bar, seulement quelques acides aminés N-terminaux sont nécessaires pour la reconnaissance par le PTEX et la translocation vers le cytosol de l’érythrocyte. Dans le modèle chaperon, la reconnaissance par le PTEX s’effectue grâce à une protéine chaperon (cyan) attachée à la protéine à motif PEXEL. Dans le modèle régional, les protéines à motif PEXEL sont triées dans le RE/Golgi et emballées dans des vésicules spécialisées qui transportent et libèrent ces protéines dans des compartiments spécialisés du complexe PTEX qui les exportent vers le cytosol de l’érythrocyte. MRE = Membrane du RE, MPP = Membrane Plasmique du Parasite, MPE = Membrane Plasmique de l’Erythrocyte. Adaptée de [92].

Transport de protéines

Vacuole

Chaperons de

l’hôte _{l’érythrocyte}^{Cytosol de}

Erythrocyte Cytoplasme du parasite noyau Régional Chaperon Code bar MRE MPP MVP MPE Régional Chaperon Code bar noyau A ^B C