Mode de vie de T gondii et dynamique membranaire

• L’invasion de T. gondii dans la cellule hôte

Le succès intracellulaire des parasites Apicomplexa repose sur l’efficacité et la rapidité de leur processus d’invasion de la cellule hôte (moins de 20 secondes). Contrairement aux autres protozoaires, les Apicomplexa ne possèdent ni flagelle, ni cil, n’effectuent pas de mouvement amiboïde. Ils font pourtant preuve d’une très grande mobilité. Le mode de locomotion basé sur l’actine parasitaire, est différent de celui de nombreux pathogènes et il est indépendant du calcium extracellulaire. Le processus de glissement du parasite ou gliding de Toxoplasma n’entraîne pas de déformations du parasite, contrairement aux amibes et aux cellules de vertébrés qui émettent des lamellipodes et/ou des pseudopodes au cours de leur déplacement. Le gliding permet au toxoplasme de se rendre jusqu’à la membrane de la cellule hôte. Il pénètre alors dans la cellule hôte selon un processus différent de l’endocytose ou de la phagocytose qui sont utilisées par les virus, les bactéries ou par Trypanosoma (Antoine et al., 1998 ; Finlay et Cossart, 1997 ; Sibley et Andrews, 2000) : aidé par ses protéines de surface et par la sécrétion calcium-dépendante des protéines de micronèmes, le parasite utilise son moteur d’acto-myosine pour pénétrer dans la cellule hôte. Ce processus d’invasion active, différent de l’invasion induite par les bactéries, se déroule avec une apparente passivité de la cellule hôte : aucun renflement de la membrane, aucune réorganisation des microfilaments d’actine et aucune phosphorylation des tyrosines cellulaires ne sont en effet observés (Morisaki et al., 1995). L’invasion coïncide avec la formation de la VP via la sécrétion des protéines de rhoptries (Sibley, 2003 ; Dubremetz 2007 ;Lebrun et al., 2007) (Figure 28).

• La division intracellulaire de T. gondii

A l’intérieur de la cellule hôte, le parasite perd toute mobilité et commence à se multiplier par endodyogénie (Figure 37). Ce mode de division constitue une particularité de Toxoplasma puisque la grande majorité des parasites Apicomplexa se multiplient par schizogonie. L’endodyogénie permet la formation, à l’intérieur de chaque parasite, de deux cellules filles, à la suite d’une fission binaire après une simple réplication des chromosomes suivie d’une mitose et d’un bourgeonnement parasitaire. La division parasitaire implique un remodelage membranaire avec une intense production de lipides membranaires, une fission synchronisée des organites dupliqués comme la mitochondrie et l’apicoplaste, une duplication orchestrée des compartiments membranaires connectés au système endomembranaire. L’endodyogénie débute depuis le pôle apical. L’appareil de Golgi est le premier organite à se diviser par fission médiane. Il forme alors deux complexes au dessus du noyau (Dubey et al., 1998). La portion antérieure de l’IMC et les microtubules sub-pelliculaires apparaissent dans les cellules filles sous la forme de dômes, au dessus du noyau (Dubey et al., 1998). Ce

processus met en jeu la protéine TgMORN1 qui forme un anneau à la base du conoïde dupliqué et qui s’associe avec les microtubules subpelliculaire (Figure 37) (Gubbels et al 2006, Hu et al. 2006). Cet anneau sert d’echaffaudage pour la mise en place des membranes de l’IMC des futures cellules filles au fur et à mesure de l’allongement des microtubules et de l’IMC qui vont englober l’ensemble des organites néoformés. En fin de division, l’anneau protéique deviendra l’anneau polaire postérieur de chaque cellule fille, celui-la même qui permet la jonction des protéines du cytosquelette.

La récente découverte de cet echaffaudage protéique soulève la question de l’arrivée et de la mise en place des lipides pour l’allongement de l’IMC en interaction avec la protéine TgMORN1. Il a été suggéré que MORN permettrait les liaisons protéines-protéines ou protéines-phospholipides, notamment chez les plantes où MORN1 s’associe à la PIPK (PI-4P 5-kinase) (Ma et al. 2004) et durant la biogenèse du flagelle des spermatozoïdes (Ju et Huang 2004, Satouh et al. 2005). Gubbels et al. (2006) ont émis l’hypothèse que MORN1 pourrait jouer un rôle en tant que protéine linker entre des sous-domaines de l’IMC et le cytosquelette.

1

2

CR

Figure 37 : Division asexuée par endodyogénie de T. gondii. (1) La formation d’un noyau (N) courbe

s’accompagne de l’apparition sous la forme de dômes, des deux complexes membranaires internes (IMC) associés aux microtubules sous-pelliculaires des cellules filles (DC1 et DC2). Les cellules filles se développent entourées de leurs propres microtubules sous-pelliculaires et de leur propre IMC. APR, anneau polaire apical ; C, conoïde ; R, rhoptries ; M, micronèmes ; PM, membrane plasmique ; PPR, anneau polaire postérieur ; CR, corps résiduel (d’après Delbac et al. 2001). (2) TgMORN1 au cours de l’endyogénie. MORN1 est en vert, la tubuline et les centrosomes en rouge, l’IMC en bleu foncé sur le coté du parasite et le noyau en bleu clair. (A) le centrocône (structure associant centrosomes, microtubules et MORN1) persiste pendant l’interphase. (B) le centrosome se divise et permet la mise en place du fuseau mitotique. (C) La division a lieu et les anneaux apical et postérieur permettent la mise en place des cellules filles. (D) Pendant le bourgeonnement des cellules filles, les microtubules sub-pelliculaires poussent l’anneau de MORN1 vers le bas et les microtubules du fuseau

poussent le centrocone vers le haut (les mouvements des microtubules sont montrés par des flèches rouges et la constriction de MORN1 en vert). (E) Représentation schématique du centrocône, (C) centrosome, (CC) centrocône, (MT) microtubules du fuseau, (NE) enveloppe nucléaire, (K) kinetochores. (F) Modèle de structure fonctionnelle de l’anneau de MORN1 au cours de l’endodyogénie (d’après Gubbels et al. 2006).

La division de l’apicoplaste est concomittante de celle du noyau ; elle est aussi médiée par le fuseau mitotique. Les cellules filles s’accroissent jusqu’à atteindre la taille de la cellule mère. L’IMC de la cellule mère disparaît et sa membrane plasmique deviendrait celle des cellules filles. Cette hypothèse n’est étayée que par des observations mais aucune étude ne précise si la membrane plasmique des cellules filles fait également intervenir une synthèse de novo de lipides, ce qui est pourtant probable. La multiplication des parasites s’accompagne de la formation d’un corps résiduel issu du reste de la membrane plasmique de la cellule mère (Figure 37, 1). Ce corps résiduel relie la partie postérieure des tachyzoïtes dans la VP (Sibley, 2003).

Les souches virulentes se multiplient plus rapidement in vitro que les souches non virulentes (Marioka et Ohtomo, 1995) mais tous les parasites d’une même vacuole se divisent de manière synchrone. Au fur et à mesure des cycles d’endodyogénie, le volume occupé par la vacuole parasitophore s’accroît. Après six à huit cycles d’endodyogénie, 64 à 256 tachyzoïtes vont sortir de la cellule hôte et sont capables d’infecter les cellules environnantes. La perméabilité de la membrane de la VP augmente avec le développement des parasites, entraînant une hausse de la concentration calcique vacuolaire. Cette augmentation rapide et transitoire du calcium intra-vacuolaire suit une déplétion du taux de potassium de la cellule hôte qui accompagne la rupture de la membrane plasmique de l’hôte. L’augmentation du taux de calcium intravacuolaire s’accompagne d’une activation transitoire des NTPases vacuolaires et provoque l’induction de la sortie de la VP par le parasite. Juste avant la rupture de la membrane de la VP, les parasites alors immobiles s’activent, étendent leur conoïde et sont libérés de la cellule. La reprise des mouvements parasitaires semble liée aux variations de la teneur en calcium intracellulaire. Le parasite traverse d’abord la MVP via une jonction mobile différente de celle permettant l’entrée du parasite (jonction toujours formée des protéines RON mais dépourvue de la protéine AMA1). Le parasite traverse ensuite successivement le cytoplasme puis la membrane plasmique de la cellule-hôte, provoquant des dégâts irrémédiables au niveau de la membrane cellulaire (Sibley, 2003).

En présence d’une réponse immunitaire, les tachyzoïtes se différencient en bradyzoïtes et s’enkystent. La modification de la structure de la VP conduit à la formation de la paroi du kyste (Weiss et Kim, 2000).

B. Etat des connaissances sur la composition lipidique des