Lors de mes travaux de thèse je me suis intéressée à l’invasion des hépatocytes par Plasmodium. Bien que certains récepteurs cellulaires mis en jeu aient déjà été identifiés tels que CD81 et SR-B1, les facteurs parasitaires restaient à identifier. J’ai testé différents facteurs parasitaires grâce à un protocole de test d’invasion de cellules HepG2 et HepG2/CD81 par des parasites complémentés avec différentes protéines. Suite à l’identification de la protéine P36 comme déterminant du choix de la voie d’entrée dans les hépatocytes, j’ai étudié les déterminants structuraux de cette protéine nécessaires à la détermination de la voie d’entrée. Pour cela j’ai complémenté des parasites délétés pour P36 avec des protéines chimériques exprimant les domaines d’un parasite utilisant à la fois les récepteurs CD81 et SR-B1 et des domaines d’un parasites ne pouvant utiliser que la voie CD81. J’ai identifié le second domaine à 6 cystéine de P36 comme déterminant du choix de la voie d’invasion. Afin d’étudier les interactions de P36 avec d’éventuels récepteurs cellulaires, j’ai produit cette protéine en système bactérien. Les protéines ont été utilisées pour réaliser des tests d’interactions (ELISA et SPR) avec des récepteurs d’intérêt : CD81, SR-B1, CD36, LIMPII et EphA2 qui n’ont malheureusement pas permis d’identifier le ligand de P36. Des anticorps sont également en cours de production, dans le but d’une part de tester s’ils sont capables de bloquer l’invasion des hépatocytes par Plasmodium et d’autre part de localiser la protéine chez le parasite. Enfin, j’ai étudié les polymorphismes des protéines P36 de parasites infectant l’homme. / During my thesis, I was interested in the study of the hepatocyte invasion by Plasmodium. Several cellular receptors are involved, such as CD81 and SRB1, but the parasitic factors required were unknown until now. I tested different parasitic factors thanks to an invasion test of HepG2 or HepG2/CD81 cells with parasites complemented with different proteins. Following the identification of the 6 cystein protein P36 as a determinants of the entry pathway, I studied the structural determinants of this protein which are involved in the hepatocytes’ entry pathway. To this end, I complemented parasites knock-out for P36 with chimeric proteins constituted of domains of a parasite using both CD81 and SRB1, and domains from a parasite using only CD81. I showed that the second 6 cystein domain of P36 is decisive in the entry pathway choice.In order to study the P36 interactions with potential cellular receptors, I developed a production protocol of this protein in bacteria. I used the recombinant protein to test the interactions (ELISA and SPR) with potential receptors: CD81, SRB1, CD36, LIMP2, Epha2. Unfortunately, no interaction has been detected. Antibodies are in production, in order to test whether they are capable to block the hepatocyte invasion by Plasmodium. They will also be used to localize the protein in the parasite. In the end, I studied the polymorphisms of P36 in human parasites.

L'infection des hépatocytes par les sporozoïtes constitue une première étape obligatoire du cycle de Plasmodium chez l'hôte vertébré. Les mécanismes impliqués dans l'invasion des hépatocytes restent mal caractérisés. Nous avons découvert que CD81, une protéine transmembranaire appartenant à la famille des tétraspanines, est nécessaire à l'infection des hépatocytes par les sporozoïtes de Plasmodium falciparum, de Plasmodium yoelii, et dans certains cas de Plasmodium berghei. L'expression de CD81 suffit à rendre les cellules hépatocytaires HepG2 sensibles à l'infection par les sporozoïtes de P. yoelii mais pas P. falciparum, suggérant l'intervention d'autres molécules pour ce parasite. Une caractéristique majeure des tétraspanines est leur capacité de s'associer entre elles et avec d'autres molécules de surface pour former des microdomaines membranaires distincts des radeaux lipidiques classiques (« rafts »). Nos résultats montrent que le cholestérol membranaire contribue non seulement à la localisation de CD81 dans les microdomaines enrichis en tétraspanines mais aussi à l'infection par les sporozoïtes de Plasmodium lorsqu'elle implique une voie dépendante de CD81. Nous n'avons pas pu mettre en évidence d'interaction directe entre CD81 et les sporozoïtes, ce qui suggère que CD81 pourrait ne pas jouer un rôle de récepteur pour le parasite mais intervenir de manière indirecte. EWI-F et EWI-2, deux protéines transmembranaires associées à CD81 dans les hépatocytes, ne sont pas directement impliquées dans l'infection par les sporozoïtes. Au contraire, EWI-F a un effet inhibiteur sur l'infection, peut-être lié à une réorganisation des microdomaines à tétraspanines ou à une compétition avec un autre partenaire de CD81. Une autre molécule associée à CD81 pourrait donc jouer un rôle essentiel dans l'infection par les sporozoïtes, éventuellement comme récepteur, mais sa nature reste à déterminer.

L'épigénétique joue un rôle majeur dans le développement érythrocytaire de Plasmodium falciparum, tels que variation antigénique, pathogenèse, différenciation sexuée. Jusqu'à présent, ces éléments n'ont jamais été décrits chez les sporozoïtes. Pour caractériser la régulation épigénétique au niveau des sporozoïtes de P. falciparum, nous avons étudié les principaux régulateurs épigénétiques PfHP1 (P. falciparum hétérochromatine Protein 1) ainsi que PfSET6 et PfSET7 (méthyltransférases histone lysine). J'ai établi une cartographie génomique des marques épigénétiques répressives associées à l'hétérochromatine, et actives associées à l'euchromatine. J'ai identifié un nouveau mécanisme stade-spécifique de contrôle de l'expression génique, qui réprimés plusieurs gènes codant pour des protéines exportées. Ce mécanisme repose sur une expansion d'hétérochromatine. De plus, je démontre qu'un membre de la famille des gènes var, qui code pour le facteur de virulence PfEMP1 des stades sanguins, est exprimé à la surface des sporozoïtes. Cette localisation contraste avec les stades sanguins, où PfEMP1 est transporté à la surface des érythrocytes et participe à cytoadhérence. L'ensemble de ces résultats ouvre de nouvelles questions biologiques: quels sont les facteurs qui régulent la formation d'hétérochromatine chez les sporozoïtes? Quelle est la fonction de PfEMP1 sur la surface d'un sporozoïte? Mes conclusions indiquent un rôle putatif de PfEMP1 lors de la migration des sporozoïtes. En outre, l'expression, à la surface du sporozoïte, d'un antigène polymorphique et spécifique de souche pourrait expliquer la réponse immunitaire souche-spécifique, induite par les sporozoïtes atténués. / Epigenetic mechanisms control key processes during Plasmodium falciparum blood stage development such as antigenic variation, malaria pathogenesis and sexual commitment. However, the epigenetic landscape has not been reported for the sporozoites stage. To characterize epigenetic regulation in sporozoites, we tested the major epigenetic regulators P. falciparum Heterochromatin Protein 1 (PfHP1) and the histone lysine methyltransferases (PfSET6 and PfSET7) in P. falciparum sporozoites. I obtained a reliable genome-wide occupancy data for repressive heterochromatin and active euchromatin marks. Notably, I discovered an unprecedented stage specific mechanism of silencing, which represses several hundreds of genes, encoding parasite surface exported proteins. This is based on an expansion of facultative heterochromatin boundaries in sporozoites. Moreover, I demonstrate that a single member of the polymorphic var gene family, encoding the blood stage virulence factor PfEMP1, is expressed at the surface of sporozoites. This is in contrast to blood stages where PfEMP1 is transported to the erythrocyte surface participating in cytoadhesion. Overall, my findings rise new biological questions including what are the factors that regulate heterochromatin boundaries and what is the function of a virulence-associated surface antigen in sporozoites stage. My findings point to a putative function of this adhesion molecule in sporozoites migration. Moreover, the expression of a highly polymporphic and strain-specific antigen on the surface of sporozoites might provide a molecular explanation for the strain-specific protective immune response induced by attenuated sporozoites.