La maladie du sommeil ou trypanosomiase africaine humaine fait partie des maladies tropicales négligées sévissant en Afrique sub-saharienne. Elle est causée par le parasite mono-flagellé, Trypanosoma brucei, véhiculé par la mouche tsé-tsé (Glossina spp.). Le flagelle de ce parasite prend naissance au niveau du corps basal et émerge de la cellule en traversant une structure appelée poche flagellaire (FP). Cette poche est formée par l’invagination de la membrane plasmique autour de la base proximale du flagelle. Elle est essentielle à la survie du parasite, car elle constitue l’unique site d’endo- et d’exocytose de la cellule. Cette structure est maintenue autour du flagelle via un constituant du cytosquelette appelé, collier de la poche flagellaire (FPC). Ce collier décrit une structure en anneau ou en fer-à-cheval à la zone de sortie du flagelle. Le premier composant identifié au niveau du FPC est une protéine appelée BILBO1. BILBO1 est essentielle et nécessaire à la biogenèse du FPC et de la FP. Une analyse protéomique et un crible en double-hybride réalisé contre une banque génomique de T. brucei ont permis d’identifier plusieurs partenaires potentiels de BILBO1. Nous avons pu identifier et caractériser de nouvelles protéines du FPC, localisées comme BILBO1 dans une structure en anneau. Nous avons étudié leur fonction chez le parasite, en caractérisant les effets de la surexpression de ces protéines ou de leur ARN interférence sur la croissance et la morphologie cellulaire. / The Human African Trypanosomiasis is a Sub-Saharan Neglected Tropical Disease, caused by Trypanosoma brucei, a mono-flagellate protozoan transmitted by the tsetse fly (Glossina spp.). The T. brucei flagellum originates from a cytoplasmic basal body then grows, to emerge from the cell, by traversing an unusual and essential structure called the Flagellar Pocket (FP). This pocket is an invagination of the pellicular membrane at the base of the flagellum. The FP is essential for the survival of the parasite, because it is the unique site for endo- and exocytosis. The Flagellar Pocket Collar (FPC) is a cytoskeletal component of the FP, and is located at the neck of the FP where it maintains a ring/horseshoe structure at the exit site of the flagellum. The FPC contains numerous uncharacterised proteins, including the first protein identified as FPC component - BILBO1. BILBO1 is essential and required for FPC and FP biogenesis. A proteomic analysis and a private two-hybrid genomic screen experiment on T. brucei have revealed a number of potential BILBO1 partners. We found several proteins localize to the FPC like BILBO1 in a ring-like structure. We characterise these new FPC proteins and their function in the parasite. We have characterised the effects of the GFP fusion protein over-expression and RNAi on cell growth and morphology in T. brucei.

Le parasite Trypanosoma brucei est retrouvé en Afrique sub-Saharienne et est responsable de la maladie du sommeil chez l’homme et de la Nagana chez les animaux. Il cause de graves problèmes sanitaires et économiques car il affecte le bétail. La vaccination est impossible à cause de la variation antigénique. Les traitements actuels sont difficiles à mettre en place avec des effets secondaires importants. Il est donc urgent de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques afin de développer de nouveaux médicaments. T. brucei possède un flagelle unique qui émerge de la cellule par une structure appelée la poche flagellaire (FP). Cette FP est une invagination de la membrane plasmique. Elle est nécessaire à la survie du parasite car c’est le seul site d’endo- et d’exocytose. Au cou de la FP on trouve le collier de la poche flagellaire (FPC) en forme d’anneau. Le FPC est composé de nombreuses protéines dont BILBO1 qui est nécessaire à la biogenèse de la FP et du FPC. De nombreux partenaires de BILBO1 ont été identifiés. Dans cette thèse, je caractérise deux d’entre eux : FPC5, une kinésine putative et FPC9, une synaptotagmine putative. J’ai pu montrer que FPC5 est localisée aux corps basaux mais aussi au FPC. Cette protéine n’est pas essentielle à la survie des parasites bien que des phénotypes de croissance et de ségrégation de la FP apparaissent après induction de l’ARNi. Nous ne sommes pas parvenus à prouver sa fonctionnalité, cependant j’ai pu montrer que son domaine moteur est capable de lier les microtubules. FPC9 est trouvée au niveau de la zone de transition du flagelle. L’ARNi contre cette protéine n’étant pas effectif, nous ne pouvons pas conclure quant à sa fonction dans la cellule. / Trypanosoma brucei is a parasite found in sub-Saharan Africa and is responsible for sleeping sickness in humans and Nagana in animals. It is the source of serious health and economic problems because it kills livestock. Vaccination is not possible because of antigenic variation and current treatments are difficult to implement or have toxic side effects. For these reasons it is urgent to find new therapeutic targets in order to develop effective treatments. T. brucei has a single copy flagellum that emerges from the cytoplasm through a unique structure called the Flagellar Pocket (FP). This pocket is an invagination of the pellicular membrane and because it is the sole site of endo- and exocytosis, it is essential for parasite survival. At the neck of the FP there is a cytoskeletal structure: the Flagellar Pocket Collar (FPC) that forms a “ring” around the flagellum. The FPC consists of numerous proteins, including the first to be identified - BILBO1, which is necessary for FP and FPC biogenesis. A number of potential BILBO1 partners were identified. In this thesis I characterize two of these proteins: FPC5, a putative kinesin and FPC9, a putative synaptotagmin. I show that FPC5 localizes mainly in the basal body area, but also at the FPC. This protein is not essential for parasite survival although reduced FP segregation and growth phenotypes appear after RNAi induction. We are not able to prove its functionality, however I could show its motor domain is able to bind microtubules. FPC9 is found in the transition zone of the flagellum. However RNAi knockdown against this protein was not efficient, so we are currently unable to define a function for this protein.

Les parasites de la classe des Kinetoplastidae, comprenant notamment les trypanosomes et les leishmanies, sont responsables pour plusieurs maladies d’importance socio-économique et de santé publique. La maladie du sommeil, la maladie de Chagas et la leishmaniose, classées comme maladies tropicales négligées (NTD) par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et la Surra, reportée par l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture, des Nations Unies (FAO). La Trypanosomiase Animale Africain sub-saharienne entraîne la mort de 3 millions bovins par an accompagné d'une perte annuelle de l'économie de 4,5 milliards de dollars américains. La leishmaniose cutanée, une maladie zoonose, présente 1,5 millions de nouveaux cas chaque année.Trypanosoma brucei (T. brucei) est un ancien eucaryote, utilisé comme organisme modèle dans le laboratoire pour l’étude des cils et des flagelles. Le remodelage du cytosquelette des trypanosomes est essentiel pour la morphologie cellulaire, le positionnement et la division des organites. L’étude des protéines essentielles du cytosquelette permet de mieux comprendre les processus cellulaires. Ces protéines pourraient également constituer des cibles potentielles pour des traitements thérapeutiques. Les trypanosomes échappent au système immunitaire de l’hôte en modifiant périodiquement les antigènes de présent à leur surface. En effet ces antigènes de surface sont endocytés, ainsi que les anticorps de l’hôte qui y sont attachés, au niveau d’une structure appelée la poche flagellaire (FP). TbBILBO1 est une protéine structurelle du collier de la poche flagellaire (FPC), essentielle à la biogenèse du FPC et à la survie du parasite. En raison du rôle majeur de la protéine TbBILBO1 dans le parasite, des partenaires de TbBILBO1 ont été recherchés.Dans ce travail, j’ai pu caractériser une nouvelle protéine essentielle du cytoskelette, la protéine FPC6, partenaire de TbBILBO1, qui se situe au niveau du complexe FPC/Complexe du Hook de T. brucei. L’ARN interférence de FPC6 conduit à une mort rapide des formes sanguines des trypanosomes, accompagnée d’un blocage de l’endocytose. Ensuite, j’ai produit un nanobody (Nb48), dirigé contre TbBILBO1, dans le système d’expression bactérien. Je l’ai également exprimé dans les lignées de trypanosomes. Le Nb48 reconnait TbBILBO1 sur les trypanosomes fixés par immunofluorescence et dans les extraits totaux de protéines dénaturées. L’analyse par résonance plasmonique de surface (SPR) a confirmé une haute affinité du Nb48 pour TbBILBO1. L’expression de Nb48 dans le parasite T. brucei en tant qu’intrabody demontrant que ce nanobody pouvait être exprimé de manière fonctionnelle, capable de reconnaitre spécifiquement sa cible protéique, TbBILBO1, intra-cellulaire et de bloquer sa fonction conduit à un effet trypanocide rapide. Ces études ouvrant ainsi la voie pour de nouvelles utilisations potentielles thérapeutiques dans le traitement des trypanosomiases. / Kinetoplastid parasites, including trypanosomes and leishmania, are responsible for several diseases of socio-economic and public health importance worldwide. These include the Neglected Tropical Diseases: Sleeping Sickness, Chagas disease and Leishmaniasis, as classified by the World Health Organisation (WHO) and the global wasting disease of animals, Surra, as reported by the Food and Agricultural Organisation of the United Nations (FAO). Animal African Trypanosomiais (AAT) causes the death of 3 million cattle per year in sub-Saharan Africa, with an annual loss of 4.5 billion US dollars to the African economy. Cutaneaous leishmaniasis is a zoonotic disease, with 1.5 million new cases reported globally each year.Trypanosoma brucei is an ancient, early diverging eukaryote, used as a model organism in the laboratory for studying eukaryotic cilia and flagella. Remodelling of the trypanosome cytoskeleton is essential for cell morphology, organelle positioning and division. Study of essential proteins of the cytoskeleton provides insight into intracellular processes and could provide potential targets for therapeutic interventions. Trypanosomes evade the host immune system by periodically changing their external surface coat, which is endocytosed, along with any attached host antibodies, via a structure called the flagellar pocket. TbBILBO1 is a structural protein of the Flagellar Pocket Collar (FPC) that is essential for FPC biogenesis and parasite survival. Due to the importance of TbBILBO1 for the parasite, protein partners were investigated.In my thesis, I describe, firstly, the characterisation of a novel and essential cytoskeletal protein, FPC6, of the FPC/Hook complex of T. brucei; FPC6 is a partner of TbBILBO1. RNAi Knock-down of FPC6 protein leads to rapid cell death in the blood-stream form of the parasite accompanied with a block in endocytosis. Secondly, I describe the purification and intracellular expression of a nanobody (Nb48), raised against TbBILBO1. The purified Nb is able to identify TbBILBO1 in fixed trypanosomes and denatured protein. Surface Plasmon Resonance analysis confirmed a high affinity of Nb48 to TbBILBO1. Expression of Nb48 as an intrabody in T. brucei, reveals that it binds precisely to its target, TbBILBO1 and leads to rapid cell death. Further exploration of the potential uses of this trypanocidal nanobody is warranted.

Trypanosoma brucei, un parasite flagellé unicellulaire, est responsable de la trypanosomiase humaine africaine aussi connue comme la maladie du sommeil.Les microtubules (MTs) sous-pelliculaires, le quartet de MTs (MTQ), le flagelle (F) et le collier de la poche flagellaire (CPF) sont les principaux composants du cytosquelette dutrypanosome. À ce jour, une seule protéine du CPF, BILBO1, a été identifiée et caractérisée.Dans cette étude, nous montrons in vivo que BILBO1 forme des polymères capables deconstruire un échafaudage qui permet l’ancrage de protéines partenaires. Ainsi, un crible en double hybride chez la levure a identifié plusieurs protéines partenaires de BILBO1,notamment une nouvelle protéine appelée FPC4. Nous démontrons que FPC4 est une protéine spécifique des kinétoplastides, localisée au CPF mais aussi au hook-complex, une structure proche du CPF. L’interaction FPC4 – BILBO1 est démontrée in vitro et in vivo, etles domaines d'interaction identifiés. En outre, nous démontrons in vivo et in vitro que FPC4est une protéine associée aux microtubules. Nos données suggèrent fortement que FPC4est impliquée dans le processus de séparation des CPFs au cours du cycle cellulaire. Nos résultats mettent en évidence un lien étroit entre le MtQ et le CPF et l'implication probable duhook-complex. Enfin, nous mettons en évidence une structure analogue au hook-complex chez les Leishmanies. L’interaction BILBO1 – FPC4 représente une nouvelle cible thérapeutique et sera caractérisée plus avant. / Trypanosoma brucei, a unicellular flagellated parasite, is responsible for the human African trypanosomiasis also known as sleeping sickness. Sub-pellicular microtubules (MT), the MT quartet (MtQ), the flagellum (F) and the Flagellar Pocket Collar (FPC) are the main components of the T. brucei cytoskeleton. To date, only a single FPC protein, BILBO1, has been identified and characterized. In this study we demonstrate in vivo that BILBO1 forms polymers able to build a scaffold structure that anchors partner proteins. As such, a yeast-2-hybrid screen identified several BILBO1 interacting protein partners. We demonstrate that FPC4 is a kinetoplastid-specific protein, which is localized at the FPC and at the hook complex. Its specific interaction with BILBO1 has been demonstrated in vitro and in vivo, and the interacting domains identified. Furthermore, we demonstrate that FPC4 is a microtubule binding protein. Our data strongly suggest that FPC4 is involved in the separation of the old and the newly formed FPC during the cell cycle. Altogether, our results demonstrate a tight connection and interplay between the MtQ and the FPC and the likely involvement of an adjacent third structure, the hook complex. Finally, we highlight a structure similar to the hook-complex in Leishmania. The BILBO1 – FPC4 interaction represents a new therapeutic target and will be characterized further.