Les parasites protozoaires du genre Leishmania sont les agents microbiens responsables d’un groupe de maladies connues sous le nom de leishmanioses. L’infection productive dépend de la capacité de survie du parasite suite au premier contact initial du système immunitaire de l’hôte. Par conséquent, la prolifération du parasite à l’intérieur des phagolysosomes sera responsable de la pathologie. Les promastigotes stationnaires, récupérés en culture axénique de laboratoire sont semblables aux promastigotes métacycliques. Ces derniers sont fortement immunomodulateurs et sont considérés, traditionnellement comme la forme la plus infectieuse du parasite. Les protéines sécrétées de différents organismes ont été directement impliquées dans plusieurs pathologies. Donc, il est possible que les protéines sécrétées par Leishmania, soient également impliquées dans la capacité du parasite à subvertir le système immunitaire. Les avancées récentes dans l’étude du sécrétome de plusieurs types de Leishmania ont permis d’affirmer que le sécrétome est fort complexe. Nous avons déterminé qu’environ 300 protéines sont sécrétées par le parasite, la plupart d’entre elles ayant aucun signal canonique de sécrétion. Le sécrétome de Leishmania est donc composé surtout de protéines qui sont libérées par sécrétion non conventionnelle, . Afin d’étudier le sécrétome associé à la virulence, nous avons développé et validé une approche qui a permis l’étude des composants de l’exoprotéome des parasites stationnaires et logarithmiques. Cette approche était basée sur la culture continue des parasites dans un milieu de culture sans supplément de sérum de bovin fœtal, cRPMI, dans lequel la virulence des parasites est maintenue. Grâce à cette approche nous avons mis en évidence un exoproteome distinct de ceux jusqu’à date répertorié. La méthode de production et de la récupération de l’exoproteome sont donc très importants. Notre exoprotéome est dominé par la GP63, une glycoprotéine dont l’importance centrale dans l’infection a été déjà validée. La culture continue des parasites est donc essentiel pour avoir un exoprotéome représentatif. Nous avons également déterminé que la cultutre en continu pouvait amener à une diminution de la virulence et quarante divisions sont nécessaires pour une perte de virulence significative. Par conséquent toutes nos études se sont fait chez des parasites comptant moins de 20 divisions. Le principal mécanisme associé à la perte de virulence a été identifié comme une incapacité de se différencier en amastigotes. Le cRPMI a donc permis la culture des parasites pour l’étude de l’exoprotéome tout en maintenant la virulence des parasites. La présence de vésicules, décrite déjà comme un composant de l’ exoprotéome, a été confirmée aussi par notre approche continue et a été confirmé, d’ailleurs, dans l’exoproteome des parasites en phase de croissance logarithmique. Les vésicules récupérées des parasites logarithmiques diffèrent de celles recueillies de parasites en phase stationnaire de croissance. En effet des protéines potentiellement impliquées dans la rénovation et le recyclage du contenu protéique, tels certains composants du ribosome étaient enrichies dans les parasites en phase logarithmique tandis que les vésicules des parasites stationnaires ont un contenu protéomique ayant des caractéristiques similaires aux corps apoptotiques des cellules de mammifères. En dehors de la GP63, plusieurs autres protéines décrites comme immunomodulatrices ont été retrouvées dans l’exoprotéome des parasites stationnaires, ce qui indique que celui-ci contient un ensemble de protéines avec un potentiel d’interaction directe avec les cellules du système immunitaire. Immunologiquement, l’exoprotéome récupéré des parasites stationnaires a été capable d’activer les cellules dendritiques, laissant supposer une fonction importante dans la création d’un environnement inflammatoire précoce lors des premières étapes de l’infection. En conclusion, la recherche développée a contribué à l’avancement des connaissances actuelles sur la biologie du Leishmania, grâce au développement et à la validation d’une nouvelle approche afin d’étudier son exoprotéome. L’exoprotéome récupéré était dynamique, il avait une composition spécifique, dépendant du stade du parasite. Cet exoprotéome avait des effets spécifiques sur les cellules dendritiques et il jouait un rôle important dans les étapes précoces de l’infection. Cette étude a ouvert des nouvelles perspectives sur l’exoprotéome de Leishmania spp. permettant la découverte de nouvelles protéines immunomodulatrices et, en corrolaire, de nouvelles cibles pour le contrôle de la maladie associée au parasite. / Protozoa parasites of the genus Leishmania are the responsible for a group of diseases known as leishmaniasis. The infection is associated with the capacity of these parasites to survive in the phagolysosomes of infected macrophages. Successful infections with pathogenic Leishmania spp. are linked to the capacity of the parasite to survive the initial impact of the host immune system and to interfere with the infected cells rendering them incapable of eliminating the parasites. The secreted proteins from the parasite are expected to be in the front line for interactions with the host. Recent advances in the study of the secretome of Leishmania spp. depicted it as highly complex with the majority of proteins without any predictable secretion signal. The secretome is composed of proteins that are released by different mechanisms like conventional and unconventional secretion. Several proteins secreted by Leishmania spp. are known to interact and influence the outcome of the disease by directly interfering with the host immune cells. The proteomic studies on the Leishmania spp. secretome identified more than three hundred proteins released into the exterior. The stationary promastigotes recovered in axenic culture were enriched in the most virulent promastigote form, the metacyclic parasites. Therefore we aimed at evaluating the exoproteome associated with the stationary parasites. To achieve this we developed and validated an approach that would enable the study of the exoproteome components of stationary and logarithmic parasites. This approach was based on the continuous cultivation of the parasites in a medium without any protein supplementation that maintained the basic virulence of the parasites. The continuous approach produced a GP63-rich exoproteome that was distinct from the traditional approaches indicating that the process of recovery induced a significant bias in the study. Furthermore as the continuous approach was chosen, we determined the mechanisms associated with loss of virulence assuring that fully virulent parasites were used. At least forty parasite divisions were required for a short-term loss of virulence. The main mechanism associated with loss of virulence was identified as a growing incapacity to differentiate into amastigotes. The defined time interval of forty divisions enabled us to evaluate the exoproteome without loss of virulence related to the subculture. The protein-free medium developed, cRPMI, retained parasite virulence and morphology similar to that of parasites grown in standard media. The exoproteomes recovered using cRPMI were dominated by proteins without any recognizable secretion sequence, in concordance with reports on other Leishmania spp. The presence of vesicles, already reported as a component of the exoproteome, was also confirmed using our continuous approach. Furthermore, the presence of vesicles in the logarithmic parasites exoproteome was confirmed. The protein content of these vesicles presented a dynamic profile that was dependent on the parasite stage. The vesicles recovered from logarithmic parasites seemed to be related to protein turnover, being significantly enriched in ribosomal components. The vesicles from stationary parasites are of different composition, presenting some characteristics similar to apoptotic bodies. Immunologically the exoproteome recovered from stationary parasites was able to activate dendritic cells suggesting that the exoproteome might have a function in the creation of an early inflammatory environment leading to the recruitment of neutrophils and monocytes that might function as safe heavens for the parasites. In conclusion, our research has contributed to the advance of the current knowledge of Leishmania biology, through the development and validation of a novel approach to study the Leishmania secretome. The exoproteome recovered from stationary parasites had specific immune-modulating effects on bone marrow derived dendritic cells, indicating that it can play an important role in the precocious steps of infection. This study opened new perspectives into the Leishmania spp. exoproteome that will enable the search of new immunomodulatory proteins that might become the future targets to leishmaniasis control.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/23385 |
| Date | 18 April 2018 |
| Creators | Moreira Santarém, Nuno |
| Contributors | Ouellette, Marc |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 226 p., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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