Relatively little is known about the molecular mechanisms displayed by parasitic nematodes to infect a host; however, it has been generally recognized that successful parasitic nematode infections rely on their ability to release a variety of products commonly named Excretory-Secretory Products (ESP). To gain a deeper understanding of the mechanisms that lead to the establishment of filarial nematode infections, we collected and analyzed through 1D-SDS PAGE and LC-MS/MS the ESP of Brugia malayi adult females, adult males and microfilariae, one of the etiological agents of human lymphatic filariasis. 228 proteins were identified through this approach, including several proteins with potential immunoregulatory properties. Subsequent work using an immunohistochemical approach allowed for the definition of 3 anatomical expression patterns in B. malayi microfilariae for a representative group of 5 ESP. All of these patterns involved localization in the microfilarial Excretory-Secretory apparatus, a specialized anatomical feature involved in protein release that in this life stage was found to be associated to a muscle structure. Glutamate-gated chloride channels (GluCls), the main target of the antiparasitic drug ivermectin (IVM), were also located at this structure, suggesting that protein release from the Excretory-Secretory apparatus is enhanced by neuromuscular activity regulated by GluCls. Consistent with these observations, a marked reduction in protein release by microfilariae upon in vitro IVM exposure was shown. It is proposed that under in vivo conditions, the rapid microfilarial clearance induced by IVM treatment is the result of the suppression of the parasite's ability to secrete proteins that enable evasion of the host immune system. Finally, it is anticipated that elucidation of specific features associated with each of the different parasitic nematode lifestyles would require the comparison of ESP composition from several nematode species. To overcome the limitations associated with the lack of sequence information in most nematode species required for the database searching strategy in MS-based proteomic analysis, the use of transcriptomic next-generation sequencing (RNA-seq) de novo assemblies is explored to identify the ESP composition of the mouse gastrointestinal (GI) parasitic nematode Heligmosomoides polygyrus. 209 proteins were identified using this strategy. The list also includes proteins with potential involvement in immunoregulation, modulation of signalling pathways and nutrient transport and/or uptake. The results presented here are useful to understand the roles of proteins released by filarial and GI nematodes in immune evasion events and other aspects of the host-parasite relationship. / Les mécanismes moléculaires déployés par les parasites pour s'établir dans leur hôtes sont relativement méconnus; néanmoins, il est généralement accepté que le succès des infections par les nématodes parasitaires dépend de leur capacité à libérer une variété de produits dénommés produits d'excrétion-sécrétion (PES). Afin d'acquérir une meilleure connaissance des mécanismes qui conduisent à l'établissement d'infections de nématodes filaires, nous avons recueilli et analysé par électrophorèse sur gel de polyacrylamide (1D-SDS-PAGE) et par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de mases ( LC-MS/MS) les PES des adultes mâles et femelles et des microfilaires de Brugia malayi, l'un des agents étiologique de la filariose lymphatique humaine. Grâce à cette approche, 228 protéines ont été identifiées, incluant plusieurs protéines possédant potentiellement des propriétés immunorégulatrices. Des travaux ultérieurs utilisant une approche immunohistochimique ont permis de définir trois profils d'expression anatomique pour un groupe représentatif de 5 PES chez les microfilaires de B. malayi. Pour tous ces profils, les protéines ont été localisées au niveau de l'appareil d'excrétion-sécrétion des microfilaires. Cette structure anatomique spécialisée est impliquée dans la libération de protéines et, chez ce stade de développement du parasite, elle est associée à une structure musculaire. Nous avons aussi montré que les canaux chloriques glutamate-dépendants (GluCls), la cible principale du médicament antiparasitaire ivermectine (IVM), étaient également localisés dans cette structure, ce qui suggère que la libération de protéines par l'appareil d'excrétion-sécrétion est renforcée par l'activité neuromusculaire régulée par des GluCls. Ces résultats concordent avec l'observation in vitro d'une réduction marquée de la libération de protéines par les microfilaires exposés à l'IVM. Il est proposé que, dans des conditions in vivo, l'élimination rapide des microfilaires induite par traitement avec l'IVM est causée par la suppression de la capacité du parasite à sécréter des protéines lui permettant d'évader le système immunitaire de l'hôte. Finalement, il est prévu que l'élucidation des caractéristiques spécifiques associées à chacun des différents modes de vie des nématodes parasitaires requerrait la comparaison de la composition des PES de plusieurs espèces de nématodes. Ces comparaisons, qui requièrent l'emploi d'une stratégie de recherche des résultats des MS générés lors des analyses protéomiques sur des banques de données des protéines, sont fortement limitées par l'absence d'information sur les séquences pour la plupart des espèces de nématodes. Pour contourner ces limitations, nous avons essayé l'utilisation des assemblages de novo du séquençage transcriptomique de nouvelle génération (RNA-seq) afin d'identifier la composition des PES du nématode gastrointestinal (GI) chez la souris Heligmosomoides polygyrus. 209 protéines ont été identifiées en utilisant cette stratégie. La liste comprend aussi des protéines ayant une implication potentielle dans l'immunorégulation, la modulation des voies de signalisation et le transport et/ou l'absorption de nutriments. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de mieux comprendre le rôle des protéines libérées par des nématodes filaires et GI dans les événements d'évasion immunitaire et dans d'autres aspects de la relation hôte-parasite.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106464 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Moreno, Yovany |
| Contributors | Timothy Geary (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Institute of Parasitology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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