Investigating the molecular determinants underlying VAR2CSA-mediated interactions between Plasmodium falciparum-infected erythrocytes and leukocytes
Étude des déterminants moléculaires associés aux interactions entre VAR2CSA exprimée à la surface des hématies infectées par plasmodium falciparum et les leucocytes
par Alice TOMLINSON sous la direction de Benoît GAMAIN
Thèse de doctorat en Microbiologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le vendredi 10 novembre 2023 à Université Paris Cité

Sujets
  • Chez la femme enceinte
  • Érythrocytes
  • Leucocytes
  • Paludisme à Plasmodium falciparum
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Mots clés
Paludisme, Plasmodium falciparum, PfEMP1, VAR2CSA, Placenta, Moelle osseuse, Cellules endothéliales, Leucocytes, Lymphocytes, Cytoadhérence
Resumé
Les globules rouges infectés par Plasmodium falciparum provenant de femmes enceintes et souffrant de paludisme gestationnel expriment à leur surface un variant antigénique spécifique de la famille des protéines variables PfEMP1, à savoir VAR2CSA. Les hématies parasitées exprimant VAR2CSA adhèrent aux syncytiotrophoblastes placentaires en se fixant à la Chondroïtine Sulfate A (CSA) présente à leurs surfaces et interagissent avec certaines sous-populations de leucocytes tels que les cellules NK et les monocytes, favorisant ainsi divers mécanismes d'évasion de la défense de l'hôte allant de la séquestration à l'immunomodulation. Nous avons donc émis l'hypothèse que les globules rouges infectés par Plasmodium falciparum et exprimant VAR2CSA pourraient interagir avec des cellules immunitaires, ce qui permettrait au parasite de traverser la barrière endothéliale des vaisseaux lors de la diapédèse des leucocytes et ainsi d'accéder aux espaces avasculaires de la moelle osseuse. Notre objectif était d'identifier les sous-populations de leucocytes qui interagissent préférentiellement avec les hématies parasitées exprimant VAR2CSA et de déterminer si cette interaction pouvait faciliter la migration des parasites à travers la barrière endothéliale. La région extracellulaire complète de VAR2CSA a été exprimée en tant que protéine recombinante et utilisée comme sonde afin d'identifier les cellules immunitaires qui interagissent avec la protéine parasitaire. Nous avons démontré que VAR2CSA recombinante interagit avec différentes cellules immunitaires, mais se lie préférentiellement aux lymphocytes B. Cette interaction est abolie en présence de CSA soluble ou suite à un traitement des cellules à la chondroïtinase ABC, démontrant ainsi la nature « sucre-dépendante » de la liaison. Afin d'identifier le ou les récepteur(s) de surface des lymphocytes B se liant à la protéine VAR2CSA, les protéines membranaires ont été extraites et utilisées dans des essais de pull-down avec VAR2CSA recombinante comme sonde et utilisant trois stratégies différentes. Les matériels purifiés ont ensuite été soumis à des analyses de spectrométrie de masse pour identification. Des essais de co-incubation entre les cellules B et des globules rouges infectés par Plasmodium falciparum exprimant soit VAR2CSA, soit d'autres variants de PfEMP1 à leurs surfaces ont révélé une liaison préférentielle des globules rouges infectés aux lymphocytes B par rapport aux hématies non infectées. Ces résultats ont été renforcés par des expériences montrant que les érythrocytes infectés par des parasites génétiquement modifiés incapables d'exporter des protéines PfEMP1 à la surface des globules rouges parasités adhèrent faiblement aux lymphocytes B. Par ailleurs, des résultats préliminaires d'essais de transmigration cellulaire indiquent que les hématies parasitées exprimant VAR2CSA sont capables de traverser une monocouche endothéliale en présence de cellules immunitaires. Nos résultats montrent que VAR2CSA est directement impliquée dans l'interaction des globules rouges parasités avec les lymphocytes B et révèlent l'existence putative d'un nouveau mécanisme de dissémination du parasite dans le corps humain.