L'ancrage apical et la stabilisation des microtubules subpelliculaires par un anneau polaire apical garantissent une infection à Plasmodium ookinete chez le moustique

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 7465 (2022) Citer cet article

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La morphogenèse de nombreux protozoaires dépend de l'établissement polarisé d'un cytosquelette cortical contenant les microtubules subpelliculaires (SPMT), qui sont nucléés au sommet et ancrés par l'anneau polaire apical (APR). Chez le parasite du paludisme Plasmodium, l'APR apparaît dans les stades d'invasion de l'hôte, y compris l'ookinete pour l'infection par les moustiques. Jusqu'à présent, la structure fine et les composants moléculaires de l'APR ainsi que le mécanisme sous-jacent du positionnement apical des SPMT médié par l'APR sont en grande partie inconnus. Ici, nous résolvons une structure APR sans précédent composée d’un anneau supérieur et d’environ 60 épines rayonnantes. Nous rapportons une protéine APR2 localisant l’APR et se liant au SPMT. La perturbation de l'APR2 altère la morphogenèse des ookinètes et la motilité de glissement, conduisant à un échec de la transmission de Plasmodium chez les moustiques. Les ookinètes déficients en APR2 présentent un ancrage apical défectueux de l'APR et du SPMT en raison de l'intégrité altérée de l'APR. En utilisant le marquage de proximité des protéines, nous obtenons un protéome APR de Plasmodium ookinete et validons dix protéines APR non décrites. Parmi eux, APRp2 et APRp4 interagissent directement avec APR2 et assurent également l’ancrage apical des SPMT. Cette étude met en lumière les bases moléculaires de l’APR dans l’organisation des SPMT de Plasmodium ookinete.

Le paludisme reste une maladie infectieuse mondiale causée par des protozoaires apicomplexes unicellulaires du genre Plasmodium, entraînant environ 627 000 décès dans le monde en 2020, soit une augmentation de 12 % des décès dus au paludisme par rapport à 20191. La transmission d'un parasite du paludisme dépend de son infection réussie et de son développement dans le monde. vecteur de moustique anophèle femelle. Une fois entrés dans l’intestin moyen du moustique après un repas de sang, les gamétocytes sont immédiatement activés en gamètes qui se fécondent pour former les zygotes. En 12 à 24 heures, les zygotes sphériques subissent une morphogenèse remarquable de « saillie-élongation-maturation » pour se différencier en ookinètes en croissant2,3,4. Seuls les ookinètes matures possédant une motilité de glissement sont capables de pénétrer dans la paroi intestinale du moustique pour coloniser la lumière basale où des milliers de sporozoïtes se développent dans un oocyste pour la transmission du parasite.

L’ookinète Plasmodium, ainsi que deux autres stades « zoites » invasifs (le sporozoïte envahissant les glandes salivaires et les hépatocytes et le mérozoïte envahissant les érythrocytes), possède une pellicule corticale unique aux organismes apicomplexes7,8. De l'extérieur vers l'intérieur, la pellicule est constituée d'une membrane plasmique du parasite, d'un complexe de membrane interne d'organite à double membrane (IMC) et d'une couche de microtubules subpelliculaires à rayonnement apical (SPMT), qui s'associent tous deux étroitement les uns aux autres et s'étendent le long de la membrane. périphérie du parasite7,8. Un nombre variable de SPMT sont assemblés à différents stades du zoite, environ 60 SPMT dans les ookinètes 4,8,9,10,11,12, 16 SPMT dans les sporozoïtes13 et 1 à 4 SPMT dans les mérozoïtes14,15,16. L'élucidation de la structure fine du réseau de SPMT dans le Plasmodium a longtemps été entravée en raison de la résolution limitée de cette structure compacte via la microscopie électronique ou à fluorescence conventionnelle. Récemment, Bertiaux et.al ont appliqué une élégante microscopie à expansion d'ultrastructure (U-ExM) et observé un remarquable agencement en forme de dôme de la taille d'une cellule d'un réseau SPMT à une résolution sans précédent dans les ookinetes14. Chez Plasmodium, les réseaux SPMT jouent au moins deux rôles essentiels. L’une d’entre elles sert d’échafaudage soutenant la morphogenèse du parasite4,17, maintenant les formes cellulaires inhabituelles13 et assurant la rigidité du parasite lors du vol plané et de l’invasion18. L’autre sert de plate-forme pour l’amarrage des organites sécrétoires apicaux17, dont la sécrétion de protéines s’effectue via une passerelle apicale putative pour le glissement et l’invasion des parasites. Bien que le cytosquelette SPMT soit fondamental pour la morphogenèse, le glissement et l'invasion des parasites, les mécanismes de sa biogenèse apicale, de son ancrage pelliculaire et de sa régulation géométrique restent largement inconnus.