Projets de recherche - Équipe 2

Thème 1 : DECIPHERING THE PLASMODIUM PHOSPHOLIPID METABOLISM.

Chef de groupe : Pr. Rachel CERDAN

PIs : Rachel Cerdan, Sharon Wein, Kai Wengelnik

Les phospholipides (PL) sont des composants essentiels des membranes biologiques. Le parasite du paludisme, Plasmodium falciparum, utilise sa propre machinerie métabolique pour synthétiser les PL par le biais d'un réseau complexe de voies métaboliques. Les PL les plus abondants dans les globules rouges infectés par P. falciparum sont la phosphatidylcholine (PC), la phosphatidyléthanolamine (PE), la phosphatidylsérine (PS) et le phosphatidylinositol (PI) et ils constituent la majeure partie des lipides qui forment les membranes du parasite.

1- Sur la base de la lipidomique, nous avons récemment obtenu une vue d'ensemble du métabolisme des principales PL chez P. falciparum. Nos données ont soulevé de nouvelles questions sur les sources de PLs, les liens entre les multiples voies et l'existence de certaines étapes enzymatiques spécifiques.

Notre objectif est d'identifier les goulots d'étranglement, les effets compensatoires et l'interaction entre les différentes voies de la PL par des études lipidomiques utilisant des précurseurs marqués au deutérium. Les résultats nous permettront de sélectionner de nouvelles cibles thérapeutiques.

Nous avons précédemment identifié l'enzyme CCT (CTP:phosphocholine cytidylyltransferase) dans la voie de biosynthèse des PC comme une cible potentielle prometteuse. Notre équipe a déterminé les structures 3D du domaine catalytique de la PfCCTen absence et en présence de ses substrats et de son produit. Notre objectif est d'identifier et d'optimiser de nouveaux inhibiteurs spécifiques de PfCCTavec une activité antipaludique en utilisant une approche intégrée basée sur la cible combinant le criblage de ligands et la détermination de la structure 3D.

2- Les phosphoinositides (PPI), dérivés phosphorylés de l'IP, sont des PL quantitativement mineurs ayant des fonctions importantes dans la signalisation intracellulaire et l'identité membranaire. Nous avons identifié les PPI présents dans les érythrocytes infectés par P. falciparum et produit un catalogue d'enzymes et de protéines de liaison prédites dans le protéome de Plasmodium.

Notre objectif est de caractériser les kinases lipidiques, les phosphatases lipidiques et les protéines de liaison aux PPI et d'évaluer leur potentiel en tant que futures cibles médicamenteuses.

Thème 2 : Le paysage génétique de la réplication de l'ADN chez Plasmodium falciparum

Chef de groupe : Dr. Ana Rita GOMES

La réplication de l'ADN est un processus essentiel à la vie. Cependant, les mécanismes de duplication du génome présentent un niveau élevé de diversité dans l'arbre de la vie. Bien que les mécanismes régissant ce processus omniprésent aient été largement étudiés dans des systèmes modèles tels que la levure ou les cellules de mammifères, ces systèmes ne couvrent qu'une fraction de la biodiversité existante et ne sont donc pas des modèles appropriés pour les eucaryotes plus divergents. L'embranchement des Apicomplexa comprend des organismes eucaryotes unicellulaires divergents ayant une importance clinique significative, tels que les parasites Plasmodium, l'agent causal du paludisme. Le développement de meilleures stratégies ciblées qui bloqueront efficacement le développement du parasite est devenu urgent avec l'émergence récente d'une résistance aux derniers antipaludéens efficaces.

La pathogénicité du Plasmodium est en partie liée à son taux de multiplication élevé au cours de sa croissance végétative dans l'hôte humain. Au cours de ce cycle, le contenu génomique du parasite subit plusieurs cycles de réplication de l'ADN, à l'intérieur d'un noyau fermé, après quoi les noyaux non condensés nouvellement formés sont séparés en cellules filles, dans le cadre d'un processus appelé schizogonie. Actuellement, nous manquons de connaissances de base, telles qu'une définition claire du cycle de réplication du parasite, de la manière dont il est régulé et de la mesure dans laquelle les principes généraux de réplication de l'ADN eucaryote s'appliquent à cet organisme.

Notre objectif est de réaliser la première étude complète des facteurs de réplication de l'ADN et des mécanismes d'initiation chez Plasmodium falciparum, le parasite humain le plus mortel. Nous y parviendrons grâce aux objectifs suivants :

(1) Identifier et caractériser les facteurs orchestrant l'initiation de la réplication de l'ADN ;

(2) Étudier le paysage génétique des origines de réplication ;

(3) Explorer les déterminants génomiques de la spécification de l'origine.

Thème 3 : Développement de nouveaux composés et évaluation de leur potentiel antipaludique

Projet 1 : Développement d'analogues de la purine en tant que composés antipaludiques puissants.

PIs : Rachel Cerdan, Sharon Wein

Nous avons identifié une nouvelle série d'AcycloNucléoside Phosphonates (ANP) avec une activité antipaludique significative in vitro contre les stades sanguins asexués et une efficacité in vivo( souris infectées parP. vinckei- et P. berghei-). Le composé principal présente une activité antipaludique de l'ordre du nanomolaire avec un indice de sélectivité très élevé. Les ANP n'ont pas de lien structurel avec les médicaments existants et ont un mode d'action original.

Nos premiers objectifssont les suivants :

d'optimiser le composé principal de cette classe et de concevoir une molécule administrable par voie orale susceptible d'être développée en phase préclinique.
afin d'évaluer le potentiel inhibiteur du composé sur les différentes étapes du cycle de vie du parasite Plasmodium.
de décrypter son mode d'action en identifiant et en validant sa cible thérapeutique.

Projet 2: Évaluation d'un nouveau principe de stratégie antipaludique par l'activation chimique du canal ionique mécanosensible Piezo1 spécifique à la cellule hôte.

PI : Kai Wengelnik

Les canaux Piezo sont des canaux cationiques mécanosensibles des organismes eucaryotes supérieurs qui sont absents des espèces de Plasmodium ou d'autres parasites apicomplexes. Les globules rouges n'expriment que le canal Piezo1. Un lien entre la fonction de Piezo1 et l'infection par le paludisme a été démontré pour la première fois en utilisant un modèle de souris. Le phénotype protecteur a été lié à l'état d'hydratation des globules rouges. Plus intéressant encore, cette étude a également identifié un nouveau polymorphisme dans le Piezo1 humain qui est très abondant chez les personnes en bonne santé d'origine africaine (environ 30 % des porteurs). Ce polymorphisme confère une réduction des taux d'infection des GR par P. falciparum dans les cultures in vitro. Actuellement, très peu de composés ont été décrits comme interférant avec la fonction de Piezo1, le plus largement utilisé étant l'activateur de Piezo1 Yoda1.

Les objectifs de notre projet sont les suivants :

Caractérisation de l'effet protecteur de l'activation de Piezo1 par stimulation chimique sur l'infection à falciparum.
Identification et sélection de nouveaux activateurs Piezo1 dotés d'une puissante activité antipaludique.
Évaluation de la possibilité que l'activation chimique de Piezo1 du GR humain puisse servir de nouveau principe de stratégie antipaludique puisque nous ciblons une protéine de la cellule hôte et non le parasite lui-même.