DS P2 Génétique et évolution Apicoplaste

L’apicoplaste, une cible thérapeutique

La démarche est cohérente si elle est logique et qu’elle permet de répondre au problème posé : Comment les scientifiques ont-ils développé de nouvelles voies thérapeutiques contre les parasites du groupe Apicomplexa en se basant sur des données cellulaires, évolutives et biochimiques ?

Compréhension globale :

Les données cellulaires et évolutives montrent que les parasites du groupe Apicomplexa (Plasmodium et Toxoplasma) possèdent un plaste particulier: l‘apicoplaste, issu d’une double endosymbiose à partir d’une cyanobactérie.

Les données biochimiques et génétiques montrent que dans le parasite hôte , l’apicoplaste produit des isoprénoïdes et des acides gras indispensables à la survie et à la multiplication du parasite hôte.

Des molécules, déjà connues pour être actives sur le développement des bactéries (antibiotiques, herbicides, pesticides) en inhibant l’expression génétique des bactéries, ou en inhibant la synthèse des isoprénoïdes et/ou des acides gras des bactéries sont aussi efficaces chez les parasites Apicomplexa en agissant sur le métabolisme de leur apicoplaste d’origine bactérienne.

Informations utiles tirées des documents :

• Les Apicomplexa forment un groupe de parasites responsables de maladies graves (paludisme, toxoplasmose)

• Toxoplasma gondii est un parasite unicellulaire eucaryote responsable de la toxoplasmose

• Toxoplasma gondii possède un plaste particulier: l’apicoplaste qui a la particularité de posséder 4 membranes (au lieu de 2 chez les autres plastes)

• Lors de la division (mitose) de Toxoplasma , il y’a d’abord division de l’apicoplaste (et du noyau), et répartition équitable des 2 apicoplastes obtenus dans les 2 cellules filles

• Chez les mutants de Toxoplasma qui ne sont pas capables de diviser leur apicoplaste, la cellule fille qui n’obtient pas d’apicoplaste à l’issue de la mitose meurt. La présence de l’apicoplaste est donc nécessaire à la survie de Toxoplasma

• La présence de 4 membranes au niveau de l’apicoplaste suggère qu’il serait issu d’une double endosymbiose. Une cellule ancestrale primaire aurait endocyté une cyanobactérie (formant alors une algue rouge), puis une cellule ancestrale secondaire aurait endocyté l’algue rouge formant alors un Toxoplasma (ou un Plasmodium) dans lequel le noyau primaire de la cellule ancestrale primaire aurait disparu, conduisant à la formation d’un apicoplaste avec 4 membranes

• L’apicoplaste possède son propre génome et exprime ses propres gènes

• L’apicoplaste produit à partir des trioses phosphates importés depuis le cytoplasme de la cellule hôte , et via différentes voies métaboliques, des isoprénoïdes et des lipides (acides gras)

• Les lipides (acides gras) produits par l’apicoplaste permettent la formation des membranes biologiques des Toxoplasma hôtes et Plasmodium hôtes indispensables à leur multiplication

• L’inactivation génétique de la voie de biosynthèse des acides gras dans l’apicoplaste induit la mort des parasites hôtes (Plasmodium et Toxoplasma)

• Les isoprénoïdes produits par l’apicoplaste sont eux aussi indispensables à la survie des parasites hôtes

• Des antibiotiques (rifampicine et cyprofloxacine) qui bloquent respectivement la transcription et la réplication de l’ADN chez les bactéries, sont aussi efficaces chez les parasites du groupe Apicomplexa en inhibant la croissance de Toxoplasma et en inhibant la multiplication de Plasmodium

• La fosmidomycine , un herbicide qui inhibe la synthèse des isoprénoïdes chez les bactéries et les chloroplastes , est aussi efficace chez Plasmodium: cet herbicide a un effet anti-paludique.

• La thiolactomycine, un antibiotique qui inhibe la synthèse des acides gras chez les bactéries, a également un effet anti parasitaire contre Plasmodium et Toxoplasma

• Le triclosan, un pesticide qui inhibe la synthèse des acides gras chez les micro-organismes, inhibe aussi la croissance de Plasmodium

Connaissances mobilisées :

• Endosymbiose
• Mitose
• Expression génétique