Toxoplasmose : le moteur à propulsion de son agent infectieux élucidé par des chercheurs grenoblois

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FIL INFO – En étudiant l’agent infectieux de la toxoplasmose, des chercheurs grenoblois de l’Institut pour l’avancée des biosciences ont découvert son mécanisme de propulsion dans les tissus « à la recherche » de cellules-hôtes à coloniser. Publiés fin mai dans ACS Nano, ces travaux ont été sélectionnés le 17 juin dernier par la Société américaine de chimie dans son focus hebdomadaire pour la presse.

 

 

Les cher­cheurs gre­no­blois de l’Institut pour l’avancée des bios­ciences (IAB)1IAB : CNRS / Inserm / UGA avaient déjà décou­vert que l’agent cau­sal de la mala­die de la toxo­plas­mose, Toxoplasma gon­dii, injec­tait dans la mem­brane des cel­lules-hôtes un com­plexe de pro­téines for­mant une porte par laquelle il s’engouffre en quelques secondes.

 

Toxoplasmose : la propulsion de l'agent infectieux élucidée.Image en microscopie à super-résolution montrant l'agent de la toxoplasmose en extension. © IAB) - Bastien Touquet

Image en micro­sco­pie à super-réso­lu­tion du toxo­plasme en exten­sion. © IAB – Bastien Touquet

Mais com­ment le véloce para­site se déplace-t-il dans les tis­sus pour atteindre ces cel­lules-cibles où il pro­duit sa des­cen­dance ? Tel est le mys­tère que les cher­cheurs de l’IAB viennent d’élucider, en par­te­na­riat avec le Laboratoire gre­no­blois plu­ri­dis­ci­pli­naire de phy­sique (LIPhy)2CNRS / UGA.

 

Ces tra­vaux, publiés le 20 mai der­nier dans la revue ACS Nano, ont été sélec­tion­nés le 17 juin par la Société amé­ri­caine de chi­mie (ACS) dans son focus heb­do­ma­daire pour la presse. Et ses conclu­sions ont de sur­croît fait l’objet d’une vidéo de vul­ga­ri­sa­tion dédiée.

 

 

Le toxoplasme accumule de l’énergie dans un système ressort

 

D’après les cher­cheurs, le toxo­plasme est tout aussi rapide à entrer dans les cel­lules-hôtes qu’à se dépla­cer « à leur recherche » dans les tis­sus. Ainsi le qua­li­fient-ils de « microbe cham­pion de course » dans la caté­go­rie des « migra­teurs glis­seurs ».

 

Le para­site prend en effet pério­di­que­ment appui sur sa sur­face dans une zone de contact res­tée jusqu’ici incon­nue, située dans la région anté­rieure de l’or­ga­nisme uni­cel­lu­laire. Un sys­tème de « res­sort » interne per­mis par son cytos­que­lette (ou sque­lette interne de la cel­lule) spi­ralé formé de micro­tu­bules, per­met d’accumuler l’énergie qui va ensuite assu­rer sa pro­pul­sion. La trac­tion s’accompagne de la cour­bure à l’avant du para­site.

 

Le mouvement en hélice de l'agent responsable de la toxoplasmose démarre par la mise en place d’un contact (rouge et ligne virtuelle) entre le pôle antérieur du parasite (A) et la surface, qui sert de point d’ancrage au développement d’une force de traction (flèche noire). L’énergie est transitoirement chargée sur les microtubules qui, compressés, agissent comme un ressort (vert), conduisant à la courbure antérieure et à la dé- adhésion au niveau du pôle basal (bleu). Le relâchement du ressort produit la poussée selon la trajectoire des microtubules spiralés. © IAB - Bastien Touquet & Isabelle Tardieux

Le mou­ve­ment en hélice du toxo­plasme démarre par la mise en place d’un contact (rouge et ligne vir­tuelle) entre le pôle anté­rieur du para­site (A) et la sur­face. Ce der­nier sert de point d’ancrage au déve­lop­pe­ment d’une force de trac­tion (flèche noire). L’énergie se charge tran­si­toi­re­ment sur les micro­tu­bules qui, com­pres­sés, agissent comme un res­sort (vert). Avec pour consé­quence de conduire à la cour­bure anté­rieure et à la dé-adhé­sion au niveau du pôle basal (bleu). Le relâ­che­ment du res­sort pro­duit la pous­sée selon la tra­jec­toire des micro­tu­bules spi­ra­lés. © IAB – Bastien Touquet & Isabelle Tardieux

 

Pour par­ve­nir à ces pre­mières conclu­sions, les cher­cheurs ont mesuré en temps réel les forces exer­cées lors des dépla­ce­ments du micro-orga­nisme en uti­li­sant les concepts et les approches des bio­phy­si­ciens. « En par­ti­cu­lier la micro­sco­pie de force réso­lue en temps pour décryp­ter à l’échelle de la seconde et sur des dimen­sions sub-micro­mé­triques de poten­tielles zones de contact entre le para­site et une sur­face, et cap­tu­rer le déve­lop­pe­ment des forces sur ces zones », expliquent-ils.

 

 

Son moteur à propulsion, un modèle pour les nanomoteurs et nanorobots ?

 

Les scien­ti­fiques ont éga­le­ment étu­dié la décharge d’énergie res­pon­sable de la pro­pul­sion glis­sée du para­site. Là encore, en adap­tant les tech­niques récentes de l’imagerie nano-réso­lu­tive par expan­sion, les cher­cheurs ont modé­lisé les micro­tu­bules lors du relâ­che­ment. C’est ce phé­no­mène qui déclenche la pro­pul­sion carac­té­ris­tique en hélice de Toxoplasma.

 

« Ces tra­vaux éclairent un méca­nisme sin­gu­lier d’u­ti­li­sa­tion des micro­tu­bules au sein du cytos­que­lette de la cel­lule sélec­tion­née par ce para­site », indiquent les cher­cheurs. Et ouvrent des pers­pec­tives inno­vantes sur la fabri­ca­tion de nano­mo­teurs et nano­ro­bots (moteurs et robots de dimen­sion nano­mé­trique) à visée médi­cale ou indus­trielle.

 

Véronique Magnin

 

 

1 IAB : CNRS / Inserm / UGA

2 LIPhy : CNRS / UGA

 

 

Mode de transmission du toxoplasme et dangerosité

 

Le toxo­plasme, l’agent res­pon­sable de la toxo­plas­mose, se trans­met à l’homme par l’ingestion d’aliments ou d’eau conta­mi­nés. « Près d’un tiers de la popu­la­tion humaine a contracté l’infection à Toxoplasma », rap­pellent les cher­cheurs. Cette infec­tion fré­quente est le plus sou­vent bénigne dans sa phase aiguë. Sauf au cours du déve­lop­pe­ment fœtal ou en cas d’affaiblissement du sys­tème immu­ni­taire.

 

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