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.

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 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.