[PDF] Etude des interactions hôte-parasite dans le cadre dinfections par

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UNIVERSITEBLAISEPASCALN° D. U.2618UNIVERSITE D'AUVERGNEN° d'ordre :678ÉCOLEDOCTORALESCIENCES DE LAVIE,SANTE, AGRONOMIE, ENVIRONNEMENTThèse:Présentée à l'Université Blaise Pascalpour l'obtention du grade deDOCTEURD'UNIVERSITÉSpécialité :écologieSoutenuele12 novembre 2015Johan PANEKEtude desinteractionshôte-parasite dans le cadred"infectionspar des microsporidies, un groupe dechampignons parasites intracellulaires obligatoires.Membresdu jury:Rapporteurs:M. Roberts P.HIRT, ProfesseurInstitute for Cell and Molecular Biosciences, NewcastleMme. Isabelle FLORENT, ProfesseurMuseumNational d"Histoire Naturelle, ParisExaminateurs:Luc BelzuncesDR, INRA, AvignonDirecteurs de thèse:M. Hicham ELALAOUI, MCU, LMGE, Clermont-FerrandM. DavidG.BIRON, CR1CNRS, LMGE, Clermont-FerrandLaboratoire Microorganismes : Génome et EnvironnementUMR CNRS 6023, équipe Interactions Hôtes-Parasites

RemerciementsJe souhaite avant toute chose remercier Robert P. Hirt et Isabelle Florent pour avoiraccepté d"être les rapporteurs de ce travail, ainsi que Luc Belzunces pour avoir égalementaccepté d"examiner mon travail.Je remercie M. Télesphore SIME-NGANDO, Directeur du Laboratoire MicroorganismesGénome et Environnement (LMGE, UMR CNRS 6023) pour m"avoir accueilli au sein du LMGE.Je remercie également M. Frédéric DELBAC, responsable de l"équipe InteractionsHôtes-Parasites (IHP) pour m"avoir fait confiance et avoir accepté de m"intégrer dans l"équipequ"il dirige.Mes remerciements vont aussi à Hicham EL ALAOUI et David G. BIRON pour la qualitéde leur encadrement et le temps qu"ils m"ont consacré tout au long de cette thèse qui m"a, jepense, permis de progresser.Je tiens aussi à remercier Serge Urbach et Edith Demettre de la plateforme deprotéomique de Montpellier pour leur aide précieuse lors de l"analyse des données SILAC ainsique de la réalisation du premier article. Je remercie également Christelle Soubeyrand-Damon etBernard Vigues pour leur aide sur la partie histologie qui a été très longue mais qui aurait pudurer plus longtemps sans leurs précieux conseils.Je tiens à remercier tous les membres de l"équipe IHP qui m"ont aidé au cours de cettethèse ainsi que tous ceux qui ont contribué à la bonne réalisation decette dernière et que j"auraisoubliés.Je remercie également tous les membres de ma famille qui m"ont supporté et ont cru enmoi lorsque j"ai voulu reprendre mes études en première année.Et enfin, Elisabeth qui a toujours été là pour me soutenir au longde ces trois années dethèse qui n"ont pas toujours été faciles (surtout à la fin)et qui a accepté de me suivre pour lasuite de cette aventure à San Diego!

SOMMAIREChapitre I:Introduction générale.....................................................................................1Chapitre II:Bibliographie..................................................................................................51.Les interactions hôte-parasite..........................................................................................61.1.Le mode de vie parasitaire.......................................................................................................61.2.Les différents types de parasitismes.........................................................................................71.3.L'évolution du mode de vie parasitaire....................................................................................81.3.1.La coévolution......................................................................................................................81.3.2.Le filtre de rencontre..........................................................................................................101.3.3.Le filtre de compatibilité....................................................................................................111.3.3.1.Stratégies d"échappement passif au système immunitaire..........................................121.3.3.2.Stratégies d"échappement actif au système immunitaire............................................122.Les microsporidies: un modèle d"interaction minimale hôte-parasite.......................142.1.150 ans de recherche sur les microsporidies..........................................................................142.2.Caractères morphologiques....................................................................................................152.2.1.La spore..............................................................................................................................152.2.2.Ultrastructure de la spore...................................................................................................162.3.Cycle de vie...........................................................................................................................182.3.1.La germination...................................................................................................................192.3.2.La mérogonie.....................................................................................................................202.3.3.La sporogonie.....................................................................................................................212.4.Un bon modèle d"interaction hôte-parasite............................................................................222.4.1.Des parasites ubiquistes.....................................................................................................222.4.2.Des génomes compacts et réduits.......................................................................................233.Les modèles de microsporidies étudiés au cours de ma thèse.....................................253.1.Anncaliia algerae-cellules fibroblastiques humaines: un modèle cellulaire......................253.1.1.Anncaliia algerae...............................................................................................................253.1.1.1.Cycle de vie................................................................................................................263.1.2.Interaction avec l"hôte........................................................................................................273.2.Le modèleNosema ceranae-Apis mellifera.........................................................................283.2.1.L"abeille un modèle d"intérêt.............................................................................................28

3.2.1.1.Un insecte présent dans le monde entier....................................................................283.2.1.2.Un rôle écologique et économique important.............................................................293.2.1.3.Le déclin de l"abeille mellifère...................................................................................303.2.1.4.Lesdifférents facteurs impliqués dans les pertes de colonies....................................303.2.1.4.1.Les facteurs abiotiques.......................................................................................313.2.1.4.2.Les facteurs biotiques.........................................................................................313.2.2.Nosema ceranae un acteur probable du déclin de l"abeille................................................333.2.2.1.Nosema ceranaeetN. apisdeux pathogènes responsables de la nosémose...............333.2.2.2.Nosemaceranaeremplace-t-elleNosema apis?........................................................343.2.2.3.Biologie et cycle de vie de Nosema ceranae..............................................................353.2.3.L"interactionNosema ceranae-Apismellifera.................................................................363.2.3.1.Immunité individuelle................................................................................................363.2.3.1.1.Immunité cellulaire.............................................................................................373.2.3.1.2.Immunité humorale............................................................................................373.2.3.1.3.Immunité sociale................................................................................................383.2.3.2.Impact de la nosémose sur la santé de l"abeille..........................................................393.2.3.2.1.Stress énergétique...............................................................................................393.2.3.2.2.Perturbation de l"homéostasie hormonale...........................................................403.2.3.2.3.Suppression de l"immunité.................................................................................414.Problématique..................................................................................................................43Chapitre III:Outils "omics" et approches protéomiques pour décrypter le dialoguemoléculaire entre un parasite et son hôte.....................................................................................45Chapitre IV:Décryptage du dialogue moléculaire entre une microsporidie et son hôte àl"échelle cellulaire.......................................................................................................................58Chapitre V:Etude duprotéome de l"intestin d"abeille en réponse à l"infection parNosema ceranae par 2D-DIGE.....................................................................................................71Chapitre VI:Impact de l"infection par Nosema ceranae sur le renouvellement cellulairede l"épithelium intestinal de l"abeille............................................................................................82Chapitre VII:Conclusion et perspectives.........................................................................1021.Niveau cellulaire-interactionA. algerae-Cellules HFF (Chapitre IV)....................1032.Niveau tissulaire-interactionsN. ceranae-A. mellifera(Chapitre V et VI)............1053.Vers l"interactomique...................................................................................................107

Chapitre VIII:Bibliographie..............................................................................................110Chapitre IX:Annexe........................................................................................................126

Abréviations:2D-DIGE:two-dimensional differentialingel electrophoresisADN:Acide DesoxyriboNucléiqueAMPs:Antimicrobial PeptidesANR:Agence Nationale de la RechercheARN:Acide RiboNucléiqueARNi:ARN interferenceATCC:American Type Culture CollectionATP:Adénosine Tri-PhosphateCCD:Colony Collapse DisorderCMV:CytomégalovirusDWV:Deformed Wing VirusEGFR:Epidermal Growth Factor ReceptorEIF3:Elongation Initiation Factor 3EROs:Espèces Oxygénées RéactivesET:Élément TransposableFAO:Food and Agriculture OrganizationGAG:GlycosaminoglycanesGST:Gluthatione-S-TransferaseHFF:Human Foreskin FibroblastHJ:Hormone JuvénileIAPV:Israelite Acute Paralysis VirusIFITs:Interferon Induced proteins with Tetratricopeptide repeatsIFNARInterferon-alpha/betareceptorINF:InterferonLPS:LipopolysaccharideNIAID:National Institute of Allergy and Infectious DiseasesOE:Oléate d"EthylePAMPs:Pathogen Associated Molecular PatternPCR:Polymerase Chain ReactionPEPS:Projets Exploratoires Premier SoutienPGRP:Peptidoglycan-Recognition ProteinPO:Phénol OxydasePRR:Pattern Recognition ReceptorsPTP:Polar Tube ProteinsROP16:Rhoptry Protein 16RT-qPCR:Reverse Transcription Quantitative Polymerase Chain Reaction

SEC-PCP-SILAC:Size Exclusion Chromatography-Protein Correlation Profiling-Stable IsotopeLabeling by Amino Acids in cell CultureSIDA:Syndrome d'ImmunoDéficience AcquiseSILAC:Stable Isotope Labelling by Amino Acids in Cell cultureSOD2:Super Oxyde Dismutase 2SST3:Système de Sécrétion de Type IIITLR:Toll Like ReceptorTNF-α:Tumor Necrosis Factor αTUNEL:Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTPNick End LabellingVDAC:Voltage Dependant Anion-selective ChannelVg:VitellogénineHIV:Virus d"immunodéficience acquiseVSG:Variant Surface Glycoprotein

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CHAPITRE I:INTRODUCTION GENERALE

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Le choix du mode de vie parasitaireaété fait par plus de la moitié des espèces vivantessur terre, et celles-ci jouent des rôles fondamentaux dans la régulation des équilibres écologiques(Lafferty et al., 2006; Schmid-Hempel, 2011). Afin de pouvoir atteindre leur niche écologique,celles-ciont dûfranchir plusieurs barrièreschez l"hôte correspondant.Ainsi, il leur faut d"abordréussir à rencontrer leur hôte puis être capable desurvivre à sessystèmes dedéfenses(Combes,2005). Les interactions hôte-parasiteexistantes sont ainsi le fruit d"une longuecoévolution entrele parasiteet l"hôteau coursde laquelledes gènes ont été sélectionnés chez chacun desdeuxacteurs afin de respectivement contourner ou renforcer ces barrières donnant naissance à unvéritable dialogue moléculaire. Le parasitisme intracellulaire étant le degré le plus poussé de cesassociations et également celuiprésentant le plus de barrières à franchir, ces parasitesontdûdévelopperles stratégies les plus sophistiquées afin de pouvoir se développer au sein de leur hôte.Chezces parasites intracellulaires, les microsporidies,qui sont des parasites eucaryotesobligatoires apparentés aux champignons, sont considérées comme des parasites extrêmes,dépendant de leur hôte pour leur multiplication. Ces dernières présentent desgénomesde faibletaille ettrès compactspour des organismes eucaryotes (2,9 MB à51,3Mb)(Keeling et al., 2014).Les gènes codantspourplusieursvoies métaboliquesont disparu, certainesespècesayant mêmeperdu leur capacité à digérer les sucres. L"extrême dépendance vis à vis de leur hôte ainsi que letrès faible nombre de gènes qu"elles possèdent en font ainsi des modèles de choix pour tenter dedécrypter les stratégiesminimalesmises en place lors des interactions chez les parasitesintracellulaires(Texier et al., 2010).L"objectif de cette thèse a donc été de déchiffrerce dialogue moléculaire qui s"établitentre une microsporidie et son hôte afin d"apporter de nouvelles données permettant d"éclairer lesdifférentesstratégies mises en placelorsdes interactions hôte-parasite. Dans une démarcheintégrative,nous avons choisi de travailler à deux niveaux. Le niveau cellulaire a été étudié autravers du suivide la réponse protéique de cellules fibroblastiqueshumaines lors de l"infectionpar la microsporidieAnncaliia algeraeà l"aide de la technique de protéomiquequantitativeSILAC(Stable Isotope Labelling by Amino Acids in Cell culture). Cette étude nous a permis desuggérerun mécanisme original de détournement du système immunitaire de l"hôte à l"aide d"uneprotéinecodéepar un élément transposable.Ce travail a également permisd"identifier uncertainnombrede protéines de la microsporidiedont certaines présentant des signaux de sécrétion,et quipeuventconstituerde potentiels effecteurs de pathogénie. Le niveau tissulaire a été étudié au

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travers delaréponse de l"intestin de l"abeille domestique (Apis mellifera)à l"infectionpar lamicrosporidieNosema ceranaeà l"aide de la technique de protéomique quantitative 2D-DIGE.Cette étude nous a révélé une perturbation de l"homéostasie intestinale suite à l"infection, avecl"induction d"un stress oxydant, une perturbation du développement de l"épithélium intestinal etun stress énergétique. Ces données,confortées parles précédentes études menées sur le sujet,nous ont amené à faire l"hypothèse d"un impact de l"infection sur le renouvellement del"épithélium intestinal de l"abeille. Le stress physiologique engendré par l"infection perturberaitsuffisamment l"homéostasiede ce tissuentrainantun renouvellement insuffisant de l"épithéliumpourcompenser les pertes liées à l"infection. Cette hypothèse a pu être vérifiée lors de la dernièreétude menée, au cours de laquellej"aisuivi le taux de multiplication des cellules souchesintestinalesd"abeillesau coursd"une cinétique d"infection parN. ceranae.Nous avons ainsimontré que l"infection avait un impact négatif sur le taux de renouvellement, et ce dèsle premierjour de l"infection. Lesuivi en PCR quantitative degènes impliqués dans les voies designalisationa révélé une perturbation de ces voies qui pourrait expliquerla baisse durenouvellement cellulaire intestinal. Cependant la présence designaux contradictoirescompliquela compréhension des mécanismes sous-jacentset de nouvelles expérimentations serontnécessaires afin de décrypter ce phénomène. L"ensemble des travaux ci-dessusafait l"objet descommunications suivantes:Publications:Co-auteurChetouhi, C., Panek, J., Bonhomme, L., ElAlaoui, H., Texier, C., Langin, T., de Bekker, C.,Urbach, S., Demettre, E., Missé, D., Holzmuller, P., Hughes, D.P., Zanzoni, A., Brun, C.,Biron, D.G., 2015.Cross-talk in host-parasite associations: What do past and recentproteomics approaches tell us? Infect. Genet. Evol. 33, 84-94.Panek, J., El Alaoui, H., Mone, A., Urbach, S., Demettre, E., Texier, C., Brun, C., Zanzoni, A.,Peyretaillade, E., Parisot, N., Lerat, E., Peyret, P., Delbac, F., Biron, D.G., 2014. Hijackingof host cellular functions by an intracellular parasite, the microsporidianAnncaliia algerae.PLoS One 9, e100791.Vidau, C., Panek, J., Texier, C., Biron, D.G., Belzunces, L.P., Le Gall, M., Broussard, C.C.,Delbac, F.F., El Alaoui, H., 2014.Differential proteomic analysis of midguts fromNosemaceranae-infected honeybees reveals manipulation of key host functions. J. Invertebr. Pathol.121, 89-96.

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En préparation:Panek, J., Roriz, D., Blot, N., Frederic, D., Biron, D.G., Hicham, E.A., 2016. Infection byNosema ceranaecause perturbations of the gut epithelium renewal homeostasis of the honeybee,Apis mellifera. enpréparation.AnnexesParisot, N., Pelin, a., Gasc, C., Polonais, V., Belkorchia, a., Panek, J., El Alaoui, H., Biron, D.G.,Brasset, E., Vaury, C., Peyret, P., Corradi, N.,Peyretaillade, E., Lerat, E., 2014.Microsporidian Genomes Harbor a Diverse Array of Transposable Elements thatDemonstrate an Ancestry of Horizontal Exchange with Metazoans. Genome Biol. Evol. 6,2289-2300.

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CHAPITRE II:BIBLIOGRAPHIE

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1.Les interactions hôte-parasiteLa vie serait apparue il y a 3,5 milliards d"années dans les océans et tout en évoluant dustade unicellulaire au stade pluricellulaire,elle a réussi à conquérir tous les milieux, y compris levivant lui-même, donnant ainsi naissance, entre autre,au parasitisme. Certains auteursconsidèrent en effet que plus de la moitié des organismes vivants sur terre possède un mode devie parasitaire(Lafferty et al., 2006; Schmid-Hempel,2011).1.1.Le mode de vie parasitaireL"ensemble des espèces vivantes sont en interaction constanteavec leur environnementqui comprend l"ensemble des facteurs abiotiques, mais également les autres espèces présentes.Ces interactions biotiques peuvent être classées en fonction de leurs conséquences sur lesorganismes considérés(Combes, 2005).Ainsi on peut distinguerles interactionsavecdes effetsnégatifs réciproques (compétition), un effet bénéfique pourl"un et négatif pour l"autre (prédation,parasitisme), des interactions présentant des effets bénéfiques réciproques (mutualisme) et enfindes interactions ayant un effet bénéfique pour l"undes acteurs sans effet négatifpour lesecond(commensalism e, phorésie)(Mitchell et al., 2006).Ces interactionspeuventégalementêtreclasséesselonleur caractère durable ou transitoire. C"est sur ce critère que se distinguerontlesinteractions symbiotiques dont fait partie le parasitisme. En effet, la prédationcomme leparasitisme sontdes interactions qui se font au détriment d"un des partenaires, maisellessedifférencient par leurdurée. Dans le cas du parasitisme, la rencontre n"est que le point de départde cette relation dans laquelle l"hôte et le parasite vivront en interaction, l"hôte servant d"habitatau parasite(Combes, 2005).Ainsi,le parasitismeest vucommeune relationdurableetobligatoire à au moinsunstadede sa vie,au cours de laquelle le parasite utilisel"hôte comme son habitatlui permettantdes"abriter, detrouver les nutrimentsnécessairesàsa survieet àsa reproductiontout en ayantgénéralementun impact négatifsur la fitnessde celui-ci(Combes, 2005).Cette définition du parasitisme permet de s"affranchir de l"ancienne dénomination qui estencore utiliséedans le milieu médicalselon laquelleun parasite est un organisme eucaryote(protozoaire ou métazoaire) qui se nourrit de son hôte. Elle permet également d"englober un

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certain nombre d"entités qui n"étaient pas auparavant considérées comme des parasites (virus,bactéries et éléments transposables). Je ferai donc référence à la1èredéfinition lorsque je parleraides parasites dans la suite du manuscrit.1.2.Lesdifférents types de parasitismesBien que l"aspect négatif du parasite sur son hôte soit un critère retenu pour différencier leparasitisme de la symbiose mutualiste,la frontière entre ces deux types d"interactionsestenréalitérelativement faible. Il existe plutôt un gradient continu de situationspour lesquelleslesbénéfices sont plus ou moins partagés entre l"hôte et le symbiote:dupur parasitisme, où l"hôten"est qu"exploité par le parasite, aux symbioses mutualistes dans lesquelles chacun des deuxpartenaires tire des bénéfices de cette association(Combes, 2005).Unedistinction estfaiteentrelesmicroparasites(virus, bactéries, protistes ) etlesmacroparasites(métazoaire, helminthe,arthropodes...).Une seconde distinction peut être faite au niveau de la localisation du parasite par rapportà l"hôte.Nousdistinguonsainsi:-les ectoparasitesqui vont rester à la surface de l"hôte,-les endoparasitesqui seront internaliséset qui vivront à l"intérieur de l"organismehôte voire mêmeà l"intérieur d"une cellule de leur hôte,et pour lesquelsnousparleronsde parasitesintracellulaires,Enfin une dernière distinction est faite en fonction du niveau de dépendance à l"hôte, ondistingue ainsi:-les parasites obligatoiresquinécessitent un hôte pour accomplir tout ou partie deleur développements,-les parasites facultatifsquipeuventeffectuer leur cycle de façon libre ou parasitaire.Si cette classification estrégulièrementutilisée pour des raisons pratiques, elle ne reflètepas tous les aspects de la réalité où les intermédiaires entre ces différentes situations sontpossibles et représentent des niveaux d"adaptation plus ou moins poussés au mode de vieparasitaire.Combes(2005)présente ainsi l"exemple de différentes espèces de mollusquesprosobranches dont certaines sont des macroparasites plus ou moins spécialisés: de l"ectoparasite

Figure 1:Les filtres d"associations hôtes-parasites:La rencontre et la compatibilité dans les associations hôte-parasitepeuvent être symbolisées par desdiaphragmes. Le parasite présentedans son génome des gènes lui permettant d"ouvrir ces deux filtrestandis que l"hôte possède des gènes lui permettant de les fermer. Ces filtres étant influencés à la fois parl"hôte et le parasite sont donc des phénotypes dit"croisés»(d"après Combes,2006).

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opportuniste à l"endoparasite obligatoire. Il décrit des espèces de plus en plus intimement liées àleurs hôtes, et propose un passage au mode de vie parasitaire entrois étapes:-Lors de la première étapequi marque l"entrée dans le mode vie parasitaire,le parasiteaccroché sur le tégument de son hôte vapasser du détournement d"unepartie de lanourriturede son hôte àun prélèvement direct de nourriture à partir de l"hôte.-Dans la deuxième étape,le parasite va percer le tégument et s"enfoncer plus ou moinsprofondément dans la cavité générale de son hôte ne laissant qu"un mince siphon decommunication avec l"extérieur. Certains parasites comme lesThyonicolavont perdreleur tube digestif pour se nourrir directement par osmotrophie.-Enfin, le parasite va perdre tout contact avec l"extérieur et devenir un véritableendoparasite. Le parasite évolue librement dans la cavité générale, se nourrit parosmotrophie, et n"a plus aucun contact avec l"extérieur.Ce processus d"adaptation vers un endoparasitisme s"accompagne en général d"unesimplificationmorphologique et fonctionnelle comme par exemple la disparition du tube digestifdans l"exemple cité ci-dessus ou la disparition de certains organes senseurs ou locomoteursdevenus inutiles. Le passage au mode de vie parasitaire va donc s"accompagner d"une adaptationassez profonde de la physiologie et de la morphologie tendant vers une hyperspécialisation.1.3.L'évolution du mode de vie parasitaire1.3.1.La coévolutionL"établissement d"une relation hôte-parasite peut sedécomposeren deux étapesquidoivent être accomplies pour que le parasitepuissese développer et qui peuventêtre résumées àdeux filtresappelésfiltrederencontreetfiltre decompatibilité(Figure1).Ainsi pour assurersa reproduction,le parasite va tenter de maintenir ces deux filtresles plus ouverts possiblestandisque l"hôte fera tout son possible pour les refermer. Au cours de cette interaction, des adaptationspermettant d"ouvrir ou de fermer ces filtres vont être sélectionnées par l"hôte et le parasite,ouvrant ainsi la voie à une course auxarmementsdont le principe est bien décrit parl"hypothèsede la reine rougeproposée par Leigh Van Valen et tirée d"un passage du roman de LewisCaroll:Alice au pays des merveilles.

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Van Valen a suggéré que le moteur principal de l"évolution résidait dans les interactionsbiotiques. Ainsi,lorsque deux espèces sont en compétition, à chaque fois que l"une d"ellesacquiert un avantage spécifique, cet avantage va modifier l"environnement de l"autre et ainsil"obliger à sélectionner à son tourun avantage compensateur. Aucun des partenaires n"arrivantà prendre l"avantage sur l"autre, lasituationparaît donc figéed"un point de vue extérieur,alorsque les deux acteurs sont en perpétuelle évolution. Van Valen a comparé cette situation à unpassage d"Alice au pays des merveilles dans lequelAlicecourant sur un chemin avec la reinerouge,fait remarquerque le paysage qui les entoure ne change pasce à quoi la reinerépond:"Il faut courir aussi vite que possible pour rester au même endroit».Ainsi la mise en place d"une interaction hôte-parasite va être à l"origine d"une évolutiondes génomeset de leur expressionau seinlesdeux organismes considérés. Dans ce cadre, leparasite va sélectionner des gènes qui lui permettrontd"ouvrir ces filtres et donc:-de rencontrer son hôte,-de survivredans l"hôte(lutte contre lesdéfensesimmunitairesde l"hôte),-dans certainscas de modifier l"hôte afin decréer des conditions favorables à sondéveloppement.Dans ce dernier cas, Richard Dawkins (1982) aproposé le concept de phénotype étendu,unesituation dans laquelle le phénotype de l"hôte va être modifié par le génome du parasite. C"est parexemple le cas lors de l"infection de la fourmiLeptothorax acervorumpar le cestode parasiteChoanotaenia unicoronata. Le parasite va provoquer un changement de couleur chez son hôtequi va devenir doré le rendant plus visible pour les oiseauxen particulier pourDendrocoposmajorquiestl"hôtedéfinitifdu parasite(Heinze et al., 1998).A l"opposé, l"hôte va sélectionner des gènes lui permettant:-d"éviter de rencontrer le parasite,-d"éliminer le parasite une fois celui-ci installé.

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1.3.2.Le filtre de rencontreLa premièreétape est la rencontre, le parasite doit se trouver au contact de son hôte afinde pouvoir s"y fixer puiss"y développer.Desorganes sensorielspermettent ainsi auxmacroparasitesde détecter la présence de l"hôte par le biais d"informations sensitives (visuelles,olfactives, chimiques). Les tiques en sont un bon exemple, elles possèdent en effet tout un arsenalde détecteurs sensibles à une grande diversité de stimuli (CO2, hormones, hygrométrie,température, vibrations) leur permettant de repérer leurs cibles(Steullet and Guerin, 1994). Dansun certain nombre decas, les parasites ont également adapté leur comportement afin de se mettreen quête de l"hôte au bon endroit et à la bonne période, et ainside maximiser leschancesderencontre. Ainsi, les tiques,après chaque métamorphose, vont aller en quête d"un nouvel hôtependant la journée au sommet de la végétation. Certains parasites tels que les Schistosomes, quisont des trématodesréalisantun cycle à deux hôtes, sont capables d"émerger de leur hôteprimaire à une heureparticulièrede la journéeen fonction de leur hôte final. AinsiSchistosomaboviémergera en début de journée à l"heure où son hôte définitif (ongulé) a le plus de chance devenir s"abreuver alors queS. rodhaini( qui cibl e le s rongeurs)émerge lui en début de nuit(TheronetCombes, 1995).Chez les microparasites, en raisonde la différence d"échelle et dumanque de mobilité, larencontre est avant tout le fruit du hasard. Pour compenser cette faiblesse,l"évolution asélectionnédes formes de résistance (spores, kystes...) leurpermettant de survivre dans le milieuextérieur en attendant d"être de nouveau au contact d"un hôte. De plus,ces formes sontgénéralement produites en très grande quantité ce qui leur permet de maximiser leurs chancesderencontre avec l"hôte et doncd"assurer leur descendance. Certains microparasites s"appuientégalement sur unpremierhôte qui va se charger de la rencontre avec l"hôtesuivant, comme c"estle cas pour les différentes espèces dePlasmodiumqui sonttransmisesà l"homme par leur hôtedéfinitif,un moustique(Greenwood et al., 2008).Du côté de l"hôte,cette première ligne de défense n"est pas la plus efficace. Même sicertaines espèces ont sélectionné des comportements leur permettant d"éviter la rencontre avec leparasite, cela reste généralement minoritaire. En effet,contrairement à l"évitement d"unerencontre avec un prédateur, un stade infectieux de parasite est beaucoup plus difficile à repéreren particulier en raison de sa taille qui est toujours inférieureà celle del"hôte.Ainsi,l"hôte

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dépensera en général plus d"énergie pour influencer la compatibilité, stratégie avec laquelleilaura plus de succès. Ceci est vraipar exemplepour les microparasites que l"hôte va tenterd"éliminer à l"aide de son système immunitaire. Lesmicrosporidiesétantdes microparasites,jeme concentreraipour la suite de ce chapitresurlesendo-microparasites.1.3.3.Le filtre de compatibilitéUne foisl"interaction débutée,des échanges d"informationsvont se mettre en placeentrel"hôte et le microparasite. Il s"agira pour l"hôte de tenter d"éliminer le plus rapidement possible leparasite en particulier à l"aide son système immunitaire, et pour le parasite de tenter d"échapperausystème immunitaire tout en modifiant son environnement (l"hôte ) af in de se cr éer desconditions favorables. Cet échange d"informationsqui se fait par l"échange de molécules entre lesdeux acteurs constitue un véritable dialogue moléculaire.Les microparasites ontdéveloppétout un ensemble de moyensleurpermettant d"éviter laréponse immunitaire de l"hôte. Bien que la majorité des eucaryotes parasites soientintracellulaires, ce mode de vie est relativement rare chez les bactéries. Ceci peut certainements"expliquer par les différentesdifficultésauxquelles sont confrontées ces parasites(Sibley, 2011).En effet, un parasite intracellulaire va ainsi avoir à passerplusieursétapes critiques. Il va devoirêtre capable de reconnaitre et d"entrer dans sa cellule cible. Il doit ensuite échapper auxnombreux systèmes de défensedont l"induction de l"apoptose des cellules infectées(Kennedyand DeLeo, 2009), l"autophagie, la synthèse d"espèces oxygénées réactives (EROs) e t ladégradation lysosomale(Nat han and Shi loh, 2000). Celui-ci devra également échapper à lasurveillance par les systèmes de reconnaissance existantdans la cellule parmi lesquels onretrouve les récepteurs TLR(TollLikeReceptor)(Kawasaki and Kawai, 2014). Enfin,le parasitedevra être capable de trouver des nutriments dans le milieu intracellulaire quine contient pasnécessairement tous les nutriments dontila besoin. Pour cela, leparasite devra moduler sonenvironnement (l a cellul e hôte ) et cr éer a ins i une niche écol ogique favor abl e à sondéveloppement.Les différentes stratégies d"échappement au système immunitaire de l"hôtepeuvent êtreséparéesentre les stratégies actives où le parasite va interférerde façon activeavecle système immunitaire de l"hôte, etles stratégies passives où le parasite va jouer sur sa proprephysiologie pour échapper à celui-ci.

Figure 2:Diagramme schématique illustrant la variation antigénique chez le parasiteTrypanosoma brucei:Lorsqu"un hôte mammifère est infecté parT. brucei, le système immunitaire de l"hôte produit desanticorps contre l"antigène majeur de surface appelé VSG (Variant Surface Glycoprotein) qui forme unmanteau autour du parasite. Cependant, avant que tous les parasites ne soient éliminés, de nouveauxparasites exprimant un nouveau variant de la protéine VSG à leur surface vont émerger et ne seront pasreconnus par la réponse immunitaire initiale. Ce nouveau variant (B) va progressivement remplacer levariant(A)jusqu"à ce qu"il devienne à son tour majoritaire et que des anticorps soient produits contrecelui-ci. Un nouveau variant(C)émergera et deviendra à son tour majoritaire. Ces vagues successives devariants VSG vont permettre au parasite de ne jamais laisser le temps à l"hôte de développer une immunitéefficace.

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1.3.3.1.Stratégiesd"échappement passifau système immunitaireLe camouflage est une technique passive d"échappement au système immunitaire qui esttrès efficace et qui peut se révéler peu coûteuse à mettre en œuvre. Certains parasites se cachentdonc ainsi du système immunitaire en infectantdes tissus non couvertspar le systèmeimmunitaire de l"hôte(Schmid-Hempel, 2009). C"est par exemple le cas du globe oculaire danslequel la présence de cytokines immunosuppressives semble permettre le développement deToxoplasma gondii(Bhopale, 2003).Il est également possible d"empêcher l"hôte d"acquérir uneimmunité enchangeant régulièrement de molécules de surface, c"estce qu"on appelle la variationantigénique. Le cas le plus documenté est certainement celui deTrypanosoma brucei, l"agent dela maladie du sommeil,qui possède un mécanisme de variation antigénique très évolué(Stockdale et al., 2008).T. bruceiexprime ainsimassivementà sa surfacedesprotéinesappeléesVSG(Variant Surface Glycoprotein). Cette protéine qui est exprimée à plus de 10 millions decopies identiques vadoncêtre prioritairement ciblée par le système immunitaire de l"hôte qui varapidementdévelopper une immunité à long terme (Lymphocytes B). Afin d"échapper à cetteréponse, le parasiteprésente régulièrement unchangementde variantVSG au cours del"infection. Ainsi,régulièrement unnouveau variant de VSGemergeraet permettra au parasited"échapper à l"immunité de l"hôte(Figure2). Le génome deT.bruceipossédant plus de 1500gènes codant pour des variants de VSG,nous comprenons dès lorsqu"il sera presque impossiblepour l"hôte de développer une réponse immunitaire sur le long terme(Stockdale et al., 2008). Cetype de variation antigénique est très largementobservéchez d"autres espèces de parasites,commePlasmodium(protéines Var), chez certaines bactéries, ou encore chez les virus oùelledécoule de mutationsrégulières. Ainsi dans lecas duVIH(Virus d"immunodéficience acquise),l"émergence de nouveaux variantspar mutationsaléatoirespermet d"échapper au systèmeimmunitairedel"hôte(Davenport et al., 2008).1.3.3.2.Stratégiesd"échappement actifau système immunitaireEn parallèle de ces stratégies passives d"échappement, les parasites ont égalementdéveloppé tout un ensemble de mécanismes actifs afin de moduler à leur avantage la réponseimmunitaire de leur hôte. Ces stratégies passent par la sécrétion de molécules appeléeseffecteursde virulence. Ces effecteurs vont être capables de bloquer ou de moduler de façon spécifiquecertaines étapes de la réponse immunitaire(Schmid-Hempel, 2011). Pour les virus, ces moléculesseront directementexpriméesdans l"hôte. Chez les bactérieset les parasites eucaryotes, ce

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système peut être médié par les systèmes de sécrétion (comme le système de type 3 (SST3) chezles bactéries). Ainsi,certainsvirus, comme le cytomégalovirus (CMV), produisent des protéinesappelées immunoevasins, capablesde se fixer au complexe majeur d"histocompatibilité 1,empêchant sa translocation vers la membrane et donc bloquant la présentation des antigènes ausystème immunitaire(Lučin et al., 2014). Ces molécules vont aller interférer directement avec lesdifférents réseaux de régulation de l"hôte afin de moduler plusieurs fonctions essentiellesaudéveloppementdu parasite.Par exemple,la protéine ROP16(rhoptry protein 16)deToxoplasmagondii,sécrétée directement dans le cytoplasme de l"hôte,est par la suite prise en charge par lesystème de transport de la cellule et sera adressée au noyau de celle-ci. Cela est rendu possiblepar la présence d"un signal d"adressage nucléaire présent dans la séquence de la protéine. ROP16va phosphorylerdirectementSTAT3 et STAT6 perturbantainsifortementla réponse immunitaireinnée(English et al., 2015).Un autre composant essentiel de la réponse immunitaire rapide estl"activation du complément. Le complément fait partie de la réponse innée, il est composé deprotéines présentes dans le sérumet dans les membranes cellulaires qui,en interagissant,vontformer des poresau niveau de la membrane des pathogènes, perturbant leur perméabilité etprovoquant ainsi leur lyse. Afin d"inactiver cette réponse, les différentes espèces deLeshmaniasemblent ainsi capables,en fonction de la longueur de leur lipophosphoglycane,de bloquer lacascadeenzymatique à l"origine de l"activationdu complément(Olivier et al., 2005).Chez les vertébrés,la réponse immunitaire fait également intervenir un certain nombre decellules immunocompétentestelles que les macrophages:ces dernierspeuvent être ciblés parlesparasites qui ont développédes stratégies pour échapper à la phagocytose.Shigellaprovoque parexemple directement la mort des macrophages en injectant,à l"aide du système de sécrétionSST3,l"invasine ipaB qui semble nécessaire et suffisante pour déclencher son apoptose(Thirumalai et al., 1997). Une seconde stratégie pour échapper à la réponse cellulaire consiste àperturber la synthèse des différentes cytokines et interférons qui sont nécessaires à lacoordination de la réponse de l"hôte.Yersinia pestis, l"agent de la peste,estainsicapable de fairebaisser l"expression du facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) à l"aide de la protéine YopJ etdonc de bloquer l"inflammation et le recrutement d"autrescellules immunitaires(Palmer et al.,1998). Enfin pour finir, une réponse efficace pour l"hôte afin de limiter la multiplication desparasites intracellulaires, est de provoquer l"apoptose descellules infectées.Certains pathogènessont capables debloquer cette activation.Cela a été surtout montré chez les virus telcelui de

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²Figure 3:Diversité de formes des spores de microsporidies(A) Spores ovoïdes etpyriformes d"Amblyospora callosaparasite d"un insecte aquatique appartenant àl"ordre desTrychoptera; (B) Spores en forme de bâtonnets deResiomeria odonataeparasite de libellules(C) Spore allongéedeJirovecia involutaparasite d"un ver aquatique(D) Tetraspore deMarssoniellaelegansparasite d"un copépode. La barre d"échelle représente 5 μm(modifiéed"aprèsVávraetRonnyLarsson, 2014).

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infectieux.Des spores de formes diversessont observéesselon l"espèce considérée (Figure3), oudans certainscas au sein d"une même espèce(Keeling and Fast, 2002): ovoïde (Enterocytozoon,Nosema), pyriforme (Marssoniella), sphérique(Pilosporella),ou encore en forme de bâtonnet(Bacillidium, Helmichia) . Cependant,la forme ovoïde reste la plus observée. La plupart desespèces présentent des spores de quelques µm,maisl"écart entre les plus grandes et les pluspetites est considérable,allant de 1µm pourEnterocytozoon bieneusià près de 40µm de longpourBacillidium filirum(Vávra and Larsson, 2014).La paroi de la spore est construite de façon àpouvoir résister à la forte pression osmotique qui sera présente durant la germination et secompose de 2 couches extérieures à la membrane plasmique: l"exospore et l"endospore.2.2.2.Ultrastructure de la sporeL"exospore est la couche la plus extérieure (Figure4). Elle apparait dense aux électronsen microscopie électronique à transmission et semble d"épaisseur uniforme tout autour de laspore. Son épaisseur et sa structure varientfortement suivant l"espèce, partant d"une fine couchedense non stratifiéed"environ 10 nm jusqu"à une structure plus complexe composée de multiplescouches et d"environ 200nm d"épaisseur(Vávra and Larsson, 2014).L"endospore, contrairement à l"exospore, apparait transparente aux électrons et sembledonc dépourvue de structure en couches. Son épaisseur peut atteindre chez certaines espèces 100nm, et elle est uniforme exceptée à l"apex de la spore(disque d"ancrage, capuchon polaire), oùelle est plus fine. C"est à cet endroit qu"aura lieu l"extrusion du tube polaire lors de lagermination. Des coupes en cryofracture d"endospores d"Amblyosporaont montré une structuregranulofibrillaire(Vávra and Larsson, 2014). Cette couche semble être composée en majoritéd"α-chitine, ce qui a permis l"utilisation de calcofluor(molécule fluorescente se fixant sur lachitine ou la cellulose)pour leurdétectionen fluorescence(Didier et al., 1995). L"endospore nese forme qu"à la fin de lasporogonie, en s"épaississant jusqu"à ce que la spore soit complètementmature. Cette formation tardive est certainement due au fait que sa mise en place va sceller laspore, isolant donc totalement la microsporidie du cytoplasme dela cellule hôte, duquel dépendla microsporidie pour son approvisionnement ennutriments(Vávr a a nd Lars son, 2014).Lasurface interne de l"endospore est directement au contact de la membrane plasmique qui délimitelesporoplasme. Cette membrane est souvent considérée comme faisant partie intégrante de laspore, car ellene sera pas injectée avec le sporoplasmedans la cellule hôte. Elle restera en effet

Figure 4:Schéma de l"ultrastructure d"une spore microsporidienneBien qu"il puisse y avoir une grande diversité de formesselonles espèces de microsporidies considérées,certaines structuressontprésentesdansla plupart desespèces(modifiéed"aprèsKeelingetFast, 2002).

Figure 5:Marquage en immunofluorescence d"uneprotéine du tube polaire d"AntonosporalocustaeLe tube polaire dévaginé d"A. locustaeest ici marqué à l"aide d"anticorps polyclonaux dirigés contre uneprotéine de la famille PTP2 (AlPTP2b,Antonospora locustaePolar Tube Protein 2b)(modifiée d"aprèsPolonaiset al., 2013).

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dans la spore, et le sporoplasmeacquerraune nouvelle membraneappelée polaroblaste(Vávraand Larsson, 2014).La membrane plasmique possède une structure classique trilamellaire d"environ 7nmd"épaisseur. Lorsde la phase mérogonique,cette membrane semble montrer des signesd"interaction directeavec la cellule hôte sous la forme de vésicules ou de projectionstubulairesaugmentantsasurface(Vávr a and Lars son, 2014). Peu avant le passage en sporogonie, dumatériel dense aux électrons va venir se déposer sur cette membrane, etêtreà l"origine de laformation de la paroi sporale(Vavra, 1976).La structure la plus caractéristique de la spore mature est le tube polaire, celui-ci estconnecté à la partie antérieure de la spore et enroulé autour du sporoplasme(Vávra and Larsson,2014). En présence d"une stimulation environnementale appropriée, le tube polaire sera trèsrapidement extrudé de la spore, puis, après avoir percé la membrane de la cellule hôte, servira deconduit pour permettre le passage du sporoplasme vers le cytoplasme de la cellule hôte. Chez laplupart des espèces de microsporidies,le tube polaireest bien plus long que la spore. En effet,chez la microsporidieNosema apisinfectant l"abeille domestique, le tube polaire peut atteindreune longueur de 300 µm pour une sporene mesurant que 5 µm(Youssef and Hammond, 1971).Deuxpartiesdistinctes sont visibles: la partie strictement antérieure (appeléemanubrium) quifait usuellement un tiers de la longueur de la spore et unepartie qui formera des spires autour dusporoplasme, touchant presque la paroi. Le diamètre de ce tube est variable et peut ne pas êtreconstant sur toute la longueur, s"affinant parfois au pôle apical. Ce tubepolaire se termine auniveau de la partieapicalepar une structure en forme de cloche appeléedisque d"ancrage. De parsa fonction unique dans le règne animal, de nombreux chercheursse sont penchés sur sa structureet sa composition(Vávra and Larsson, 2014).Àce jour 5 protéines de tube polaire appelées PTP(Polar Tube Proteins)ont été identifiées (Figure5)(Delbac et al., 1998a, 1998b; Polonais et al.,2013; Wang et al., 2007). Bien que la structure complète du tube ne soit pas encore élucidée, ilsemble quela protéine PTP1 soit le constituantmajoritaire. De plus,celle-ci étant O-glycosylée(Taupin et al., 2007), elle serait potentiellement impliquée dans l"adhérence du tube polaire surles récepteurs mannoses des cellules hôtes(Bouzahzah & Weiss 2010). Lesséquences codantespour lesPTPsprésentant peu desimilaritésentre les espèces ou avec d"autres protéinesexistantes,leur identification a été relativement difficile.

Figure 6:Cycle de vie des microsporidies:Les 3 régions (I-III) représenten t le s 3 grande s phase s de s cycle s de vi e. L a phas e infectieus e ouenvironnementale (phase I)est la seule partie extracellulaire du cycle. Les spores infectieuses présentesdansl"environnement vont déclencher leur processus de germination en présence des conditionsappropriées.Le tube polaire va être dévaginé et après avoir"percé»la membrane cytoplasmique de lacellule cible,ilinjecterale contenu de la spore (sporoplasme) entrainant le début de la phase II. Au coursde la mérogonie ou phase proliférative, lesparasitesvontse multiplier dans le cytoplasme de la cellulehôte. La phaseIIIou sporogonieaboutira àla formation des spores; cette phase est caractérisée par lamise en place de la paroi et de l"appareil invasif(modifiéed"aprèsCalietTakvorian, 2014).

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2.3.Cycle de vieA ce jour, le cycle de vie des microsporidiesn"est élucidé que pour quelques espèces.Cependant au vudes travaux existants, il apparaitque ces parasitespossèdent des cycles de viecomplexes: polymorphiques ou non et monoxène ou hétéroxène suivant l"espèce considérée.Ainsiil y ades espèces produisant un seul type de spores(Nosema ceranae,Encephalitozooncuniculi...), etd"autresprésentant des spores de formes,de tailleset de structuresdifférentes, enfonction du stade de développement, du tissu, de l"hôte ou indifféremment de ceux-ci. LamicrosporidieSpraguea lophii,capable de parasiter letissunerveux de la lotte(Lophiuspiscatorius) chez qui elle provoquela formationde xénomes (fusions de plusieurs cellules en uneseulecelluleplurinucléée), possède ainsi deux types de spores de morphologieset de caryotypesdifférents en fonction de son stade de développement.Elle produit d"aborddesspores haploïdeslors de la phase précédant la formation du xénome,puis des spores diploïdessont produitesàl"intérieur de celui-ci(Stentiford et al., 2013). Les microsporidies du genreAmblyospora,qui sontdes parasites de moustiques réalisant leur cycle par le biais d"un hôte intermédiaire (un copépode)présententégalement deux types de sporesen fonction de l"organisme hôte. Des sporesbinucléées diploïdes infectantes sont produites dans les ovaires du moustique et permettent latransmission verticale du parasite. Les larves infectéesrésultantes produisent,dans leurs corpsgras, des spores haploïdesmononucléées. Celles-ci ne sont pas infectantes pour le moustique,maisprovoquerontsa mort permettant ainsi le passage vers leur hôte intermédiaire: le copépode(Andreadis, 1985).En raisonde la grande diversité d"espèces et de cycles de viedesmicrosporidies, il estrelativement difficile de proposeruncycle de vie générique, d"autant plus que celui-ci n"estconnu que pour unfaiblenombre d"espèces décrites. Cependant,troisgrandes étapes sontcommunes chez toutes les espèces (Figure6)(Cali and Takvorian, 2014):la phase infectieuse ou environnementale.la mérogonie ou phase proliférative.la sporogonie ou phase de formation des spores.

Figure 7:Schéma représentant les différentes étapes du processus de germination de la spore(A) Sporeavant germination, le tube polaire estfiguréen noir, le noyau en gris et la vacuolepostérieureen blanc. (B)Dans les conditionsappropriées (pH, concentrations en ions...),le processus de germinationva s"enclencher. La pression osmotique va alors augmenter à l"intérieur de la spore, provoquant ainsi legonflement dupolaroplaste etdela vacuole. Ce phénomène vaentrainerla rupture du disque d"ancrageau pôle antérieur de la spore,niveauauquel est ancré le tube polaire.(C)Débutdu processus dedévagination(ou d"extrusion)du tube polaire.(D)Spore après dévagination complète du tube polaire.(E)Le sporoplasme (comprenant lenoyau) transite à travers le tube polaire.(F) Le sporoplasme qui émergedu tube polaire est entouré par une membrane provenant du polaroplaste lamellaire (modifié d"aprèsP JKeelingetFast, 2002).

Figure 8:Attachement de spores d"Encephalitozoonintestinalisà la surface de cellules Caco-2Image en microscopie électronique àtransmission de spores d"E. intestinalisattachées à la surface decellules caco 2. Les spores semblent être en contact direct avec la surface de la cellule qui émet despseudopodes (indiqués par la flèche). (A) L"extrusion du tube polaire n"a pas encore eu lieu. (B) Sporeavec son tube polaire en cours de dévagination (indiqué par un triangle). Echelle: 500 nm. (modifiéed"aprèsHaymanet al., 2005).

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De par leur statut de parasites intracellulaires obligatoires, seules les phasesintracellulaires présenteront des étapes de multiplications.2.3.1.La germinationCette phase ne concerne que la forme sporale des microsporidies, qui est en effet la formede dissémination. Les spores environnementales vont ainsi,en présence de conditions favorables,extruder leur tube polaire en dehors de la spore. Cette extrusion est extrêmement rapide, la vitesseétant évaluée à 105 µm.s-1in vitrochezA.algerae(Frixione et al., 1992). Le mécanisme parlequel cette éversiondu tube polaireest accomplie semble être commune à toutes les espèces(Undeen and Frixione, 1990)et paraît extrêmement complexe.Cependantnous avonsaujourd"huiune idée générale de la façon dont se déroule ce phénomène.Après ingestion de la spore par l"hôte, la germination va intervenir en présence d"unstimulus approprié. Le tube polaire va alors être éjecté de façon explosive, après rupturede laparoi sporaleau niveau ducapuchon polaireoù celle-ci est la plus fine (Figure7). L"éversion dutube polaire étant très violente,il est postuléque la force est suffisante pour que celui-ci puissepercer la membrane plasmique de la cellule hôte, et injecter le sporoplasme directement dans lecytoplasme de la cellule infectée(Cali and Takvorian, 2014). Il semblerait que l"adhésion desmicrosporidies à la cellule cible puisse être unélément initial nécessaire à l"éversiondu tubepolaire. Des observationsen microscopie électroniqueindiquenten effetque l"attachement dessporesd"E. intestinalis(figure8), serait potentiellement dû à des glycosaminoglycanes sulfatés(GAGs) présents à la surface de la cellule hôte(Hayman et al., 2005). Un second mécanismed"invasion est décrit, il s"agit d"une entrée par phagocytose.De Graaf a ainsi observé des sporesdeN. apisphagocytées par deshémocytesd"abeilles(de Graaf et al., 1993). Ce mécanismepouvant être bloqué par la cytochalasine D, il serait dépendant de l"actine(Takvorian et al.,2005). Dans ce cas de figure, les spores phagocytées utiliseraient leurtube polaire pour échapperà lafusion lysosomale. Le tube polaire serait donc un moyen d"échapper à la lyse après laphagocytose(Franzen, 2005).Les conditions précises permettant l"activation du mécanisme de germinationont étélargement étudiées, et de nombreux facteurs physiques (press ion, dessiccation)(Ols en e t al.,1986; Weidner, 1982)ou chimiques (pH, pression osmotique)(Weidner and Byrd, 1982)ont ététestésavec plusoumoins de succès. Dans tous les cas la présence d"ions (Ca2+,K+,Na+,Cl-) et

Figure 9:Mise en place de la vacuole parasitophore dans le cas d"Encephalitozoon cuniculi.Contrairement au mode d"invasion classiquementobservé chez les microsporidies,E. cuniculine perceraitpas la membrane de la cellule hôte. La membrane plasmique serait repoussée vers l"intérieurducytoplasme lors de l"extrusion du tube polaire, et serait à l"origine de la membrane de la vacuoleparasitophore au sein de laquelle se multiplieront les parasites(modifiéed"aprèsBohneet al., 2011).

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Figure 10:Recrutementdes mitochondries de la cellule hôte autour de la vacuoleparasitophore.Photographie de microscopie électronique àtransmission d"un stade méronte d"E. cuniculidont lamembrane de la vacuole parasitophore est recouvertede mitochondries de la cellule hôtequi sont icicolorées artificiellement en rouge.Me:méronte;N: noyau du méronte;Flèche noire: membrane de lavacuole parasitophore (modifiéed"aprèsHackeret al., 2014).

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manièreactive de la cellule hôte sans provoquer dedommages apparents. Le mécanisme exactn"a pas pu être élucidé, cependant il serait dépendant de l"actine car la mutationdeC. eleganspour legène ACT5 (gène codant pour l"actine) provoque une baisse de la production de spores(Szumowski et al., 2012). Unphénomène d"auto-infectionest également possible chez certainesespèces. Dans ce cas de figure, les spores néoformées vont entrer en germination directementdans le cytoplasme de la cellule hôte. Le tube polaire vasubir une éversionetinjecterlesporoplasme dans une cellule voisine, provoquant le départ d"un nouveau cycle de multiplication.2.4.Un bon modèle d"interactionhôte-parasiteBien que les microsporidies aient un cycle qui peut être complexe et que leur biologie ne soitpas encore complètement connue,elles représententunbonmodèle biologiquepour les raisonssuivantes.2.4.1.Des parasites ubiquistesLa première raison pour laquelle l"étude des microsporidies est importante,c"est leurimpact économique en santé animale et humaine.En effetayant été trouvé chez des hôtesappartenant à près de la moitié du phylum des métazoaires, elles sont reconnues à ce jour commeles parasites les plusfréquemmentobservés aussi bien chez les vertébrés que chez les invertébrés.Étant donné le peu de spécialistes étudiant ces parasites, et le fait que plusieurs espèces peuventparasiter une même espèce hôte(Krebes et al., 2010), on peut supposer que le nombre d"espècesde microsporidies dépassemêmecelui de leurs hôtes(Keeling and Slamovits, 2004).La plus grande diversité des microsporidies estobservéechez les invertébrés, enparticulierchezles insectes et les crustacés,représentantprès de 69% des 125 espècesrépertoriéesdans l"étude deVossbrinck et Debrunner-Vossbrinck(2005). Leur présence chez lesinsectes est d"ailleurs la cause de leur renommée. C"est en effetNosemabombycisparasite du verà soie qui a été la première microsporidie découverte et décrite par Nageli en 1857. Lesmicrosporidies d"insectes sont également revenues sur le devant de la scène à l"occasion desfortes pertes de coloniesd"abeillesdomestiquesqui ont touché les apiculteurs au début desannées 2000. L"espèceN. ceranae, agent de la nosémose et initialement décrite chez l"abeilleasiatique Apis cerana,est ainsi considérée comme une des causesde ces fortes pertes(Higes etal., 2008).Un grand nombre d"espèces de microsporidies sont également présentes chez lescrustacés où elles sont la cause de forts dommages économiques, avec par exemple

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Enterocytozoon hepatopenaeiparasite des crevettes etMyospora metanephropsparasite duhomard(Stentiford et al., 2010; Tourtip et al., 2009).Dans le cas des vertébrés,ce sontchez les poissons qu"il y ale plus d"espèces demicrosporidies avec plus de 160 espèces décrites appartenant à 17 genresdifférents(Lom andNilsen, 2003). Chez ces derniers, elles sont surtout étudiées pour leur impact économique enpisciculture, en particulierLoma salmonaequi est un problème important pour les élevages desalmonidés(S haw e t a l., 2000). De nombreusesmicrosporidies sont également capablesd"infecter des mammifères, et17espècesont actuellement été identifiées chezl"homme,dont laplupart sont des zoonosesacquisespar l"intermédiaire d"insectes, de poissons ou d"autres hôtes.Cependant,4espècessont prédominantes(E. cuniculi, E. intestinalis, E. hellem, E. bieneusi), lesautres étant plutôt des espèces opportunistes(Anane and Attouchi, 2010; Cali and Takvorian,2004; Meissner et al., 2012).Ainsi les microsporidies ont un impact économique en santé vétérinaire mais égalementhumaine,ellessont d"ailleurs classéessur la liste de surveillance du"National Institute ofAllergy and InfectiousDiseases»(NIAID, États-Unis). De plus il existe des microsporidiesinfectantégalementun certain nombre d"espècesbiologiquesmodèlestellesqueDrosophilamelanogaster(Franzen et al., 2005),Caenorhabditiselegans(Troemel et al., 2008),Dario rerio(Sanders et al., 2012), offrant ainsi dessystèmes biologiquesd"étude d"intérêtpour étudier lesinteractions hôte-parasite.2.4.2.Des génomescompactset réduitsLa seconde raison de l"intérêt de l"étude des relations hôtes-microsporidiestient aux trèsfortes simplifications génomiques et fonctionnelles que ces parasites ont subidurantleuradaptation. En effet,une des caractéristiqueslaplus remarquablesdes microsporidies est que lasimplification cellulaire de ces parasites s"est accompagnée d"une simplification et d"unecompaction de leur génome(Corradi and Selman, 2013). Elles présentent en particulier un faiblenombre de gènes, des régions intergéniques réduites et des gènes globalement plus courts que lesautres espèces eucaryotes connues(Corra di and Selm an, 2013). Cescaractéristiquesontinitialement été observéesdans le génome d"E. cuniculi(2,9 Mpb), premier génome de parasiteeucaryote séquencé(Kati nka e t a l., 2001).Depuis lors,d"autres génomes ont été séquencésmontrant une grande diversité de tailleet de structureselonles espèces étudiées. On a ainsi des

Table 1.Tailles des gènomes et densité génique chez différentes espèces microsporidiennes(d"aprèsKeelinget al., 2014):EspèceTailleestimée dugénome(Mpb)Densitégénique(Gène/kpb)PublicationsEncephalitozoon cuniculi2,90,83(Katinka et al., 2001;Pombert et al., 2013)Encephalitozoon romaleae2,50,84(Pombert et al., 2012)Encephalitozoon hellem2,50,86(Pombert et al., 2012)Encephalitozoon intestinalis2,30,86(Corradi et al., 2010)Antonospora locustae5,5?(Slamovits et al., 2004)Enterocytozoon bieneusi60,90(Akiyoshi et al., 2009)Nematocita parisii(2souches)4,10,65(Cuomo et al., 2012)Nematocida sp.4,70,59(Cuomo et al., 2012)Anncalia (Brachiola) algerae(3souches)230,09(Peyretailladeet al., 2012)Spraguea lophii6,2-7,130,51(Campbell et al., 2013)Trachipleistophora hominis8,5-11,50,38(Heinz et al., 2012)Edhazardia aedis51,30.08(Desjardins et al., 2015)Hamiltosporidiumtvaerminnensis240,21(Corradi et al., 2009;Keeling et al., 2010)Nosema bombycis15,70,34(Pan et al., 2013)Nosema antheraeae6,60,53(Pan et al., 2013)Nosema ceranae7,90,33(Cornman et al., 2009)

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génomes allant de 2,3 Mpb pourEncephalitozoon intestinalis(Corradi et al., 2010),à51.3MpbpourEdhazardia aedis(Desjardi ns e t a l., 2015)(Tableau 1).Malgré cette forte disparité detailles, le contenu en gènessembleassez conservé entre les espèces. AinsiE. cuniculiavec songénome réduit (1996gènes pour 2,9 Mbp;Katinka et al., 2001)contient presque le mêmenombre de gènesquel"espèceA.algeraequi possède un génome près de 10 fois plus grand (2075gènes pour 23Mpb;Peyretaillade et al., 2012). Cette forte variation entre les différents génomess"explique donc surtout par de fortes différencesau niveau de ladensitégénique, avec desrégions intergéniques variant de 119 pbpourE. cuniculià 1,18 kpb pourTrachipleistophorahominis(Hei nz e t al ., 2012 ; Peyretailla de e t a l., 2011).Desnombreuxéléments transposableset séquences répétéesont également été retrouvés chez certaines espèces(Octosporabayeri,N. ceranae,N. bombycis,Vittaformacorneaeet A. algerae)ce qui peutégalement expliquer une partie de la variabilité observée(Peyretaillade et al., 2011).Le nombre degèneschez les microsporidies restelargement inférieur àcelui desautresorganismes eucaryotes unicellulairestel queSaccharomyces cerevisiaepar exemple, qui possèdeenviron 6000 gènes(Corradi and Slamovits, 2011). Cette forte réduction du nombre de gèneschez les microsporidiess"est accompagnée d"une perte ou d"un appauvrissement de certainesvoies métaboliques. Le cas extrême étantcelui d"E. bieneusi, qui semble avoir perdula quasi-totalitédes gènes impliqués dans le métabolisme énergétique et serait potentiellement incapablede digérer les sucres, rendantcette espècetotalement dépendante de son hôte pour sonapprovisionnement en ATP(Keeling et al., 2010). Une telle réduction n"est renduepossible quepar le fait que les microsporidies se reposent entièrement sur la cellule hôte pour pourvoir à leursbesoins métaboliques et énergétiques, ce qui a conduitàles qualifier de parasites extrêmes(Haaget al., 2014). En plus de cette perte totale ou partielle decesvoiesmétaboliques, lesmicrosporidies ont également perdu la totalité descomposantsde la voie Tor(Shertz et al., 2010).Cette voiequipermet la perception des nutriments dans le milieu extérieur, entrainant ainsi uneadaptation du métabolisme de l"organisme en fonction des nutriments disponibles, est pourtantprésente chez presque tous les eucaryotes.Nous pouvonssupposer qu"ense développant dans unmilieustableennutriments(cytoplasme de la cellule hôte), les microsporidies ont perdu le besoinde s"adapter à leur milieu extérieur lors de leurs phases prolifératives.

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En contrepartie de ces étonnantes pertes de gènes, les microsporidies ont acquis durant leurévolution un certain nombre de transporteurs qui leur ont permis de développer des capacitésuniquespourpirater les ressources énergétiques et métaboliques de l"hôte. Cette acquisitionsemble s"être en particulier effectuée par le biais de transfertshorizontaux.AinsichezE. cuniculides gènes deRickettsiaouChlamidiaseraientà l"origine de l"acquisition de transporteur d"ATP(Tsaousis et al., 2008). ChezN. parisii,destransporteurs de nucléotidesproviendraient degènesdebactériesou d"arthropodes(Cuomo et al., 2012). Dans cette même étude,Cuomo et al(2012)ontdétecté des signaux de sécrétionen amont de gènes codant pour deshexokinaseslaissantsupposer que ces enzymes pourraient être sécrétées directement dans le cytoplasme de la cellulehôteet modifier son métabolisme(Cuomo et al., 2012).Ainsi au cours deleur adaptationauparasitisme intracellulaire, les microsporidiesontfortement simplifiécertainesfonctionsbiologiques, gardant certainement le minimum de gènesnécessaire à leur interactionavecquotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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