Étude d’une mitofusine atypique impliquée dans la dynamique mitochondriale chez Trypanosoma brucei

Abstract

Les trypanosomes africains sont des parasites unicellulaires responsables de la trypanosomiase humaine africaine ou maladie du sommeil chez l’Homme, et de la trypanosomiase animale africaine ou Nagana chez le bétail. Au cours de son cycle de vie, le trypanosome se présente sous au moins deux formes réplicatives ; la forme procyclique, retrouvée dans l’insecte vecteur (la mouche tsétsé) et la forme sanguine retrouvée dans l’hôte mammifère. Contrairement à la plupart des autres eucaryotes qui possèdent de nombreuses mitochondries, Trypanosoma brucei, n’en possède qu’une seule, qui existe sous deux formes principales : (i) une forme pleinement active et développée caractéristique de la forme procyclique qui possède les complexes de la chaîne respiratoire et utilisant la phosphorylation oxydative pour la production d’énergie et (ii) une forme fonctionnellement et morphologiquement réprimée que l’on retrouve dans la forme sanguine où l’énergie est produite exclusivement par la glycolyse. Cette unique mitochondrie subit des changements morphologiques drastiques qui reflètent l’adaptation à différents environnements, alternant entre l’hémolymphe et les fluides tissulaires riches en proline de la mouche tsétsé et le sang riche en glucose de l’hôte mammifère. Ce remodelage dynamique de la mitochondrie suggère que les trypanosomes possèdent des mécanismes permettant la fusion et la fission de la mitochondrie.L’objectif de ma thèse a été d’identifier et de caractériser une protéine pouvant être impliquée dans la dynamique mitochondriale. Nous avons ainsi caractérisé une mitofusine atypique, TbMfnL (Tb927.7.2410), impliquée dans le remodelage des membranes mitochondriales. TbMfnL présente des similitudes avec les deux dynamines impliquées dans la fusion des membranes mitochondriales chez les cellules de mammifère (Mfn/Opa1) et plus particulièrement avec Mfn qui est la protéine impliquée dans la fusion de la membrane externe de la mitochondrie. Grâce à l’utilisation de techniques de microscopie à fluorescence et de microscopie électronique, nous avons pu montrer que TbMfnL est localisée dans les membranes mitochondriales. La surexpression de la protéine TbMfnL dans les formes procycliques entraine une importante modification de la structure mitochondriale avec une forte augmentation des branchements mitochondriaux aboutissant à un phénotype d’hyperfusion. L’inactivation de la protéine n’a pas révélé de modification de structure, en accord avec le faible niveau des processus de fission mitochondriale observé chez ce parasite. Nous avons également pu démontrer que TbMfnL possède un domaine GTPase fonctionnel, la caractérisant comme une protéine de la famille des dynamines. L’analyse approfondie des domaines de la protéine a permis de mettre en évidence l’importance d’une séquence d’adressage à la mitochondrie (MTS) en N-terminal, non retrouvée chez HsMfn, qui est essentielle à la bonne localisation et à la fonction de la protéine. En plus du domaine MTS, les deux domaines transmembranaires identifiés dans la protéine jouent également un rôle important dans la localisation de TbMfnL. Nous avons également montré, lors de la surexpression de TbMfnL, une stimulation de la biogenèse lipidique qui se traduit par une forte augmentation du volume de la cellule, du noyau et de la mitochondrie. Enfin, nous avons recherché de potentiels partenaires de la protéine TbMfnL par BioID, et avons identifié une douzaine de candidats potentiels. L’ensemble de ces données a permis la caractérisation de la première protéine impliquée dans la fusion mitochondriale chez T. brucei : TbMfnL.