Functional characterisation of Leishmania casein Kinase 1.2 in the parasite and the mammalian host

Leishmania parasites are responsible for leishmaniases. During their life cycle, they alternate between extracellular promastigotes in the insect vector and intracellular amastigotes in mammalian macrophages. Survival in the mammalian host implies to subvert the macrophages. Leishmania casein kinase 1 isoform 2 (LmCK1.2), as a signalling kinase, could be involved in the manipulation of the host cell, because: (i) it is released into the host cell via exosomes, (ii) it is essential for intracellular parasite survival, (iii) it phosphorylates host proteins. However, little is known about its functions in the parasites and the pathways it may regulate in the macrophage. I first showed that LmCK1.2 was found in the cytoplasm, associated to the cytoskeleton and to various organelles such as the basal body or the mitotic spindle. The subcellular localisations of LmCK1.2 required the presence of the C-terminal low complexity regions, suggesting the importance of protein-protein interactions for this process. To gain insights into LmCK1.2 functions, I then used proteomics to identify 171 LmCK1.2 associated proteins (LmCKAPs) in the parasite, which were involved in various pathways including endocytosis through the regulation of the AP2 complex and cytokinesis through the regulation of a novel cell-cycle regulated protein, LmCKAP1. Finally, I identified 146 mammalian host proteins associated with LmCK1.2 (LmCKAPhost), which are over-represented in proteins involved in cellular trafficking and protein metabolism, highlighting pathways that might be important for intracellular parasite survival. This work considerably increased our knowledge on Leishmania CK1.2. These data demonstrate singular similarities in localization and interactome composition between LmCK1.2 and human CK1s, suggesting that Leishmania CK1.2 has evolved to mimic mammalian CK1s and particularly CK1α. Similarly to other pathogens such as viruses, controlling CK1α pathways might be one of the keys to Leishmania intracellular survival.Les parasites Leishmania sont les agents responsables des leishmanioses. Au cours de leur cycle de vie, ils alternent entre une forme promastigote, extracellulaire, chez l'insecte vecteur et une forme intracellulaire, amastigote, dans les macrophages de mammifères. Pour survivre dans l'hôte mammifère, les amastigotes doivent manipuler le macrophage à leur avantage. La caséine kinase 1.2 de Leishmanie (LmCK1.2) pourrait être impliquée dans la manipulation de la cellule-hôte, car : (i) elle est exportée dans la cellule-hôte via des exosomes, (ii) elle est essentielle à la survie du parasite intracellulaire, et (iii) elle phosphoryle des protéines de la cellule hôte. Cependant, il existe peu d’informations sur ses fonctions dans le parasite et sur les voies de signalisations qu’elle pourrait réguler dans le macrophage. Lors de ce travail de thèse, j’ai montré que LmCK1.2 était présente dans le cytoplasme, qu’elle était associée au cytosquelette et à divers organelles tels que le corps basal ou le fuseau mitotique. J’ai montré que la présence de régions de faible complexité, présentes dans la partie C-terminale de LmCK1.2, était nécessaire à sa localisation subcellulaire. Afin de mieux comprendre les fonctions de LmCK1.2, j’ai ensuite réalisé des analyses protéomiques qui m’ont permis d’identifier 171 protéines associées à LmCK1.2 (LmCKAPs) dans le parasite. Ces LmCKAPs sont impliquées dans diverses voies. J’ai pu montrer l’implication de LmCK1.2 dans deux voies particulières : l’endocytose via la régulation du complexe AP2, et la cytokinèse via la régulation d’une nouvelle protéine mitotique, LmCKAP1. J’ai également identifié 146 protéines du macrophage associées à LmCK1.2 (LmCKAPhost). Elles sont surreprésentées dans deux voies particulières : le trafic cellulaire et le métabolisme des protéines, qui pourraient correspondre à des voies importantes pour la survie du parasite intracellulaire. Ce travail a considérablement enrichi nos connaissances sur LmCK1.2. En particulier, ces résultats montrent la singulière ressemblance entre LmCK1.2 et les CK1 humaines en ce qui concerne la localisation et la composition des protéines partenaires, suggérant que CK1.2 de leishmanie ait évolué pour imiter les CK1 de mammifères, particulièrement CK1α. Le contrôle des voies de signalisation de CK1α pourrait être l'une des clés de la survie intracellulaire de la leishmanie, comme cela a été montré pour d'autres agents pathogènes tels que les virus