Soutenance de thèse de ELHUSSEINY JANA
Titre de thèse
Démêler les déterminants morphologiques et biophysiques de la transmission des oocystes coccidiens et de l'infection de l'hôte
Unravelling Morphological and Biophysical Determinants of Coccidian Oocyst Transmission and Host Infection
Résumé de la thèse
Les parasites coccidiens se disséminent sous forme d'oocystes, stades de transmission environnementale capables de survivre à des conditions difficiles tout en s'ouvrant de manière hautement contrôlée dans l'hôte afin de libérer les sporozoïtes, formes infectieuses du parasite. La manière dont la paroi de l'oocyste concilie ces exigences opposées, ainsi que l'évolution de sa résistance au cours de la sporulation de l'oocyste, face aux désinfectants puis aux cellules de l'hôte, reste largement inconnue. À l'aide de techniques de micro-indentation et de perçage à l'échelle de l'oocyste unique, d'imagerie quantitative, de marquage par des lectines, d'infection in vivo et in vitro avec des phagocytes dans des modèles coccidiens d'Eimeria, nous montrons que la paroi bicouche de l'oocyste est fonctionnellement compartimentée. La couche externe est chimiquement fragile, tandis que la couche interne supporte la charge mécanique et reste imperméable aux macromolécules même après l'élimination de la couche externe. Les oocystes se comportent comme des coques sous pression qui se rompent préférentiellement au pôle antérieur, un point faible fixe qui canalise la libération des sporocystes quel que soit le site d'application de la force. La structure de la paroi, l'autofluorescence, les propriétés mécaniques et l'infectivité des oocystes sont dissociables: le traitement à l'eau de Javel élimine la couche externe sans affaiblir la paroi ni éliminer totalement l'infectivité; le traitement à l'ozone érode la couche externe et endommage les glycanes de la paroi interne tout en ne réduisant que partiellement l'infectivité; enfin, le traitement thermique affaiblit la paroi et abolit l'infectivité tout en laissant intacte la structure double couche de l'oocyste. La résistance mécanique augmente au cours de la sporulation et diminue avec le vieillissement des oocystes. Lorsque l'eau de Javel et la chaleur sont combinées, les dommages dépendent de l'ordre des traitements, tandis que l'inactivation parasitaire dépend uniquement de la chaleur. Lors des interactions avec les phagocytes, les oocystes intacts déclenchent une adhésion rapide et une phagocytose frustrée de la part des macrophages et des neutrophiles, mais sont rarement internalisés totalement, tandis que les sporocystes libres sont plus facilement pris en charge, indiquant que la paroi intacte de l'oocyste résiste également au traitement par les cellules de l'immunité innée. Ensemble, ces résultats définissent un cadre mécanique de la résistance des oocystes coccidiens qui englobe le développement parasitaire, son vieillissement environnemental, sa résistance aux traitements de désinfection et aux cellules phagocytaires, et identifient la paroi interne comme la cible essentielle pour inactiver les parasites coccidiens transmis par l'environnement.
Thesis resume
Coccidian parasites spread through oocysts, environmental transmission stages that must survive harsh conditions yet rupture in a highly controlled manner within the host to release infectious sporozoites. How the oocyst wall reconciles these opposing demands, and how its resistance changes during sporulation, following disinfection and during encounters with host cells, remains largely unknown. Using single-oocyst microindentation and piercing, quantitative imaging, lectin labelling, in vivo infection assays and phagocyte co-culture in Eimeria coccidian models, we show that the bilayered oocyst wall is functionally partitioned. The outer layer appears to be chemically fragile, whereas the inner layer bears the mechanical load and remains impermeable to macromolecules even after the outer layer is stripped. Oocysts behave as pressurised shells that fail preferentially at the anterior pole, a fixed weak point that channels sporocyst release regardless of where force is applied. Wall structure, autofluorescence, mechanics and infectivity are dissociable: bleach removes the outer layer without weakening the wall or fully abolishing infectivity; ozone treatment erodes the outer layer and damages inner-wall glycans while only partly reducing infectivity; and heat treatment weakens the wall and abolishes infectivity while leaving the bilayered wall structure intact. Mechanical resistance increases with sporulation and declines with ageing. When bleach and heat are combined, wall damage depends on treatment order, whereas parasite inactivation depends on heat alone. During encounters with phagocytes, intact oocysts undergo rapid adhesion and partial engulfment by macrophages and neutrophils but are rarely fully internalised, while released sporocysts are readily taken up, indicating that the intact oocyst wall also resists processing by innate immune cells. Together, these findings define a mechanical logic for coccidian oocyst resistance that spans parasite development, environmental ageing, disinfection and immune encounter, and identify the inner wall as the critical target for inactivating environmentally transmitted coccidian parasites.