Review Article

Cell death in Leishmania

La mort cellulaire chez Leishmania

¹ UMR PAM A, Valmis Team, 2 rue Angélique Ducoudray, BP 37013, 21070 Dijon Cedex, France
² Aix-Marseille University, CNRS, LISM, Institut de Microbiologie de la Méditerranée, 13402 Marseille Cedex 09, France

^* Corresponding author: magali.casanova@univ-amu.fr

Received: 16 July 2019
Accepted: 26 November 2019

Abstract

Leishmaniases still represent a global scourge and new therapeutic tools are necessary to replace the current expensive, difficult to administer treatments that induce numerous adverse effects and for which resistance is increasingly worrying. In this context, the particularly original organization of the Leishmania parasite in comparison to higher eukaryotes is a great advantage. It allows for the development of new, very specific, and thus non-cytotoxic treatments. Among these originalities, Leishmania cell death can be cited. Despite a classic pattern of apoptosis, key mammalian apoptotic proteins are not present in Leishmania, such as caspases, cell death receptors, and anti-apoptotic molecules. Recent studies have helped to develop a better understanding of parasite cell death, identifying new proteins or even new apoptotic pathways. This review provides an overview of the current knowledge on Leishmania cell death, describing its physiological roles and its phenotype, and discusses the involvement of various proteins: endonuclease G, metacaspase, aquaporin Li-BH3AQP, calpains, cysteine proteinase C, LmjHYD36 and Lmj.22.0600. From these data, potential apoptotic pathways are suggested. This review also offers tools to identify new Leishmania cell death effectors. Lastly, different approaches to use this knowledge for the development of new therapeutic tools are suggested: either inhibition of Leishmania cell death or activation of cell death for instance by treating cells with proteins or peptides involved in parasite death fused to a cell permeant peptide or encapsulated into a lipidic vector to target intra-macrophagic Leishmania cells.

Résumé

Alors que les leishmanioses représentent toujours un fléau mondial, de nouveaux outils thérapeutiques sont nécessaires pour remplacer les traitements actuels qui sont chers, difficiles à administrer, qui induisent de nombreux effets secondaires et pour lesquels la résistance est de plus en plus inquiétante. Pour cela, l’organisation très originale du parasite Leishmania par rapport aux eucaryotes supérieurs est un grand avantage. En effet, cela permet le développement de nouveaux traitements très spécifiques et donc non cytotoxiques. Parmi ces originalités, la mort cellulaire de Leishmania peut être citée. Malgré un aspect classique d’apoptose, les protéines apoptotiques clefs des mammifères ne sont pas présentes chez Leishmania, telles que les caspases, les récepteurs de mort et les molécules anti-apoptotiques. Des études récentes ont participé à une meilleure compréhension de la mort cellulaire du parasite, identifiant de nouvelles protéines ou même de nouvelles voies apoptotiques. Cette revue fait le point sur l’état actuel des connaissances sur la mort cellulaire de Leishmania, décrivant ses rôles physiologiques et son phénotype et discutant l’implication de différentes protéines : endonucléase G, métacaspase, aquaporine Li-BH3AQP, calpaïnes, cystéine protéinase C, LmjHYD36 et Lmj.22.0600. À partir de ces données, différentes voies apoptotiques potentielles sont suggérées. Cette revue fournit également des outils pour identifier de nouveaux effecteurs de la mort cellulaire de Leishmania. Pour finir, différentes approches pour utiliser ces connaissances pour le développement de nouveaux outils thérapeutiques sont suggérées : soit inhibition de la mort cellulaire de Leishmania, soit activation de celle-ci par exemple en traitant les cellules avec des protéines/peptides impliqués dans la mort du parasite fusionnés à un peptide pénétrant dans les cellules ou encapsulés dans un vecteur lipidique pour cibler les cellules de Leishmania intra-macrophagiques.