MORT CELLULAIRE CONCEPTS ET VOIES DE MORT n

MORT CELLULAIRE CONCEPTS ET VOIES DE MORT n NECROSE n APOPTOSE n AUTOPHAGY n

NECROSE n n La nécrose est une mort anormale de la cellule (cf. apoptose) Causes possibles : – – n Perte de l’homéostasie cellulaire Réduction de l’afflux sanguin Trop peu d’oxygène dans le sang Toxines, trauma, radiation, T°, etc. . Conséquences : – Les cellules gonflent, éclatent et relarguent leurs contenus dans les espaces interstitiels – Importante réaction inflammatoire

MECANISMES MOLECULAIRES n L’absence d’oxygène entraine : – – – n Déplétion d’ATP Synthèse et dégradation des phospholipides Fuite de calcium de la mitochondrie Reperfusion – Création d’oxygène radicalaire O 2 - , OH-, H 2 O 2 n n Molécules très réactive qui attaquent tous les constituants cellulaires Les capacités de détoxication de ces molécules sont très limités au niveau cellulaire

Fonctions cellulaires altérées – Dérégulation de la perméabilité membranaire et donc influence les mécanismes de transport – Réduction du métabolisme cellulaire – Plus de synthèse protéique – Dommage au lysosomes : fuite d’enzyme dans le cytoplasme – Destruction des organelles cellulaires

Atteinte cellulaire liée aux ROS n n n Anion Superoxyde Formés par les P 450 et détoxication par les superoxyde dismutase Hydrogène peroxyde deétoxication par : catalase et glutathion peroxydase Radical hydroxyl. OH initie une peroxyadtion lipidique et les atteintes à l’ADN

Comment les radiations tuent les cellules Radiolyse de l’eau H 20 donne. H et. OH n Dommage aux membranes n Dommage à l’ADN n Les cellules non proliférative sont aussi tuées mais les doses doivent être plus importante n

APOPTOSE n Caractéristiques d’une cellule en apoptose – – – Condensation cellulaire Condensation de la chromatine Fragmentation de l’ADN « blebbing » de la membrane Exposition sur la membrane externe des phosphatidylserine – Sécrétion de cytokines qui inhibe l’inflammation n Ces caractéristiques sont régulés par des signaux

Apoptose histoire n n 1842 : Carl Vogt remarque la disparition de noyaux dans certains tissus 1951 d » crit la mort de certaines cellules dans les tissus embryonnaire 1964 Première utilisation du terme mort programmée 1972 Kerr Wyllie et Currie utilise le terme d’apoptose

1ère Mise en évidence de l’apoptose n Date du milieu du XIX ème siècle puis remis au jour dans les années 30 pour vraiment être caractérisé en 1972

AUTOPHAGIE Sorte de « self » cannibalisme n Manque de nutriment n Digestion d’organelle intracellulaire n Réarrangement de la membrane séquestration des composants dans des autophagosomes puis fusion avec lysozomes (dégradation enzymatique) n

APOPTOSE versus NECROSE

FRAGMENTATION DE L’ADN

BLEBBING DES CELLULES

Pourquoi l’apoptose n n Nombre de cellules dans l’organisme : 1014 Durée de vie d ’une cellule – très variable selon l ’origine – vie post-embryonnaire 200 types de cellules possédant toutes une durée de vie différente n n n Cell. Intestinales 1 semaines Erythrocyte 120 jours Cell. Hépatiques 1 ½ an Cell. Osseuses 25 -30 ans Neurones, Cell. Cardiaques, rétine, ne sont jamais remplacées

n Différenciation cellulaire – implique toute cellule soit au bon endroit au bon moment n Toutes cellules en trop doit disparaître n Période et vie cellulaire – cellule en G 0 – importance du réveil

Importance de l’apoptose Homéostasie cellulaire, développement embryonaire, synapse système immunitaire … n Trop d’apoptose : maladie dégénératives n Trop peu d’apoptose Cancer, maladies autoimmunes n

MECANISMES GENERAUX Très conservés des espèces les plus élémentaires aux mammifères n Premières études chez Caenorhabditis elegans n – 2 gènes ced-3 ced-4 «killer gene» – 1 gènes ced-9 «survival gene»

Caenorhabditis elegans 1090 cellules somatiques n 131 meurent par apoptose n 116 de ces 131 appartiennent au système nerveux et à l’ectoderme n 959 se développent en tissus n

Conservation des gènes

Voie Apoptotique

Différence entre les voies récepteur et mitochondriale n Mitochondriale – Médié par le stress – Synthèse de proteïnes – 12 -24 heures n Récepteur – Pas de synthèse de prot – Très rapide qqs heures

Les grandes familles de proteines impliquées dans l’apoptose : bcl-2 n n Homologue de ced-9 famille conservée, séquence homologue – BH domains (dimèrization pour activation) n n Famille contenant des gènes pro et antiapoptotiques Homo et hétérodimère (balance entre mort et survie cellulaire)

Les grandes familles de proteines impliquées dans l’apoptose : Bcl-2

Association de proteines

Activation des caspases

Les Caspase Cystéine protéase (17 membres) sont synthétisée à l’état de précurseur (QACXG) n Comment les caspases tuent la cellule n – Destruction de protéines indispensable a la vie de la cellule n Régulation des caspases : activation en cascade, IAP inhibiteur de caspase

Voie de mort : la voie mitochondriale et la voie des recepteurs TNFa Fas L TNFR 1 Fas/CD 95 Death domains Cell stress: oxidants Mitochondrion Cyt c MPT Bax/Bc. L 2 Caspase-8 Bid / t. Bid Apaf-1 Cyt c Apoptosome Procaspase-9 Caspase effectrice (e. g. caspase-3) Caspase-9 APOPTOSIS

Le récepteur Fas

La voie de mort récepteur dépendant n n n Les récepteurs de mort : ils sont placés dans les membranes et détecte les signaux extracellulaire et initie rapidement la machinerie apoptotique Ils appartiennent à la famille des récepteurs au TNF car il contiennent un domaine extracellulaire riche en cystéine et dans le cytoplasme des séquences conservés appelés « Death Domain » Leurs ligands sont eux aussi très conservés

Récepteur TNRF 1 : active des facteurs de transcription (gènes inflammation, immunologie) induit l’apoptose si synthèse protéique bloqué Ligand -TNF Receptor TNFR 1 TNFR associated death domain, TRADD Death domain, DD Fas-associated death domain, FADD Receptor interacting protein, RIP JNKK TNFR-associated IKK factor 2, TRAF 2 JNK NFk. B c-Jun Caspase 8 Effector caspases Apoptosis

Mitochondrie et apoptose La mitochondrie est impliqué dans l’exécution et joue un rôle pivot n 3 mécanismes n – Dérégulation de la synthèse d’ATP – Altération du statut REDOX – Fuite de facteurs apoptogène qui vont activer des caspases

Famille bcl-2

Protéines activatrices des caspases Cyt c va former l’apoptosome n Procaspase 3 «dans certains tissus comme n Apoptosis inducing factor AIF n

Formation de l’apoptosome

Activation des caspases par la mitochondrie Cell death triggers Channels open, outer membrane intact Oxidants, calcium Bax, ceramide Matrix swelling, outer membrane ruptures Inactive Apaf-1 ATP, Dy ROS Necrosis Cytochrome c & other caspase activators Caspase 9 Caspases activated Apoptosis

Substrat des caspases

Inhibitors of Apoptosis Proteins (IAPs) Consisting of NAIP, XIAP, c. IAP 1, c. IAP 2, and survivn n Suppress apoptosis by preventing procaspase activation and inhibiting the activity of mature caspases (caspase-3, -7, and -9) by directly binding to caspases. n Expression of c. IAP 1/2 is stimulated by NF-κBmediated survival signals. n Negative regulators of IAPs: Smac/DIABLO, XAF 1, and OMI/HTRA 2 n

Surveillance du cycle cellulaire

Atteinte de l’ADN

La proteine P 53 n n Dans les cellules normales (non stressé) la p 53 est rapidement dégradé après association avec son régulateur MDM 2. p 53 forme un complexe avec une proteine E 3 (ubiquitin ligase) et ainsi p 53 est guidé vers le proteasome. Dans les cellules normales p 53 est un régulateur positif de la prolifération cellulaire Dans les cellules « stressées » p 53 arrête la division par un phénomène apoptotique mitochondrial dépendant (Bax oligomérisation). Dans les cellules cancéreuses p 53 est un facteur de transcription (Puma, Noxa, p 53 AIP 1, Bax, Apa-1)

MDM 2 : Mouse Double Minute 2 n Le gène mdm 2 encode pour une protéine (zinc finger) qui inhibe p 53 pendant la phase de croissance dans une cellule normale – Au niveau du noyau « bind » p 53 N-Terminal et masque son domaine de transactivation – Au niveau du cytoplasme MDM 2 est responsable de l’ubiquitylisation et donc de la dégradation de p 53, n n MDM 2 est une cible de p 53 MDM 2 est une ubiquitin ligase (p 53 dégradation)

Comment p 53 est elle activé et stabilisé lors d’une atteinte à l’ADN Phosphorylation n Inhibition du transport hors du noyau n

Role of p 53 in cell cycle control: “guardian of the genome” h active p 53 latent p 53 activation accumulation stress factors or oncogenic proteins mdm 2 negative feedback loop !! cell type level of p 53 extent of DNA damage genetic background cell cycle arrest: repair defective genes apoptosis: kill harmful deregulated cells

Si p 53 est nécessaire pour supprimer des cellules altérées, que peut on attendre alors si p 53 est muté ? Pas de blocage de la division cellulaire n Cancer n

Apoptose et immunité