Les études moléculaires de la cascade apoptotique

Les études moléculaires de la cascade apoptotique

Présenté par : DELLAA Ahmed

Année universitaire:2011-2012

UNIVERSITÉ TUNIS EL MANAR

FACULTE DES SCIENCES DE TUNIS

ahmed-dl@live.fr

Introduction-définition

Description morphologique

Bases moléculaires de l’apoptose

Techniques d’étude de l’apoptose

Plan

Introduction

Mort par apoptose : processus physiologique quiinclue des signaux spécifiques induisant le suicide etla mort cellulaire.

Les études effectuées chez le nématode, ladrosophile et les mammifères montrent quel’apoptose est un programme génétiquementcontrôlé impliquant de multiples effecteurs enréponse à de nombreux stimuli.

L’apoptose est une des modalités de mort cellulaireprogrammée

Introduction

Situation de l’apoptose par rapport a la physiopathologie

cellulaire

Introduction

Description morphologique

À la différence de la nécrose, l’apoptose affecte en général

des cellules isolées, aboutissant à un processus de

condensation et de fragmentation.

Les premières manifestions morphologiques se

caractérisent par une compaction et une marginalisation

de la chromatine nucléaire, une convolution des

membranes nucléaires et cytoplasmiques, une

condensation du cytoplasme.

Description morphologique de l’apoptose

Le noyau se fragmente ensuite, chaque fragmententouré d’une double enveloppe.

Des corps apoptotiques (éléments cytoplasmiqueset nucléaires) sont ensuite relégués, et vont êtrephagocytés par les cellules voisines, sans aucuneréaction inflammatoire.

Description morphologique de l’apoptose

Les différents types de mort cellulaire

Description morphologique de l’apoptose

Apoptose d’une cellule cancéreuse par une lymphocyte T cytotoxique

Description morphologique de l’apoptose

Les bases moléculaires de l’apoptose

Les bases moléculaires de l’apoptose

L’apoptose résulte-t-elle d’un programme génétique actif ?

Observation:

L’apoptose est très semblable d’un tissu à un autre ainsi que d’une espèce à une autre:

Il s’agit donc d’un phénomène très conservé au cours de l’évolution

Hypothèse (émise dès les années 1970s):

L’apoptose résulterait d’un programme génétique actif, présent dans toutes lescellules des différentes espèces et pouvant être activé ou réprimé par divers stimuli

Confirmation de l’hypothèse:

Au début des années 1990s, suite à des études génétiques réalisées chez un

Invertébré: Caenorhabditis elegans

Les voies apoptotiques chez les mammifères

Protéases à cystéine (X 14). Présence d’un pentapeptide très conservé QACXG (Cys du site catalytique)

Reconnaissent puis clivent des protéines au niveau du Cter d’un aspartate (D) en P1 d’un tétrapeptide P4-P1

Les caspases: Cysteinyl ASPartate-specific proteASES

• Cellule normale: pro-caspases ouzymogènes (30 à 50kDa), catalytiquement inactives

• Pro-enzyme: 3 domaines distinctsséparés par des résidus Asp (pro-domaine de longueurvariable, grande sous-unité, petitesous-unité)

Structure et maturation des caspases

Mode d’action et substrats des caspases

La voie des « récepteurs de mort » ou voie extrinsèque

Liaison d’un ligand à son R = signal de mort Complexe multi-protéique

Signalisation apoptotique via les récepteurs de mort

Fas: - protéine transmbranaire de 45 kDa- exprimée dans de nombreux tissus (foie, cœur, cellules épithélialesovariennes, tissus lymphoïdes)

Fas-L: - glycoprotéine de surface de 40 kDa- expression très restreinte (surface des lymphocytes T activés, cellules NK,macrophages)- Présent sur les cellules exprimant Fas ou sur d’autres cellules

Rôle important dans trois types d’apoptose physiologique:

• la délétion périphérique de lymphocytes T matures activés, en fin deréponse immunitaire• l’élimination, par les lymphocytes T cytotoxiques et les cellules NK, decellules infectées par un virus ou une bactérie, ou decellules cancéreuses• l’élimination de cellules inflammatoires dans des sites«immuno-privilégiés » (œil, cerveau, testicule)

Signalisation pro-apoptotiquevia le récepteur Fas

TNF (Tumor Necrosis Factor) alpha : produit principalement par lesmacrophages activés et les lymphocytes T en réponse à uneinfection (médiateur physiologique majeur de l’inflammation)

Réponses cellulaires variées: prolifération, différenciation,

activation de l’apoptose

Ces effets sont principalement médiés par le TNF-R1

Contrairement à Fas l’ engagement du récepteur TNF R1 aboutit leContrairement à Fas , l engagement du récepteur TNF - R1aboutit le plus souvent à une signalisation anti-apoptotique (vial’activation de la voie NF-kB)

Signalisation via le récepteur TNF-R1

Avantages: les récepteurs de mort induisent l’apoptose indépendamment de p53 (mutée dans ~ 50% des cancers humains) et activent les caspases initiatrices même lorsque les protéines Bcl-2-like sont sur-exprimées

Problèmes: le TNF recombinant soluble et les anticorps agonistes anti-FAS ont des effets secondaires importants chez la souris et l’Homme (hépato-toxicité)

Approches thérapeutiques anti-cancer ciblant les récepteurs de mort

Grands espoirs: TRAIL (Apo2L) et ses récepteurs humains DR4 et DR5 (la majorité des lignées de cellules cancéreuses et >50 échantillons humains dérivés de tumeurs diverses expriment DR4 et/ou DR5)

• Anticorps agonistes de DR4 et DR5 : apoptose des cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales (limitent la croissance de tumeurs xénotransplantées, sans toxicité apparente. Semblent diminuer la taille de tumeurs établies)

• Formes tronquées et solubles de TRAIL (domaine extracellulaire)

Très intéressant : TRAIL + drogues chimiothérapeutiques conventionnelles (ou radiations Ionisantes) ------------> activité apoptotique de TRAIL augmentée.

Effets synergiques par induction de la transcription de DR4 et DR5, inhibition de l’expression de protéines anti-apoptotiques (Bcl-2, Bcl-xL, IAP, cFLIP) et stimulation de l’expression de facteurs pro-apoptotiques (caspase 8 et FADD)

Approches thérapeutiques anti-cancer ciblant les récepteurs de mort

La voie mitochondrie-dépendante ou voie intrinsèque

Rôle prépondérant dansle bon développementdu système nerveux

Se caractérise par lalibération de facteursapoptogènes à partir dela mitochondrie

Dépendante des protéines de la famille Bcl-2 (Bcl-2-like, Bax-like, « BH3 »)

Voie Perforine/Granzyme

Voie d'exécution

Techniques d’étude de l’apoptose

Changements morphologiques

Microscopie photonique :- condensation de l’ADN, fragmentation nucléaire, corps apoptotiques

Microscopie électronique :- balayage- transmission

Mesure de la quantité d’ADN

Aspect en échelle de l’ADN fragmenté

Exposition des phosphatidyl-sérines

A- controlB- apoptose spontannéC- actinomycineDD- calcium ionophore

Quadrants1- Cellules viables2-Apoptose précoce; PS exposé, membrane intact3- Apoptose tardive; PS exposé, membrane perturbé4- Nécrose; perte de membrane

Abréviation

TNF : Tumor Necrosis FactorTRADD: TNF Receptor- Associated DeathDomainTRAF2 : TNF Receptor- Associated Factor 2RIP: Receptor- I nteracting P roteinSODD : S ilencer Of DeathDomainsFADD : Fas-Associated DeathDomainDISC: DeathI nducing Signaling ComplexTRAIL : TNF Related ApoptosisInducing Ligand DR: DeathReceptorIAP : I nhibitor of ApoptosisProteinFLICE : FADD Like I nterleukin-1 β Converting Enzyme (caspase 8)cFLIP : FLICE I nhibitoryProteinAPAF : ApoptosisP rotease ActivatingFactorBH: Bcl-2 HomologyBcl-2: B Cell Lymphoma 2

Fin