24
J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à l’hypoxie

J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

J. DuranteauHôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI

Réponse cellulaire à l’hypoxie

Page 2: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Espèces radicalaires de l’oxygèneEspèces radicalaires de l’oxygène

Dysfonction d’organeDysfonction d’organe

Dysfonction endothélialeDysfonction endothéliale

Réponse cellulaire à l’ hypoxieRéponse cellulaire à l’ hypoxie

HypoxieHypoxie

Métabolisme oxydatifMétabolisme oxydatif

MitochondrieMitochondrie

Page 3: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

HepatocytesHepatocytes

CardiomyocytesCardiomyocytes

Page 4: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

0 60 120 180 240-200

0

200

400

600

800

1000

1200

Hypoxia

Hypoxia

Normoxia 15% 02

Hypoxia 5% 02

Hypoxia 3% 02

Hypoxia 1% 02

DC

FH

(%

of

init

ial

valu

es)

0 60 120 180 2400

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

To

tal

mo

tio

n (

% o

f in

itia

l va

lues

)

Times (min)

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Page 5: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Page 6: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Cha”ne respiratoire

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

Complexeb-c1(III)

Complexeb-c1(III)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

NAD

NADH

FAD

FADH2H+

H+

H+

H+

H+

H+

cycle de lÕacide citriquepyruvate

§-oxydationnavette malate-aspartate

cycle de lÕacide citrique§-oxydation

e- UQ

e-

transportdÕlectrons

navetteglycˇ rol-phosphate

UQ

e-

e-

ubiquinone

ATP-synthaseATP-synthase

espace inter-membranaire

matrice

UQ

CytochromeC

e-

O2

H2O

H+

H+

membraneinterne

ATPATP+ PiADP +

Pi

ATP

Page 7: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Cha”ne respiratoire

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

Complexeb-c1(III)

Complexeb-c1(III)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

NAD

NADH

FAD

FADH2H+

H+

H+

H+

H+

H+

cycle de lÕacide citriquepyruvate

§-oxydationnavette malate-aspartate

cycle de lÕacide citrique§-oxydation

e- UQ

e-

transportdÕlectrons

navetteglycˇ rol-phosphate

UQ

e-

e-

ubiquinone

ATP-synthaseATP-synthase

espace inter-membranaire

matrice

UQ

CytochromeC

e-

O2

H2O

H+

H+

membraneinterne

ATPATP+ PiADP +

Pi

ATP

NADH / FADH2NADH / FADH2

Flux d’électronsFlux d’électrons

ADPADP

adenine nucleotide translocase

adenine nucleotide translocase

Fuite protonsFuite protons

Page 8: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Cha”ne respiratoire

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeNADH-

dˇshydrog nase(I)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

ComplexeSuccino-

dˇshydrog nase(II)

Complexeb-c1(III)

Complexeb-c1(III)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

Complexecytochrome-

oxidase(IV)

NAD

NADH

FAD

FADH2H+

H+

H+

H+

H+

H+

cycle de lÕacide citriquepyruvate

§-oxydationnavette malate-aspartate

cycle de lÕacide citrique§-oxydation

e- UQ

e-

transportdÕlectrons

navetteglycˇ rol-phosphate

UQ

e-

e-

ubiquinone

ATP-synthaseATP-synthase

espace inter-membranaire

matrice

UQ

CytochromeC

e-

O2

H2O

H+

H+

membraneinterne

ATPATP+ PiADP +

Pi

ATP

O2.-

Page 9: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Guzy RD et al. Cell Metabolism 2005Guzy RD et al. Cell Metabolism 2005

Hep3B Human Hepatoma Cells

Page 10: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Prolyl hydroxylases

Wheaton W and Chandel NDAm J Physiol Cell Physiol, 2010.

Wheaton W and Chandel NDAm J Physiol Cell Physiol, 2010.

Page 11: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

HIF-1-mediated expression of pyruvate dehydrogenase kinase:A metabolic switch required for cellular adaptation to hypoxia

Pyruvate Deshydrogènase(PDH)

Pyruvate Deshydrogènase kinase 1

Lactate deshydrogènase A

Kim JW et al. Cell metabolism 2006Kim JW et al. Cell metabolism 2006

Page 12: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Wheaton W and Chandel NDAm J Physiol Cell Physiol, 2010.

Wheaton W and Chandel NDAm J Physiol Cell Physiol, 2010.

Page 13: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Chen Z et al. Oncogene (2010) 29, 4362–4368Chen Z et al. Oncogene (2010) 29, 4362–4368

Page 14: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Comellas AP et al. Circ Res. 2006;98:1314-1322.Comellas AP et al. Circ Res. 2006;98:1314-1322.

Page 15: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Gusarova AP et al. Molecular and Cellular Biology. 2009.Gusarova AP et al. Molecular and Cellular Biology. 2009.

ATP demand

Page 16: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Réponse cellulaire à l’ hypoxieRéponse cellulaire à l’ hypoxie

HypoxieHypoxie

Diminution du métabolisme oxydatifDiminution du métabolisme oxydatif

Retarde la dysoxie cellulaireRetarde la dysoxie cellulaire

Diminue la production d’ERODiminue la production d’ERO

Dysfonction d’organeDysfonction d’organe

Page 17: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Aragones A et al. Nature Genetics 40, 170 - 180 (2008) Aragones A et al. Nature Genetics 40, 170 - 180 (2008)

HIF prolyl hydroxylase 1-deficient (Egln2-/-) mice

Page 18: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Simerabet M et al.Brain research 2008 Simerabet M et al.Brain research 2008

Page 19: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Piot C et al. NEJM 359;5 2008Piot C et al. NEJM 359;5 2008

Effect of Cyclosporine on Reperfusion Injuryin Acute Myocardial Infarction

58 patients with acute ST-elevation myocardial infarction intravenous bolus of 2.5 mg/kg of cyclosporine

Page 20: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Piot C et al. NEJM 359;5 2008Piot C et al. NEJM 359;5 2008

Effect of Cyclosporine on Reperfusion Injuryin Acute Myocardial Infarction

58 patients with acute ST-elevation myocardial infarction intravenous bolus of 2.5 mg/kg of cyclosporine

Page 21: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Espèces radicalaires de l’oxygèneEspèces radicalaires de l’oxygène

Dysfonction d’organeDysfonction d’organe

Dysfonction endothélialeDysfonction endothéliale

Réponse cellulaire à l’ hypoxieRéponse cellulaire à l’ hypoxie

HypoxieHypoxie

Métabolisme oxydatifMétabolisme oxydatif

MitochondrieMitochondrie

Inflammation infection

Inflammation infection

Page 22: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Tumor Necrosis Factor Inhibits Oxidative Phosphorylation through Tyrosine Phosphorylation at Subunit I of Cytochrome c OxidaseBovine and murine hepatocyte homogenates

CcO activity

Cytochrome C (μM)Cytochrome C (μM)

60% reduction in CcO activity

60% reduction in CcO activity

Samavati L. et al. J. Biol. Chem.283, pp. 21134–21144, 2008

Samavati L. et al. J. Biol. Chem.283, pp. 21134–21144, 2008

Page 23: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Tumor Necrosis Factor Inhibits Oxidative Phosphorylation through Tyrosine Phosphorylation at Subunit I of Cytochrome c Oxidase

ATP (%)100

80

60

40

20

0

TNFαLiver tissue H2.35 cells- + - +

T

T

T

T

Samavati L. et al. J. Biol. Chem.283, pp. 21134–21144, 2008

Samavati L. et al. J. Biol. Chem.283, pp. 21134–21144, 2008

Page 24: J. Duranteau Hôpital de Bicêtre - Université Paris-Sud XI Réponse cellulaire à lhypoxie

Espèces radicalaires de l’oxygèneEspèces radicalaires de l’oxygène

Dysfonction d’organeDysfonction d’organe

Dysfonction endothélialeDysfonction endothéliale

Réponse cellulaire à l’ hypoxieRéponse cellulaire à l’ hypoxie

HypoxieHypoxie

Métabolisme oxydatifMétabolisme oxydatif

MitochondrieMitochondrie