Les différents types de mort cellulaire

Seul le type de mort cellulaire dans laquelle les membranes (cytoplasmique etcelles des organelles) vont être rompues.

La cellule va gonfler.

On a une vacuolisation, une dégénérescence des organelles et un gonflement desmitochondries.

La chromatinen’estpasspécialementdégradéeautoursdela membranenucléaire.La chromatinen’estpasspécialementdégradéeautoursdela membranenucléaire.

Etant donné que tout le contenu de la cellule est relargué à l’extérieur de lacellule, et en particulier les protéases, il y a une destruction du tissu autour de lacellule qui amène uneréaction inflammatoire avec des monocytes etlymphocytes, ce qui n’est pas le cas pour les autres types de mort cellulaire.

C’est une mort accidentelle, aléatoire, qui dépend d’un événement extérieur à lacellule : la cellule est soumise soit à une infection, ischémie….(déficience dansl’irrigation sanguine d’un organe)

NECROSE

La membrane forme des vésicules qui dépassent la taille normale de la cellule (en dehors de la cellule).

A l’intérieur se créent des corps apoptotiques qui comprennent des fragments de noyau et de cytoplasme.

La chromatine se condense autours de la membrane. La présentation nucléaire de l’ADN se fait sous forme d’échelles d’ADN.

C’est une mort régulé génétiquement, un mécanisme actif qui dépend des caspases.

Il n’y a aucune inflammation car les organites ne sont pas relargués à l’extérieur de la cellule mais restent à l’intérieur des membranes.

APOPTOSE

Au départ c’est une manière pour la cellule desurvivre.

La membrane forme des vésicules extérieures et il existe à l’intérieur plein devésicules autophagiques plus ou moins pleines.

Il y a condensation de la chromatine partielle et mais pas de formation d’échellesd’ADN.

Cette mort est indépendante des caspases.

AUTOPHAGIE

Arrêt de la réplication qui aboutit à la mort de la cellule.

Il n’y a pas de gros changement dans la cellule si ce n’est qu’il y a un peu plus d’hétérochromatine.

Le cytoplasme est aplati. Le cytoplasme est aplati.

Expression de l’enzyme: β-Galactosidase.

SENESCENCE

On s’est aperçu que si ce phénomène est excessif, si ces vésicules sont trop nombreuses, la cellule est débordée et se dirige vers la mort cellulaire.

Apoptose et développement

•Modelage d’organes:•(A) formation des doigts•(B) mise en place d’une cavité au sein d’un organe initialement « plein » (ex: cavité pré-amniotique)

Elimination de structures:(C) à un stade donné du développement (ex: queue du têtard)(D) dans un sexe donné (ex: canal de Müller éliminé chez les mâles, canal de Wolf éliminé chez lesfemelles)

Ajustement du nombre de cellules:(E) système nerveux: neurones, oligodendrocytes (50% des cellules éliminées)Contrôle de la qualité des cellules:(F) élimination de cellules anormales, non fonctionnelles, mal localisées oudangereuses pour l’organisme (95% des cellules du système immunitaire)(G) élimination de cellules endommagées ne pouvant pas être réparées

Les caspases:

L’apoptose est une mort cellulaire qui dépend des caspases,enzymes qui sontdes protéases qui hydrolysent des protéines comportant un acide aspartique.

Les caspases: Cystine ASPartyl-specific proteASESLes caspases = protéases à cystéine

pentapeptide très conservé QACxR (Cys, site catalytique)Reconnaissent puis clivent des protéines au niveau du C term d’un aspartate (D)

Les caspases:

Les substrats cellulaires des caspases

Une centaine de substrats ont été identifiés à ce jour, substrats qui peuvent être classés en 6 catégories:

1. Protéines impliquées dans l’apoptose2. Protéines kinases3. Protéines de structure et protéines essentielles4. Protéines impliquées dans des mécanismes de réparation cellulaire4. Protéines impliquées dans des mécanismes de réparation cellulaire5. Protéines de régulation du cycle cellulaire6. Protéines impliquées dans des pathologies

Caspases 2, 8, 9 et 10 : caspases initiatrices

� prodomaine long

� transduction signaux en activité protéolytique

caspase-8 : activée par death receptor

Caspase-8

Caspase-9

Caspase-2

C

C

C

Les caspases : protéases exécutrices de l’apoptose

Caspases -2, -3, -6, -7, -8, -9 et -10 : impliquées dans l’apoptose

Activation en cascade hiérarchisée : initiatrices et effectrices

� caspase-8 : activée par death receptorCaspase-10C

D’après Thornberry 1997

Caspases 3, 6, 7 : caspases effectrices

� prodomaine court

� activation par clivage médié par caspases

� clivent plupart substrats apoptotiques connus

Caspase-6

Caspase-3

Caspase-7

C

C

C

Elles entraînent:

Une diminution des molécules impliquées dans la réparationde l’ADN.

L’activation d’une enzyme. Il s’agit d’une endonuclease appeléeCAD (caspaseactivatedDNAse).

Elle est capable de casser l’ADN et elle a la particularité d’activer les caspases.La destruction de protéines nucléaires : leslamines

La destruction de composants du cytosquelette :βcaténine, filament d’actine…

Donc, la destruction des structures indispensables au maintien cellulaire normal.

Entre chaque nucléosome, il existe 200pB.

L’endonucléase clive l’ADN entre les nucléosomes donc en fragments qui fonttoujours environ 200pB

échelles d’ADN de 200 pB

Fragmentation de l’ADN apoptotique

Caspases et fragmentation de l’ADNCAD est une endonuclease Mg2+ dépendante.Pour que la CAD soit activée, il faut simplement que sont inhibiteur, ICAD, soit enlevé.

Lorsque la caspase est activée (caspase 3 ici), elle s’attaque à ICAD en le cassant.cassant.

CAD, détaché de ICAD, peut passer dans le noyau pour s’attaquer à l’ADN.

La caspase n’agit pas directement sur la DNAse mais indirectement en intervenant sur son inhibiteur.

Activation des Caspases

Les caspases dans la cellule ne sont jamais à l’état activé : elles sont a l’état de pro enzymepro caspase inactive .

Il faut que ce soit une autre caspase, ou une autre protéine qui les active :

Activation des Caspases

Il faut que ce soit une autre caspase, ou une autre protéine qui les active :cela consiste à enlever la partie NH2 terminale (pro domaine), et la partieC terminale.

Les deux parties centrales peuvent alors se lier par des liaisons ponts di-sulfureSH--SH aux parties COOH terminales : ce sont des homodimères

Donc nécessité d’un clivage pour être actives

Mécanismes intracellulaires de l’apoptose

2 voies majeures

Stimuli externes ou internes

la voie intrinsèquemitochondriale

la voie extrinsèquedes récepteurs de mort

Stimuli externes ou internes

Converger vers un même point

Machinerie spécialisée = les caspases

Mort de la cellule

ABBREVIATIONS APOPTOSE AIF : Facteur Inducteur de l’Apoptose. Apaf-1 : Facteur 1 Activateur des Protéases Apoptotiques. Bcl : B Cell Leukemia Caspase : Cystéine Protéase à spécificité acide aspartique. CAD : DNAse Activée par les Caspases DD : Domaine de mort (Death Domain) DED : Domaine effecteur de mort (Death Effector Domain). DISC : Complexe de Signalisation Induisant la Mort.FADD : Fas-Associating protein with Death Domain.FLIP : Protéine Inhibitrice de FLice (Flice= caspase) FLIP : Protéine Inhibitrice de FLice (Flice= caspase) IAP : Protéines Inhibitrices de l’Apoptose. ICAD : Inhibiteur de CAD p53 : gène suppresseur de tumeur / facteur de transcription. PARP : Poly (ADP-Ribose) Polymérase Smac : Second Mitochondria-derived Activator of Caspases = DIABLO

Voie interne ou voie mitochondriale :

La mitochondrie relargué du cytochrome C qui induit le facteur APAF 1 qui se lie à une caspase 9.

Un autre facteur AIF ( Apoptose Inducing Factor : AIF est une protéine de l’espace inter membranaire),l’espace inter membranaire),

et la caspase 9 vont être capable d’activer les caspases effectrices 3, 6 et 7.

Apaf-1 : Facteur 1 Activateur des Protéases Apoptotiques.

Voie externe :Le signal qui vient de l’extérieur de la cellule. Il existe 2 récepteurs de la mort. Cesont des récepteurs transmembranaires qui fixent un ligandet qui possèdent dans leurdomaine intra cellulaire un domaine de la mort. L’inter domaine permet lareconnaissance de la protéine adaptatrice qui lie les caspases et les activent.

2 principaux récepteurs de la mort :

Récepteur du TNFRécepteur Fas( FasL= ligand)Récepteur Fas( FasL= ligand)Ces récepteurs ont le même domaine. Ils lient des protéines adaptatrices FADD et TRADD, capables de lier la pro caspases 8.

Dès que le ligand est lié au récepteur

activation de la pro caspase inactive en caspase active.

Relargage de la mitochondrieSa perméabilité va être changéeIl existe deux familles de protéines liées à la membrane desmitochondries :

BAX : protéines de la mort (pro apoptotique)BCL : protéines de la survie (anti apoptotique)

Elles sont capable de former des homo ou hétérodimère: BAX-BAX / BAX-BCL, Elles sont capable de former des homo ou hétérodimère: BAX-BAX / BAX-BCL, leur ratio détermine la perméabilité de la mitochondrie.

Si il y a plus de BAX, il y a relargage de Cyt C et AIFApoptose

Si il y a plus de BCL, pas relargage survie cellulaire

Il peut y avoir un lien entre les 2 voies :

La voie externe active la caspase 8, qui active un facteur qui induit la perméabilisation de la mitochondrie, donc active en plus la voie interne.

Il existe des facteurs de croissance et survieIl existe des facteurs de croissance et surviecellulaire AKT (PKB), MAPK, PKC.

ABBREVIATIONS APOPTOSE AIF : Facteur Inducteur de l’Apoptose. Apaf-1 : Facteur 1 Activateur des Protéases Apoptotiques. Bcl : B Cell Leukemia Caspase : Cystéine Protéase à spécificité acide aspartique. CAD : DNAse Activée par les Caspases DD : Domaine de mort (Death Domain) DED : Domaine effecteur de mort (Death Effector Domain). DISC : Complexe de Signalisation Induisant la Mort.FADD : Fas-Associating protein with Death Domain.FLIP : Protéine Inhibitrice de FLice (Flice= caspase) FLIP : Protéine Inhibitrice de FLice (Flice= caspase) IAP : Protéines Inhibitrices de l’Apoptose. ICAD : Inhibiteur de CAD p53 : gène suppresseur de tumeur / facteur de transcription. PARP : Poly (ADP-Ribose) Polymérase Smac : Second Mitochondria-derived Activator of Caspases = DIABLO