L'apoptose ou Mort Cellulaire Programmée - Université Joseph Fourier - PDF

UE2 : Biologie cellulaire Chapitre 1 : L’apoptose ou mort cellulaire programmée Professeur François BERGER Année universitaire 2010/2011 Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.  Plan Introduct...

UE2 : Biologie cellulaire Chapitre 1 : L’apoptose ou mort cellulaire programmée Professeur François BERGER Année universitaire 2010/2011 Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.  Plan Introduction - définitions Description morphologique Bases moléculaires de l ’apoptose Techniques d ’étude de l ’apoptose Exemples physiologiques et pathologiques Historique : Historique & définition Kerr 1972 Définition : - Le nom apoptose fait référence à la chute programmée des feuilles à l'automne : apo pour éloignement, ptose pour chute. - Notion de programme - Implications majeures en physiologie et enpathologie  Situation de l ’apoptose par rapport à la physiopathologie cellulaire Renouvellement cellulaire État différencié Vv Maladies dégénératives Cancer Description morphologie de l'apoptose - A la différence de la nécrose, l'apoptose affecte en général des cellules isolées, aboutissant à un processus de condensation et de fragmentation. - Les premières manifestations morphologiques se caractérisent par une compaction et une marginalisation de la chromatine nucléaire, une convolution des membranes nucléaire et cytoplasmique, une condensation du cytoplasme. Description morphologie de l'apoptose - Le noyau se fragmente ensuite, chaque fragment entouré d'une double enveloppe. - Des corps apoptotiques (éléments cytoplasmiques et nucléaires) sont ensuite relargués, et vont être phagocytés par les cellules voisines, sans aucune réaction inflammatoire.  Nécrose versus apoptose Nécrose apoptose Anoxie, dommages Causes physiques ou Déplétion en facteurs de croissances chimiques hormonale, lésions ADN modifications nucléaires condensation segmentation modifications membranaires Lyse fragmentation protusion modification mitochondriales gonflement biochimie modifications actives de l ’expression des gènes et des protéases Apoptose d’une cellule cancéreuse par un lymphocyte T cytotoxique  Bases moléculaires de l’apoptose C elegans 1090 cellules sont produites et 131 meurent pendant le développement 3 gènes sont nécessaires pour la mort de ces 131 cellules: – ced-3 – ced-4 ced-9 ---] ced-4 ---> ced-3 ---> mort cellulaire – ced-9  Cellule 1090 cellules morte phagocytée Cellule engagée En cours vers l ’apoptose d ’apoptose CED-4 homologue APAF CED 9 CED 3 Homologue Homologue de Bcl-2 des caspases 959 cellules  Modélisation de l’apoptose 1- Signal apoptotique 2- Contrôle de l’apoptose 3- excécution de l’apoptose  Modélisation de l’apoptose 1- Signal apoptotique Privation en facteurs de croissance, hormonale stress Lésions de l ’ADN Fas, TNF alpha Perforine, Granzyme B Modélisation de l’apoptose Modélisation de l’apoptose 2- Contrôle de l ’apoptose Bcl-2 Bax  Notion de protéine anti-apoptotique : Bcl-2 Homologue de Ced-9 Protéine connue depuis 1985 pour sa surexpression dans un type particulier de lymphome s ’oppose à la mort cellulaire  Notion de protéine pro-apoptotique BAX Bcl-2 BAX État pro-apoptotique Etat anti-apoptotique 3- excécution de l ’apoptose Caspases Mitochondrie  Les caspases Protéases A cystéine Effecteur ultime et principal de toutes les voies de transduction du signal apoptotique  Analogue deLes Cedcaspases 3 Site actif catalytique clivant au niveau de résidus aspartates Famille de molécules Existent sous forme de pro-enzymes inactives Activation en cascade Asp-Xxx  Les caspases Substrat : – protéines impliquées dans le maintient de l ’intégrité cellulaire – Endonucléases La neutralisation des caspases diminue l ’apoptose  La mitochondrie Contient de nombreux facteurs pro- apoptotiques (ex : AIF, apoptosis inducible factor) cytochrome C  Induction de l’apoptose La mitochondrie Mitochondrie Modifications de perméabilité membranaire Bcl-2 / Bax Cytochrome C Facteur AIF (apoptosis inducing Factor) Caspases Execution de l’apoptose  Elimination des cellules mortes par les macrophages Prévenir la toxicité des produits intra- cellulaires mécanismes de reconnaissances dégradation et élimination Suppression de l ’inflammation Présentation au système immunitaire Elimination des déchets « Eat me flags »  Présentation au système immunitaire Il existe deux voies pour l’apoptose Une voie intrinsèque Une voie extrinsèque  Les différents niveaux de la voie de l’apoptose inter- agissent entre eux Techniques d ’étude de l ’apoptose Anomalies morphologiques Fragmentation de l ’ADN Activation des protéases Altérations de la membrane  Morphologie Coloration nucléaire Activation des endonucléases Fragmentation de l ’ADN Endonucléases Aspect en échelle de l ’ADN fragmenté Marquage des fragments d ’ADN fragmentés et repérage in situ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ Terminale transferase 5’ Activité caspase Détection des Phosphatidyl-Sérines par l’ANNEXINE V  Cellules normales Cellules apoptotiques Cellules nécrotiques Annexine _ + + Iodure propidium - - + Cell Membrane Alterations Cell Membrane Alterations Apoptose et pathologie  Exemples physiologiques et pathologiques Au cours du développement Le développement normal d'un organe s'effectue non par modelage, mais par sculpture : les cellules sont produites en grand excès puis certaines meurent, en fonction des critères particuliers requis.  A l'âge adulte Dans le tissu normal, il existe un équilibre entre mitose et apoptose. Les cellules nécessitent en permanence certains 'facteurs de croissance' pour survivre.  A l'âge adulte Dans le système immunitaire, l'apoptose est responsable de la délétion des cellules T auto-réactives (permettant la tolérance du soi), et la sélection des B lymphocytes responsables de la réponse immunitaire  Dans les cancers On peut trouver des foyers d'apoptose après irradiation, chimiothérapie, la suppression hormonale (cancer de la prostate) ou au contraire la surcharge en corticoïdes (leucémies et lymphomes). Les lymphocytes cytotoxiques sont tueurs par induction de l'apoptose de la cellule cible.  Autres pathologie A l’inverse du cancer où l’apoptose est réprimée, d’autres maladies, notamment les maladies neuro- dégénératives comme la maladie d’Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique, la maladie de Parkinson, mais aussi certaines thyroïdites, les maladies auto-immunes ou encore l’hépatite fulminante pourraient être en rapport avec une apoptose mal contrôlée. L’utilisation de substances inhibitrices des caspases pourrait jouer un rôle thérapeutique intéressant.  Mentions légales L'ensemble de ce document relève des législations française et internationale sur le droit d'auteur et la propriété intellectuelle. Tous les droits de reproduction de tout ou partie sont réservés pour les textes ainsi que pour l'ensemble des documents iconographiques, photographiques, vidéos et sonores. Ce document est interdit à la vente ou à la location. Sa diffusion, duplication, mise à disposition du public (sous quelque forme ou support que ce soit), mise en réseau, partielles ou totales, sont strictement réservées à l’université Joseph Fourier de Grenoble. L’utilisation de ce document est strictement réservée à l’usage privé des étudiants inscrits en 1ère année de Médecine ou de Pharmacie de l’Université Joseph Fourier de Grenoble, et non destinée à une utilisation collective, gratuite ou payante. Ce document a été réalisé par la Cellule TICE de la Faculté de Médecine et de Pharmacie de Grenoble (Université Joseph Fourier – Grenoble 1)