– UE VII: – I) Introduction et définitions II)

2016-2017
L'apoptose
L'apoptose
– UE VII: –
Sciences biologiques
Diapo sur moodle
Semaine : n°1 (du 30/01/2017 au
03/02/2017)
Date : 02/02/2017
Heure : de 9H00 à
10h00
Binôme : n°7
Professeur : Pr. Paumelle
Correcteur : n°36
Remarques du professeur (Diapo sur moodle, regarder ce qui est attendu de la prof pour l'examen sur
moodle, il est important de connaître la fonction de la protéine et pas de juste connaître son nom)
PLAN DU COURS
PLAN DE COURS :
I)
Introduction et définitions
A)
Apoptose
B)
Nécrose
II)
Différentes phases de l'apoptose
A)
Initiation
1) Voie extrinsèques
2) Voie intrinsèques
B)
I)
Exécution
Introduction et définition :
Les cellules en G0 soit se différencient soit se répliquent soit entrent en apoptose. Tout cela est sous l'influence de
certains facteurs.
Il y a beaucoup de protéines qui sont utilisées dans le phénomène d'apoptose.
L'apoptose est une décision de la cellule en fonction de l'état de son ADN, de si elle est utile pour l'organisme.
Exemple des cellules nerveuses :
Les cellules nerveuses : plus de la moitié des cellules nerveuses, lorsqu'elles se développent, meurent par apoptose.
Les cellules nerveuses formées fabriquent des connexion au niveau d'autres cellules (musculaires ou autre
neurone). Les cellules qui atteignent la cellule cible en première font avoir des facteurs de survie mais celle qui ne
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L'apoptose
l'atteignent pas en premier vont mourir par apoptose.
Il y a un phénomène de compétition entre les neurones en développement car il n'y a pas assez de facteurs de
survie pour tous les neurones, c'est le premier arrivé le premier servi.
En effet, le corps produit en excès les cellules nerveuses afin d'être sur que quelques-unes d'entre elles soit liées
pour éviter tout problème de connexion.
On a une nécessité d'éliminer les cellules inutiles :
exemple du têtard :
Le têtard a une queue et lorsqu'il devient une grenouille, les cellules de la queue vont mourir par apoptose et ainsi
la grenouille se sépare de sa queue inutile.
Exemple de la pattes de souris :
La patte de souris a l'état d’embryon a des pattes palmé mais par apoptose des cellules des interstices, on observe
la formation des pattes normales avec des doigts.
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A)
L'apoptose
Apoptose
L'apoptose est utile dans la formation des organes et des tissus mais également chez l'adulte où elle permet
d'éliminer des cellules endommagées ou vieilles. Elle élimine 1 million de cellules par seconde et sert à
maintenir l’équilibre du nombre de cellule car le corps en produit en permanence, sans l'apoptose on aurait un
excès de cellules (=cancer).
L'apoptose est un processus physiologique. La cellule se suicide de manière propre, il n'y a pas d'inflammation ni
de dommage sur les cellules voisines. Cela peut concerner une seule cellule au sein d'un tissu.
L'apoptose est caractérisée par :
•
une perte d'eau, atrophie cellulaire
•
une condensation de la chromatine
•
les organites et mitochondries fonctionnelles
•
Élimination phagocytose sans lyse cellulaire
On a donc une destruction de la cellule de l'intérieur, l'ADN va se fragmenter mais les organites restent
fonctionnels.
On a une perte de la symétrie de la membrane de sorte que les phosphatidylsérine vont du coté extracellulaire de la
membrane et donc les phagocytes les repèrent et vont phagocyter les cellules en apoptose.
La cellule ne déverse pas son contenu cellulaire dans le milieu extracellulaire.
Dans l'épithélium, une cellule doit être éliminée pour une raison X. On a alors un changement de la forme de la
membrane plasmique donc une modification du cytosquelette : disparition des microvillosités et des jonctions
intercellulaires, la cellule se désolidarise des autres.
Ensuite, la chromatine se condense à la périphérie du noyau. Rapidement, la cellule se contracte et rétrécit : elle
s'atrophie à cause de la libération de l'eau.
Souvent, la cellule éclate sous forme de corps apoptotiques, on parle de Blebbing.
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L'apoptose
Les corps apoptotiques exposent des Phosphatidylsérines et sont reconnus par les PNN et macrophages qui vont
les phagocyter sans provoquer d'inflammation.
Lors de l'apoptose on a :
•
une activation d'endonuléases et dégradation ciblée de l'ADN ==> « migration en échelle » de l'ADN
•
On a des modification du cytosquelette pour éviter la rupture de la membrane
•
une modification de la membrane plasmique : perte de l'asymétrie de Pl ==> taille diminuée et
phagocytose
Sur gel d'agarose, on dépose l'ADN d'une cellule normale et de l'ADN d'une cellule apoptotique. On réalise une
électrophorèse et on remarque que l'ADN d'une cellule apoptotique est fragmenté donc on a plein de bandes de
poids moléculaire distincts contrairement a la cellule normale ou on n'a que quelques bandes.
B)
Nécrose
Pour la nécrose, c'est une mort cellulaire accidentelle. La cellule ne décide pas de mourir. Elle s'occasionne suite à
une hypoxie, des températures basses, un déchirement cellulaire etc. De plus, ça concerne plusieurs cellules.
•
gonflement cellulaire (lié à l'eau), perte de pompe ionique
•
entrée de Na+ et de H2O
•
Entrée de Ca2+ et modification du cytosquelette
•
lyse cellulaire donc libération du contenue cellulaire (enzyme protéolytiques) dans la matrice
extracellulaire
•
inflammation
La nécrose induit une inflammation au sein du tissu a cause de la lyse cellulaire qui agit sur la matrice et les
cellules voisines qui sont attaqué par le contenu intracellulaire de la cellule en nécrose.
Suite a un traumatisme, un ensemble de cellules vont gonfler et se détériorer et provoquer une réponse
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L'apoptose
inflammatoire qui attire les cellules phagocytaire pour calmer l'inflammation.
II)
Les différentes phases de l'apoptose
A)
Initiation
La phase d’initiation est la phase ou la cellule est en présence de signaux apoptotique. La cellule reçoit le signal
qui active les médiateurs intracellulaire qui vont provoquer l'exécution.
La cellule pèse le pour et le contre. Elle décide si elle va suivre un programme d'apoptose. La cellule en présence
de signaux apoptotiques peut quand même survire. Les médiateurs intracellulaires vont permettre ou non a la
cellule de s'engager dans l'apoptose.
Durant la phase d'initiation, on ne peut pas dire si la cellule va faire de l'apoptose ou non. Morphologiquement,
aucun élément nous permet de conclure. Mais on va avoir des programmes transcriptionnelle qui vont être activé
ou non qui nous montre si la cellule va provoquer l'apoptose. Il faut observer les médiateurs intracellulaires car on
ne peut pas conclure par morphologie.
Cette phase peut durer de plusieurs heure à plusieurs jours.
Les signaux sont de 2 types :
–
voie extrinsèque de l'apoptose : elle est induite par des signaux extérieur. Les cellules voisines
produisent des signaux de mort. Si la cellule possède les récepteurs de ces signaux, elle s'engage vers
l'apoptose en activant des médiateurs
–
voie intrinsèque de l'apoptose: les signaux sont dans la cellule et ciblent l'activation de la mitochondrie.
On a alors des facteurs pro-apoptotiques activant des caspases qui vont médier les modifications
morphologiques observées et qui se font par des clivages de protéines.
Ce n'est pas de la phosphorylation ! La transduction se fait par l'activation des caspases.
Les caspases font partie de la 2e phase : l'exécution.
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L'apoptose
Facteurs extrinsèques :
Il existe des facteurs de mort qui vont être dans le milieu extracellulaire, si la cellule possède les récepteurs aux
signaux de mort, la cellule va provoquer si elle le veut le phénomène d'apoptose.
Ces signaux de mort sont produits par d'autres cellules.
On a aussi des signaux produit par la cellule elle-même. Ces signaux vont aller dans la mitochondrie qui va
produire des médiateurs intracellulaires d'apoptose.
La transduction du signal se fait par des caspases qui sont des enzymes qui clivent les protéines (activité
protéolytique),
Les caspases font partie de la phase d'exécution. Elles font couper énormément de protéines.
Exemple de signaux extrinsèques :
•
le récepteurs FAS est un récepteurs de mort, qui fixe le liguant de FAS et provoque lors de la liaison la
mort de la cellule par apoptose.
•
Généralement un récepteurs de mort possède un domaine de mort (le domaine DD en intracellulaire).
•
Le récepteurs de mort se trimérise, le domaine extracellulaire fixe le liguant de mort.
•
Les 3 liguants se fixent sur le trimère et provoque un rapprochement des DD (domaine de mort, Death
Domain).
•
La FADD (FAS activating protein death domain). C'est une protéine qui contient un DD qui se lie au DD
du récepteurs FAS. Cela recrute la protéine pro-caspase 8, et permet son activation en caspase 8
•
la FADD possède un autre domaine DED (death effector domaine). La pro-caspase 8 possède aussi un
DED qui se lie au DED du FADD.
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L'apoptose
La caspase 8 va activer d'autres caspases ou peut aller activer la voie intrinsèque qui est la voie mitochondriale.
Ce n'est pas nécessaire d'activer la mitochondrie, cela dépend des cellules.
Le FAS liguant est une protéine que l'on peut trouver sur la membrane des cellules T cytotoxiques qui va aller sur
le récepteurs FAS de la cellule pour induire son apoptose,
On a aussi le récepteur TNF qui est un trimère avec un domaine DD intracellulaire. Lorsque le liguant vient sur le
récepteur, le DD va recruter la pro-caspase 8 qui va finalement entraîner la même cascade de caspase,
2)
Les facteurs intrinsèques :
Au niveau intracellulaire, les signaux intrinsèques peuvent être issu de la radiation ionisante (par dégradation de
l'ADN, fait intervenir p53 et p21...), d'agent chimique etc. cela va activer la voie P53 (protéine) qui provoque un
stresse cellulaire qui cherche a réparer d'ADN mais s'il n'y arrive pas il provoque l'apoptose par voie intrinsèque
(mitochondrie)
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B)
L'apoptose
Exécution :
Les caspases interviennent dans l'exécution. Ce sont des protéines qui sont capable de cliver d'autres protéines.
Elles coupent les protéines au niveau de résidu d'aspartate en C-term pour cliver les protéines.
Elles possèdent un domaine catalytique au niveau de la grande sous unité : ce sont des protéases à cystéine.
Les caspases sont produite sous forme de pro-enzyme inactive. Elle possèdent un pro domaine plus ou moins long,
une grande sous-unité et une petite sous-unité.
Le site de coupure est au niveau de l'aspartate.
Les caspases peuvent se cliver entre elles (pas d'auto-clivation). Elles se clivent au niveau de résidu aspartate qui
sépare la grande sous unité de la petite sous unité.
Le mécanisme :
•
pour activer la procaspase il faut qu'elle soit cliver par une autre caspase et vont former des hétéro-dimères
(petite et grande sous-unité)
•
ensuite il faut que 2 hétéro-dimères se rencontrent et se lient pour devenir une caspase fonctionnelle.
Les caspases coupent tout dont les inhibiteurs de l'apoptose et c'est en cela qu'elle provoque l'apoptose .
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L'apoptose
Dans la famille des caspases on en a des activatrices et des caspases effectrices. La différences est au niveau du
pro domaine qui est plus long chez les caspases activatrices qui permet d’être recruté au niveau ds récepteurs de
morts.
La caspase activatrice va activer les procaspase en caspase qui vont ensuite faire leur travail,
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L'apoptose
Au niveau de la mitochondrie, on a une augmentation de la perméabilité de la mitochondrie. Elle va former des
pores au niveau de sa membrane externe qui va libérer le cytochrome C qui est un agent pro-apoptotique qui va
aller activer la cascade des caspases.
Le cytochrome C va se fixer sur APAF1 qui va s'ouvrir et lier un domaine CARD qui va permettre la fixation
d'autre APAF 1 et tout cela va former un apoptosome qui recrute la procaspase 9 qui s'associe à l'apoptosome
La caspase 9 clivé, donc active, va donc activer la cascade de caspase.
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