15/03/16 HIBON Salomé L2 CR : DODIER Orianne BMCP Pr. Roll

BMCP- Sénescence et Stress cellulaire
15/03/16
HIBON Salomé L2
CR : DODIER Orianne
BMCP
Pr. Roll
16 pages
Sénescence et Stress cellulaire
Plan
A. Introduction et définitions
Sénescence réplicative vs sénescence précoce (induite)
B. Acteurs clés et mécanismes moléculaires
I.
p53 et pRb, deux acteurs-clés dans l'arrêt du cycle cellulaire
II. Raccourcissement des télomères (sénescence réplicative)
III. Lésion de l'ADN et altération de la matrice nucléaire
IV. Stress oxydant
V. Stress oncogénique
VI. Voies métaboliques
VII. Autophagie
VIII.Les microARNs
C. Caractéristiques de la cellule sénescente
I. Modification des fonctions cellulaires avec arrêt du cycle cellulaire
II. β-Galactosidase (pH=6,0) et p16Ink4a
III. Modifications chromatiniennes
IV. Modifications du miRNome - « GeromiRs »
V. Inflammation, NF-κB - « Inflammaging »
VI. SASP ( Senescence-Associated Secretory Phenotype )
D. Sénescence et pathologie
I. Cancer
II. Progeria de Hutchinson-Gilford
A. Introduction et définitions
CR : La sénescence est un phénomène qui a tout d'abord été montré en 1961 par Hayflick.
La sénescence est un phénomène qui peut être observé in vitro dans des cellules en culture : c'est la sénescence
réplicative.
Ce phénomène se produit quelles que soient les conditions de culture. En effet, la prolifération cellulaire est
limitée ; après un certain nombre de divisions cellulaires, un arrêt irréversible du cycle intervient en phase G1.
C'est différent de la phase quiescente en G0 qui est, elle, réversible.
CR : Il y a une véritable « horloge mitotique » qui conditionne la cellule.
Les cellules sénescentes ne sont pas mortes, elles sont actives sur le plan métabolique, et peuvent survivre des
semaines voire des années.
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Les cellules normales ne se divisent pas
indéfiniment et le nombre de divisions
cellulaires pour lequel une population
cellulaire devient sénescente dépend du
type de cellule.
Il existe des exceptions, quelques cellules
ont une capacité d'immortalité, leur durée
de vie est illimitée. Il s'agit des cellules de
la lignée germinale, des cellules souches
embryonnaires, des cellules tumorales.
CR : Pour la plupart des cellules, la capacité de prolifération va diminuer au cours du temps jusqu'à atteindre
une limite, la limite de Hayflick, à partir de laquelle les cellules entrent en sénescence. Les cellules immortelles
vont parvenir à dépasser cette limite, ayant ainsi une durée de vie illimitée.
Culture primaire et lignée cellulaire :
– Culture primaire : cellules en culture avec un potentiel de divisions (nombre de passages) limité. Les
cellules prolifèrent dans la boite de culture (plus ou moins rapidement en fonction de leurs capacités de
prolifération), puis arrivent en confluence (elles ont totalement envahi la boite de Pétri). Si on les laisse,
il va y avoir une inhibition de contact et elles vont entrer en apoptose. Afin de garder les cellules
vivantes, on les « décroche » de la boite en utilisant de la trypsine qui va inhiber les adhérences. Puis on
fait des « passages » : on passe les cellules dans plusieurs boites successives, en quantité moindre pour
qu’elles puissent redémarrer leur prolifération. Les cellules vieillissent au cours des passages et perdent
leur capacité de prolifération, puis entrent en sénescence.
– Lignée cellulaire : culture cellulaire établie qui va se multiplier indéfiniment. Les cellules ont dépassé
la limite de Hayflick et sont immortalisées (par exemple par introduction d'un oncogène viral ou
cellulaire).
La sénescence peut également être déclenchée précocement en réponse à un stress cellulaire : c'est la
sénescence prématurée ou induite par un stress. CR : Elle est à distinguer de la sénescence réplicative car elle
n'est pas conditionnée par le nombre de divisions cellulaires. Il existe plusieurs types de stress cellulaire : les
lésions irréparables de l'ADN, le stress oxydant, l'activation d'un oncogène, les drogues psychotoxiques.
Il y a une importance fonctionnelle de la sénescence : elle contribue au phénomène de vieillissement de
l’organisme. Les cellules sénescentes s’accumulent avec l’âge ce qui peut altérer l’intégrité et les fonctions
tissulaires. Mais c'est aussi un mécanisme protecteur de suppression de tumeurs, comme l’apoptose, bien qu’il
soit imparfait.
B. Acteurs clés et mécanismes moléculaires
I. p53 et pRb : 2 acteurs clés dans l’arrêt du cycle cellulaire
Les protéines p53 et pRb (protéine du rétinoblastome) sont deux acteurs clés dans l’arrêt du cycle cellulaire
dans le cadre de la sénescence. Ce sont les produits (protéines) de deux gènes suppresseurs de tumeurs,
exprimés physiologiquement dans toutes les cellules normales (très faiblement pour p53), et qui contrôlent
l’expression de gènes.
– p53 est un facteur de transcription (FRT) se fixant sur les régions régulatrices de gènes cibles.
– - pRb sous forme active (hypo-phosphorylée) bloque le cycle cellulaire en phase G1 via la séquestration
du facteur de transcription E2F : c’est un frein moléculaire du cycle cellulaire.
Un stress cellulaire entraîne une modification quantitative de p53 et une modification qualitative
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(phosphorylation) de pRb, avec une inactivation des kinases CDK. Ceci entraîne un arrêt du cycle cellulaire.
Sous l’effet de signaux de
sénescence, un gène va être exprimé
et produire deux protéines, p14 et
p19, qui vont réguler négativement la
quantité de MDM2.
MDM2 est une ubiquitine ligase qui
fixe p53 et induit sa dégradation. La
quantité de p53 va augmenter car elle
sera moins dégradée, et elle induit
une augmentation de p21 qui va quant
à elle inhiber le couple cycline
E/CDK2, ce qui va provoquer un
arrêt du cycle cellulaire en phase G1.
La protéine p53 a un rôle très important puisqu’elle contrôle le moment où (c'est-à-dire après combien de
divisions cellulaires) les cellules entrent en sénescence. Pour confirmer ce rôle, on peut faire des modèles
murins :
→ Chez la souris p53-/- (KO de p53) : les cellules n'entrent pas en sénescence, cependant la souris meurt de
manière prématurée du fait d'une augmentation de formation de tumeurs. Cela montre le mécanisme
suppresseur de tumeur de la p53.
→ Chez la souris mutante avec p53 sur-exprimée : les souris sont résistantes au développement de tumeurs
mais subissent en revanche un vieillissement prématuré.
Les signaux de sénescence vont aussi
provoquer une augmentation de la protéine
p16 qui va inhiber le couple cycline
D/CDK4, ce qui va entraîner la diminution
de la phosphorylation de pRb, donc
l’augmentation de sa forme active hypophosphorylée.
pRb peut alors séquestrer E2F ce qui a
pour effet l’arrêt du cycle cellulaire en G1,
le ralentissement des phases de réplication
(S) et mitose (M).
II. Raccourcissement des télomères ( sénescence réplicative )
Le phénomène de raccourcissement des télomères est à l'origine de la sénescence réplicative. Les télomères
correspondent à des séquences répétées TTAGGG associées à des protéines spécialisées formant ce que l'on
appelle un capping (un chapeau protecteur). Ils sont situés aux extrémités des chromosomes et les stabilisent,
empêchant ainsi la fusion de l’ADN entre deux chromosomes et l'instabilité.
On peut utiliser des techniques d’hybridation FISH pour les marquer.
A chaque cycle cellulaire, il y a un raccourcissement du télomère des chromosomes (on perd 50 à 200 pb à
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l'extrémité 3' à chaque réplication d'ADN). Lorsque le télomère est trop court, (CR : cela constitue un signal de
sénescence). Il y a un arrêt des divisions, entraînant ainsi la sénescence et la mort cellulaire.
La taille des télomères dans les cellules germinales est plus importante que dans les cellules somatiques (10 kb
dans les cellules somatiques contre 15 à 20 kb dans les cellules geerminales) expliquant ainsi pourquoi les
cellules germinales se divisent plus longtemps.
Les cellules en culture entrent en
sénescence pour une longueur de
télomère donnée (pour la plupart
des cellules : entre 4 et 6 kb ce qui
correspond à un nombre de
divisions compris entre 50 et 70).
La télomérase est une enzyme dont le rôle est de lutter contre le raccourcissement des télomères et de
rallonger l’extrémité des télomères en synthétisant de l’ADN à leur extrémité 3’ en rajoutant des nucléotides.
C’est une ribonucléoprotéine (RNP),
c’est-à-dire une association d’un ARN
et d’une protéine. La présence de la
séquence d'ARN est importante dans la
mesure où elle va jouer le rôle de
matrice permettant le rallongement de
quelques nucléotides en s'hybridant
temporairement à l'ADN télomérique.
C'est grâce à ce mécanisme que l'on peut avoir le maintien de la longueur des télomères.
CR : Le vert c'est TTTTA
et GGG en haut, le
rouge c'est le brin du
bas qui sert de matrice.
En réalité, la plupart des cellules n'expriment pas cette RNP ou du moins très faiblement. Seules quelques
cellules la sur-expriment de manière physiologique, ce qui explique qu’elles puissent vivre beaucoup plus
longtemps, voire indéfiniment. Ce sont les cellules germinales, les cellules souches, quelques cellules
somatiques adultes ; mais aussi, dans un contexte pathologique, les cellules tumorales.
Réalisation de modèles murins :
– Les souris KO pour la télomérase (télomérase -/-) ont une durée de vie diminuée, une perte de la
fertilité, une atrophie tissulaire, une insuffisance rénale, un nombre de cancers diminué et une p53
augmentée dans les tissus.
– On peut faire des expériences d'expression ectopique : la sur-expression de la télomérase permet
l'immortalisation de fibroblastes humains. CR : Cependant, pour certains types cellulaires on arrive pas
à arrêter complètement le mécanisme de sénescence, par exemple la sénescence est maintenue dans les
cellules épithéliales humaines. La télomérase est un mécanisme de survie des cellules, mais ce n’est pas
le seul mécanisme en cause.
III. Lésions de l'ADN et altération de la matrice nucléaire
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Les lésions de l'ADN telles que les cassures double brins de l'ADN par des rayons ionisants, l'altération de
protéines (enzymes de réparation…), ou le dysfonctionnement des télomères entraînent un dépassement des
capacités de réparation. Ceci caractérise le stress cellulaire et induit la sénescence prématurée.
La matrice nucléaire est très importante pour maintenir les capacités de réparation. Elle est composée par des
protéines de la famille des filaments intermédiaires nucléaires : lamines A et C, B1 et B2, CR : ainsi que de
protéines associées interagissant avec elles (LAP, emerine). La lamina sous l'enveloppe nucléaire forme un
réseau assez dense interagissant avec les protéines de l’enveloppe nucléaire. Il y a de plus un dialogue très
important entre les protéines de la matrice nucléaire et les fonctions du noyau (CR : protéines impliquées dans
la réplication de l'ADN, spliceosome...).
Toute anomalie de la matrice
nucléaire peut avoir un
retentissement sur la structure
et les fonctions du noyau. Par
exemple dans la Progeria, il y
a production d’une protéine
lamine A anormale, ce qui
provoque des anomalies
nucléaires et des anomalies de
réparation de l’ADN, et donc
une sénescence précoce.
IV. Stress oxydant (mitochondrie)
Le stress oxydant est en relation avec la production des espèces réactives de l'oxygène ERO, ou ROS (Reactive
Oxygen Species). Elles correspondent à la production par la mitochondrie et à partir de l’oxygène, de
différentes espèces réactives :
Elles ont un rôle physiologique (elles
ne sont pas toujours toxiques) , elles
sont produites par les cellules et elles
sont impliquées dans des cascades de
signalisation cellulaire, à des niveaux
faibles.
Ce n’est que lorsqu’elles s’accumulent
qu’elles vont avoir un rôle toxique
pour la cellule qui pourra alors entrer
en apoptose ou sénescence.
Les ROS sont contrebalancées par cinq
types de mécanismes de défense mis en
place par la cellule :
– La SOD (SuperOxyde
Dismutase) qui transforme
l’anion super oxyde O2 en
peroxyde d’hydrogène H2O2
– La glutathion peroxydase et la
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catalase qui hydrolysent le peroxyde d'oxygène en H2O.
– La glutathion réductase.
– Les radicaux scavenger hydrophiles (acide ascorbique : Vit. C) et lipophiles (tocophérol : Vit. E).
– Flavonoïde et carotène.
CR : En situation physiologique, on a un équilibre rédox établi entre la production des ROS et celle d'antioxydants. Les ROS produits suite à une stimulation pourront être un signal pour la cellule. Elles seront
importantes notamment pour la croissance, le développement, les mécanismes d'inflammation et l'adaptation
cellulaire. En revanche, lorsque la concentration de ROS augmente, elles deviennent toxiques pour l'ADN,
l'ARN, les protéines, les lipides et les sucres.
Les réactions anti-oxydantes sont catalysées par des enzymes dont la mesure de l'activité permet d'établir le
niveau de stress oxydant :
– Catalase
– Glutathion peroxydase
– Péroxyrédoxine
La cellule en présence de ces espèces va
s’adapter :
– Induction des gènes codant
pour des enzymes antioxydantes, des enzymes de
réparation de l’ADN…
– Répression des systèmes de
production de ROS : chaîne
respiratoire, cytochrome P450,
NADPH oxydase.
Il se produit un stress oxydant, c'est à
dire une réponse adaptative à l’excès de
ROS, quand il y a un déséquilibre entre
les systèmes oxydants et les capacités
anti-oxydantes d'une cellule.
Les ROS ont plusieurs cibles cellulaires :
- Les lipides avec une diminution de la fluidité membranaire.
– L’ADN avec une oxydation de bases entraînant des lésions de l’ADN (CR : nucléaire et mitochondrial).
– Les protéines avec l’inactivation de certaines enzymes.
Résultats expérimentaux :
– La sur-expression de la superoxyde dismutase sur des fibroblastes humains en culture primaire entraîne
une augmentation de leur durée de vie.
– La souris KO pour la superoxyde dismutase va avoir une induction précoce de la sénescence via une
augmentation de la p53.
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Le stress oxydant est un mécanisme majeur dans l'apparition du vieillissement
La théorie radiculaire du vieillissement de Harman (1956) :
CR : cette théorie repose sur une implication de l'hyperoxydation cellulaire qui est à l'origine du vieillissement.
Au cours du vieillissement, il a une diminution de l'intégrité mitochondriale avec des altérations
morphologiques fonctionnelles (la production de ROS est augmentée, celle d'ATP diminuée). L'altération
globale d'un ensemble de fonctions physiologiques entraîne une susceptibilité aux maladies.
Cette théorie soutient que ces altérations sont dues à l'accumulation de molécules oxydées, ce qui explique les
conséquences cellulaires de l'oxydation qui en résultent au niveau de l’ADN, des protéines et des lipides.
Cette théorie n’est pas fausse mais ce n’est pas le seul mécanisme mis en jeu (CR : c'est tout de même un des
mécanismes majeurs).
V. Stress oncogénique
Les protéines Ras sont des protéines G monomériques associées à la
membrane plasmique par un groupement farnésyl. Elles sont
activées suite à la fixation de facteurs de croissance à leur récepteur
tyrosine kinase. Il y a auto-phosphorylation du récepteur puis
activation de Ras (échange du GDP par du GTP) par les protéines
GrB2 et SOS.
Il s’ensuit une cascade de protéines kinases à l’intérieur de la cellule
faisant intervenir Ras, Raf et la protéine kinase MEK. Puis ERK est
activée et entre dans le noyau et va agir via ETF (qui est un FRT) sur
l’expression des gènes.
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Lorsqu’il y a une hyperfonction de cette cascade, il va y avoir un stress oncogénique qui peut être à l’origine
de cancers. Il y a par exemple des mutations activatrices de Ras, une hyperactivation constitutive du
récepteur…
Cela permet parfois d'établir une thérapie ciblée : CR : Par exemple, on essaye d'identifier les mutations
spécifiques activatrices d'un récepteur puis on va établir une thérapie ciblant cette hyperactivation. Le
traitement sera alors spécifique et adapté à la ''carte d'identité moléculaire'' de la tumeur. Ces thérapies ciblées
sont utilisées en routine dans certains cancers (poumon par exemple).
Dans les lignées cellulaires établies, l’activation de l’oncogène Ras ou Raf entraîne une cancérisation avec un
pouvoir de transformation.
Dans les cellules en culture primaire :
→ L’activation de Ras ou Raf ne donne un pouvoir de transformation aux cellules normales que si il y a
activation d’un autre oncogène.
→ S’il n’y a pas d’activation d’un autre oncogène (Ras ou Raf activée isolément), il y aura arrêt du cycle
cellulaire avec une sénescence après un faible nombre de divisions sans faire intervenir le raccourcissement des
télomères, c’est une sénescence prématurée.
VI. Voies métaboliques
1) IGF-1 (Insulin-like Growth Factor-1) et IGF-1R (son récepteur) :
Cette voie appartient à l’axe somatotrope : l'hormone hypothalamique entraîne l'activation d'une hormone
hypophysaire. Au niveau du foie, l'IGF-1 est activé avec des effets périphériques (croissance, différenciation,
reproduction, métabolisme et vieillissement).
Lorsqu’on inactive cet axe, on va avoir un effet
sur la croissance, la reproduction et le
vieillissement avec une longévité augmentée de
20 à 40%.
Mécanisme : la diminution du taux circulant
d’IGF-1 ou une carence en son récepteur
entraîne l’augmentation de la résistance au
stress oxydant.
2) Insuline et IR ( récepteur de l'insuline) :
On obtient une augmentation de la longévité chez des souris pour lesquelles le récepteur de l'insuline est
inactivé dans le tissu adipeux.
La restriction calorique obtenue (différente d'un déficit nutritionnel) est très efficace chez les mammifères. Cela
semble vrai aussi chez l'homme : la population Japonnaise de l'île d'Okinawa, qui adopte une restriction
calorique dans son mode de vie, compte un nombre élevé de centenaires.
On constate une diminution du métabolisme basal qui entraîne une diminution de la consommation d'O2 donc
une augmentation de la résistance au stress oxydant par plusieurs mécanismes : diminution des dégâts oxydants,
diminution des produits de glycation (fixation de sucres sur des protéines) et diminution du taux d'IGF.
CR : Dans les expériences sur les souris, on constate que plus la restriction calorique est faite tôt, plus les
souris vont vivre longtemps. Les souris ayant une restriction calorique auront une consommation d'oxygène
plus faible que les souris nourries normalement et leur production de ROS sera aussi diminuée.
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3) SIRT 1 ( Sirtuine 1) :
C'est une protéine importante : une histone déacetylase de la famille des sirtuines. Elle a donc un impact sur la
régulation épigénétique. C'est une protéine orthologue de Sirt-2 chez C.Elegans et la drosophile, protéine ellemême impliquée dans la longévité.
Une sur-expression de Sirt-2 chez la souris entraînera une augmentation des défenses anti-oxydantes et une
augmentation de la longévité.
Sirt-2 est activée par la restriction calorique et par le resvératrol : polyphénol présent dans certains fruits
comme le raisin (peau) et le vin rouge.
On sait qu’elle augmente la résistance à la sénescence, et qu'elle est impliquée dans une multitude de fonctions
bénéfiques pour les cellules : diminution du stress oxydant, augmentation de la réparation de l’ADN,
diminution de la quantité de p53, rôle dans la suppression de tumeurs.
4)Klotho :
Il s'agit d'une hormone qui supprime l'auto-phosphorylation de l'IR et de l'IGF-1R nécessaire à leur
activation. Elle entraîne donc une augmentation de la résistance au stress oxydant par diminution de la
production de ROS et donc par stimulation d'enzymes de défenses anti-oxydantes.
La sur-expression chez la souris de klotho entraîne une augmentation de longévité de 20%.
La souris KO pour Klotho présente un vieillissement accéléré.
VII. Autophagie
Ce phénomène est présent dans les cellules eucaryotes. Il s'agit d'un processus de dégradation et de recyclage de
matériel cellulaire.
Le matériel va tout d'abord être séquestré dans une membrane.
Le matériel sera ensuite délivré aux lysosomes selon 3 mécanismes :
– La macro-autophagie est le mécanisme le
plus communément décrit. CR : Le
matériel séquestré sera délivré aux
lysosomes via un phagosome. C'est le
mécanisme utilisé pour dégrader les
organites cellulaires (renouvellement des
mitochondries par exemple). En haut sur le
schéma.
– L'autophagie médiée par les chaperonnes :
dans ce cas il y a une reconnaissance des
protéines par Lamp2 avec l’aide d’une
chaperonne Hsp, puis il y a translocation
dans le lysosome de la protéine à dégrader.
A gauche sur le schéma.
– La micro-autophagie est un mécanisme
d’invagination directe de la membrane
lysosomale. En bas à droite sur le schéma.
L'autophagie est activée en cas de stress cellulaire, de privation de nourriture, d'hypothermie ou d'hypoxie.
Dans les cellules en sénescence, il y a en général une diminution de l'autophagie (CR : mais il peut y avoir
quelques cas exceptionnels d'augmentation de l'autophagie.).
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Ce qu'il faut retenir, c'est qu'au cours du vieillissement, avec la
sénescence, il y aura donc une augmentation des organites
cellulaires endommagés et une activité lysosomale plus faible.
Cependant, pour les animaux ayant subi une restriction des
apports caloriques, moins d’organites seront endommagés. La
restriction calorique prévient donc la diminution de
l’autophagie liée à l’âge.
VIII . MicroARNs
Ce sont des petits ARNs non codants (18 à 25 nucléotides) qui agissent sur la régulation de l'expression des
gènes (post-transcriptionnelle et plus ou moins transcriptionnelle).
Dicer est une enzyme impliquée dans la maturation des miARNs.
Chez la souris KO (-/-) pour Dicer : un phénotype sénescent p53 dépendant apparaît (on constate aussi ce
phénomène sur des expériences in vitro). Les miARNs sont des acteurs clés pour prévenir la sénescence.
Ils agissent en ciblant des molécules clés :
→ miR-24 qui réprime p16.
→ miR-128a qui cible le locus du gène Ink4a codant pour les protéines p16, p14 et p19.
→ miR-34 qui cible directement les régulateurs du cycle cellulaire et du stress oxydant, donc SIRT-1.
CR : ces exemples ne sont pas à retenir.
C. Caractéristiques de la cellule sénescente
I. Modification des fonctions cellulaires avec arrêt du cycle
En fonction du type cellulaire, il va y avoir une induction de l’apoptose, ou au contraire une résistance.
Il va y avoir des modifications phénotypiques classiques avec une altération des fonctions cellulaires.
Toutes les cellules sénescentes présentent :
- Une augmentation du volume cellulaire et nucléaire (les fibroblastes sénescents sont deux fois plus gros que
les cellules normales).
- Une modification de l'organisation nucléaire (morphologie particulière, hétérochromatine réarrangée...).
- Une accumulation de lysosomes.
- Une altération de la fonction d'autophagie.
- Une augmentation de la quantité de mitochondrie.
- une altération du cytosquelette.
- Une modification profil d'expression des gènes.
- Une expression d'une β-galactosidase acide lysosomale (pH=6) spécifique qui permet le marquage des cellules
sénescentes.
- Un arrêt irréversible de la division cellulaire. C’est un arrêt définitif du cycle en phase G1. Il est irréversible
quel que soit le stimulus mitogène. Il a un double effet :
– Bénéfique pour les organismes jeunes, car il a un rôle dans la suppression imparfaite de la
tumorigénèse, l’entrée des cellules en sénescence empêchant la prolifération de cellules cancéreuses.
– Néfaste pour les organismes âgés, l'effet cumulatif non spécifique à long terme entraînant une
augmentation du nombre de cellules sénescentes qui entraînent également des lésions tissulaires.
→ C’est un phénomène de pléiotropie antagoniste.
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II. Marqueurs de la sénescence : bêta – galactosidase acide et p16Ink4a
La bêta-galactosidase acide est un marqueur spécifique des cellules sénescentes.
Le deuxième marqueur important est le p16Ink4a. Il est non exprimé dans les cellules quiescentes ou
différenciées. Il est détectable et identifiable au Western-Blot. Son augmentation est associée à la réduction des
cellules souches observée dans de nombreux tissus au cours du vieillissement.
III. Modifications chromatiniennes
Ce sont des modifications épigénétiques qui entraînent une réorganisation de la chromatine avec un
changement de la composition en histones des modifications post-traductionnelles (méthylation de l'ADN...).
Les foci d'hétérochromatine = SAHF (senescence associated heterochromatin foci ) sont des structures avec
de nombreuses protéines qui ont un rôle dans la répression des gènes associés à la prolifération.
IV. Modifications du miRNome – (« GeromiRs »)
Il s'agit de modifications d'expression de miARNs qui ont potentiellement un rôle dans la sénescence et dans le
processus de vieillissement, c'est pourquoi on les appelle les « GeromiRs ».
CR : Ils régulent des protéines telles que p16, p21, p53... Ils sont impliqués dans la régulation des gènes des
voies impliquées dans la sénescence.
V. Inflammation, NFkB
L'« Inflamma’aging » est un état d'inflammation
chronique, stérile et à bas bruit qui aboutit à une
destruction cellulaire et tissulaire avec des
dysfonctions à l'origine de pathologies liées à l'âge.
CR : Il s'agit donc d'une inflammation chronique
entraînant le vieillissement.
Après l'arrêt du cycle cellulaire, il va y avoir une
expression de cytokines pro-inflammatoires. L'IL1a active le NF-κB qui entraîne ensuite
l’expression d'autres cytokines pro-inflammatoires
(IL6 et IL8), ce sont des secrétions spécifiques du
SASP (phénotype sécrétoire des cellules).
Le vieillissement contribue à la déplétion du pool
de cellules souches adultes (niches), ce qui
entraîne l'altération de l'homéostasie tissulaire et cellulaire. Le vieillissement contribue aussi à l'épuisement du
système immunitaire : c'est ce qu'on appelle l'immunosénescence.
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VI. SASP (Senescence-Associated Secretory Phenotype)
Les cellules sénescentes vont modifier leur environnement.
Les sécrétions (sécrétome) du SASP sont spécifiques. Il y a des protéines : cytokines (IL6, IL8), chémokines,
facteurs de croissance, protéases (métalloprotéases) de la MEC... qui entraînent donc une réponse
inflammatoire, un chimiotactisme, le remodelage de la MEC et le maintien de l'état de sénescence. Il y a aussi
des acides nucléiques (miARNs).
Le SASP agit de façon autocrine (renforce l’état sénescent de la cellule) et paracrine (stimulation de la réponse
inflammatoire de la dégénérescence tissulaire pro-tumorigène). Il va y avoir propagation de l'inflammation aux
cellules alentours.
D. Sénescence et pathologies
I. Cancer
Sénescence ou apoptose :
CR : Explication du schéma.
Comme l'apoptose, la sénescence est un mécanisme
suppresseur de tumeurs. Lors d'une lésion de l'ADN, de
l'altération des fonctions des télomères, de l'activation
d'oncogènes ou de l'augmentation de la production des
ROS, il y aura une activation de P53 puis de p16 et p21,
ce qui pourra :
→ soit entraîner une sénescence (premier mécanisme
suppresseur de tumeurs).
→ soit aboutir à une réparation de l'ADN ou à une
résistance au stress.
→ soit faire entrer la cellule en apoptose (deuxième
mécanisme suppresseur de tumeurs).
La sénescence ou l'apoptose sont induites en réponse à
des événements pouvant induire le cancer dans des
cellules qui peuvent se diviser, aboutissant à la
protection contre le développement des tumeurs.
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– Dans les cellules normales, p53 et pRb sont
actifs et il y a peu ou pas d’activité
télomérase, il y a entrée en sénescence une
fois la limite passée.
– Si on inactive seulement une des deux
protéines, cela retarde mais n’empêche pas
l'entrée en sénescence (la cellule entre en
sénescence avec des télomères très courts).
– Si on inactive à la fois p53 et pRb cela
provoque un phénomène de crise cellulaire
avec apparition de variants cellulaires
immortels et généralement une réactivation
de la télomérase.
SASP et cancer :
Le SASP a une action pro-tumorigène : l’IL6 et l’IL8 stimulent les cellules épithéliales prémalignes et
malignes pour envahir la lame basale. De plus, au niveau des fibroblastes sénescents, il y a la sécrétion de
VEGF qui va stimuler la migration et l’invasion de cellules endothéliales (angiogenèse alimentant la tumeur en
vaisseaux). Il y a de plus la sécrétion de métalloprotéases qui vont moduler la matrice extracellulaire et
augmenter le potentiel invasif.
CR : Les cellules sénescentes à proximité des cellules tumorales vont donc avoir un effet néfaste en facilitant
leur invasivité.
Experience in vitro :
– Lorsqu’on met des cellules épithéliales pré-cancéreuses en présence de fibroblastes sénescents → il va
y avoir le développement de tumeurs.
– Lorsqu’on les met en présence de fibroblastes normaux ou pré-sénescents → il n’y aura pas de tumeurs.
II. Progéria
La progéria de Hutchinson-Gilford,dans sa forme classique, correspond à un vieillissement accéléré.
Ses caractéristiques sont :
– Incidence ¼ - 8 millions
– Poids normal à la naissance
– Retard staturo-pondéral très marqué (440 g/an après 2 ans) CR : Le phénotype de la progeria apparaît
vers 2 ans.
– Lipoatrophie (atrophie du tissu adipeux) et amyotrophie (atrophie musculaire) généralisées
– Taille finale 100-110 cm
– Poids final 10-15 kg
– Pas de maturation sexuelle
– Fonctions cognitives conservées
– Décès vers 13.5 ans (infarctus du myocarde +++)
– CR : Il y a aussi des caractéristiques moins importantes telles que l'alopécie, des anomalies dentaires,
une agénésie claviculaire...
Il s'agit d'une mutation ponctuelle hétérozygote et de novo du gène LMNA (code pour la lamine A) sur l'exon
11. CR : cela entraîne l'apparition d'un site cryptique d'épissage prématuré aboutissant à une protéine délétère
de 50 AA qu'on appelle progérine et qui reste farnésylée, donc ancrée à l'enveloppe nucléaire (alors que la
lamine A est soluble).
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CR :
Quand on compare des noyaux de fibroblastes témoins et de fibroblastes mutés, on constate qu'il y a des
anomalies morphologiques et une désorganisation de l'hétérochromatine ; et que suite à 23 passages in vitro
(reflètant le nombre de divisions cellulaires), le noyau est dysmorphique et contient une accumulation de
progéria. Cette accumulation va de pair avec une diminution de la lamine A normale dans le reste du noyau.
Cela va induire une anomalie de la matrice nucléaire, dont les rôles structural et fonctionnel seront altérés.
Il y a donc apparition d'une sénescence précoce.
Syndrome de Werner ( WS) ou « progeria de l'adulte » :
Le phénotype de cette maladie est constitué par des signes de vieillissement prématuré :
– Cheveux fins, gris et rares
– Nez fin
– « faciès d’oiseau »
– Sclérodermie
– Lipoatrophie au niveau du visage
– Calcifications sous-cutanées
– Athérosclérose précoce
Il en existe deux formes :
– Typique : o Mutation homozygote de RECQL2 qui est une ADN hélicase de la famille recQ, impliquée
dans la réparation de l’ADN et le maintien des télomères
o Petite taille, cataracte bilatérale, diabète (type 2), incidence élevée de cancers.
– - Atypique : o Mutations hétérozygotes de LMNA , p.L140R , p.R133L , p.A57P
o Pas de petite taille, pas de diabète, pas de néoplasie.
Conclusion :
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CR : Le phénomène de vieillissement est très complexe, avec de nombreux acteurs interconnectés (noyau,
mitochondries, lysosomes, matrice extracellulaire). La progeria est produite physiologiquement en très faible
quantité et s'accumule au cours des passages. Si on compare les cellules d'un sujet agé à celles d'un patient
atteint de progeria, elles ont la même morphologie et on y retrouve de la progérine. Il y a donc un parallèle
entre le vieillissement physiologique et le vieillissement pathologique, puisqu'on y retrouve le même
mécanisme. L'étude de la maladie rare qu'est la progeria est donc très importante non seulement pour les
patients qui en souffrent, mais aussi pour la recherche sur le vieillissement physiologique.
Les deux visages de la sénescence :
– Sujet jeune : la sénescence est bénéfique : elle contribue à former une barrière anti-tumorale et intervient
dans le processus de cicatrisation (visage avenant de la sénescence)
– Sujet âgé : visage sournois de la sénescence : vieillissement, pathologies liées à l’âge avancé, cancers
(mais pas dans la progéria car le vieillissement est trop rapide)
Voilà mon dernier ronéo et ma derniere dédicace qui va etre un peu longue du coup:3
Obligée de citer mes 2 compères , ceux qui font que cette année , ces soirées , ces moments sont tous
simplement inoubliables et geniaux !
Mon futur mari , l'homme de ma vie , la deuxieme partie de notre blaze , a notre stage d'été et nos parties de
shifumi ou meme si tu m'as ecrasé au debut , je me défend plutôt pas mal maintenant je te l'avais dis quand ya
d'autres enjeux c'est moi qui maitrise ! Ces retours de soirées a déblatérer sur ce qu'il s'est passé ( dont
certains sont assez épiques , mention spéciale à Wallah jsuis lesbienne et la poubelle avec qui on a quand
même bien rit , wallah pas vu pas pris :D ) , à nos droits de vétos oblige ! aux films que tu veux nous faire voir
mais qu'on refuse , a ceux qu'on arrive a te faire voir malgré ton désaccord ( un jour tu vas céder , on verra CR
2 je le sais! ), nos battles de danse risquées mais qui sont une des meilleures partie de la soirée , à tes intestins
qui parlent , a cette chanson qui je sens va devenir notre hymne ( nanananana and now i wonder) , à tes petits
coups de gueule et ton desespoir des fois devant notre grande maturité huhu:3 Bref je suis contente de t'avoir
rencontré et de partager ces moments , ils nous en reste encore pleins et hate aussi de pouvoir adopter la petite
ça sera épique haha;)
Ma Fufu , la seule et l'unique , encore une fois je suis contente que tu sois passée , je savais que ces repas et
ces revisions dans la salle 5 ne seraient que le début d'une longue liste! Parce que on comprend très vite ce que
veux dire l'autre , parce qu'on a des délires qui fait rire que nous et qui enervent certains , ces barres de rire
qu'on se tape en soirée , en rentrant de soirée ou meme en temps normal , parce que tu repond quand je
t'appelle a 2h tu mat' parce que t'es pas là et que j'ai perdu les autres et que je fais bordel ! Parce que tu me
suis dans ma connerie et m'entraine dans la tienne ( avant j'etais pas comme ca jvous jure , c'est sa faute a
elle !! )Parce que je sais qu'un jour on ira voir Pulco en compet et ca sera le plus beau jour de notre vie, qu'on
montera The Fufu Show on le jouera même Broadway !! Tellement hâte d'aller en polynésie cet été on va
vraiment bien s'eclater #TeamCerf ! It's a pleasure to know you , no no no no no !
Merci à vous 2 d'être la UMAP NEPH dire ver <3 ( faut vraiment qu'on trouve une autre histoire pour ca ><)
Dédicasse à Mi-cuit , mon compère de TP et à ses lunettes qui font tout ;)
A la Team Hépar aussi avec sa grande Manitou experte dans ces boissons la;)
A la Team Sketch je pense qu'on va se taper des bons fous rires et qu'on va sortir un truc pas trop mal , enfin
j'espere ^^
A tous mes co-stagiaires et plus particulièrement la grosse bande du 1er stage de pédiatrie , c’était quand
meme bien cool !
A mon bus préféré et ses énergumènes qu'on peut trouver dedans , Psycar dans le cœur bande de degueu
mouhaha <3
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