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MORT CELLULAIRE
NECROSE
APOPTOSE
AUTOPHAGIE
[email protected]
NECROSE


La nécrose est une mort anormale de la cellule (cf.
apoptose)
Causes possibles :





Perte de l’homéostasie cellulaire
Réduction de l’afflux sanguin
Trop peu d’oxygène dans le sang
Toxines, trauma, radiation, T°, etc..
Conséquences :


Les cellules gonflent, éclatent et relarguent leurs
contenus dans les espaces interstitiels
Importante réaction inflammatoire
Fonctions cellulaires altérées





Dérégulation de la perméabilité membranaire
et donc influence les mécanismes de transport
Réduction du métabolisme cellulaire
Plus de synthèse protéique
Dommage aux lysosomes : fuite d’enzyme
dans le cytoplasme
Destruction des organelles cellulaires
MECANISMES MOLECULAIRES

L’absence d’oxygène entraine :




Déplétion d’ATP
Synthèse et dégradation des phospholipides
Fuite de calcium de la mitochondrie
Ischémie/Reperfusion

Création d’oxygène radicalaire O2- (anion superoxyde), OH- (radical
hydroxyde), H2O2


Molécules très réactive qui attaquent tous les constituants
cellulaires
Les capacités de détoxication de ces molécules sont très
limités au niveau cellulaire
Atteinte cellulaire liée aux ROS



Anion Superoxyde formés par les P450 et
détoxication par les superoxyde dismutase
Hydrogène peroxyde détoxication par : catalase et
glutathion peroxydase
Radical hydroxyl .OH initie une peroxydation
lipidique et les atteintes à l’ADN
Comment les radiations tuent les
cellules




Radiolyse de l’eau H20 donne .H et .OH
Dommage aux membranes
Dommage à l’ADN
Les cellules non proliférative sont aussi
tuées mais les doses doivent être plus
importante
1ère Mise en évidence de
l’apoptose
Date du milieu du
XIXème siècle puis remis
au jour dans les années
30 pour vraiment être
caractérisé en 1972
Décrit chez les organismes
pluricellulaires:
- Embryogenèse
- Métamorphose

Apoptose histoire




1842 : Carl Vogt remarque la disparition de noyaux
dans certains tissus
1951 décrit la mort de certaines cellules dans les
tissus embryonnaire
1964 Première utilisation du terme mort
programmée
1972 Kerr Wyllie et Currie utilise le terme
d’apoptose
APOPTOSE

Caractéristiques d’une cellule en apoptose







Condensation cellulaire
Condensation de la chromatine
Fragmentation de l’ADN
« blebbing »de la membrane
Exposition sur la membrane externe des
phosphatidylserine
Sécrétion de cytokines qui inhibe l’inflammation
Ces caractéristiques sont régulés par des signaux
AUTOPHAGIE




Sorte de « self »cannibalisme
Manque de nutriment
Digestion d’organelle intracellulaire
Réarrangement de la membrane
séquestration des composants dans des
autophagosomes puis fusion avec
lysozomes (dégradation enzymatique)
APOPTOSE versus NECROSE
FRAGMENTATION DE L’ADN
BLEBBING DES CELLULES
Pourquoi l’apoptose



Nombre de cellules dans l’organisme : 1014
Sans apoptose surplus de cellules, équilibre
entre mort / prolifération
Durée de vie d ’une cellule


très variable selon l ’origine
vie post-embryonnaire 200 types de cellules
possédant toutes une durée de vie différente






Cell. Intestinales
1 semaines
Erythrocyte 120 jours
Cell. Hépatiques
1 ½ an
Cell. Osseuses 25-30 ans
Neurones, Cell. Cardiaques, rétine, ne sont jamais
remplacées
Peau renouvelée tout les 23 jours

Différenciation cellulaire

implique que toute cellule soit au bon
endroit au bon moment

Toutes cellules en trop doit disparaître

Période et vie cellulaire


cellule en G0
importance du réveil
Importance de l’apoptose



Homéostasie cellulaire, développement
embryonnaire, synapse système immunitaire
…(PCD : Programm cell death)
Trop d’apoptose : maladie dégénératives
Trop peu d’apoptose Cancer, maladies autoimmunes
Fonctions of apoptosis
Sculpture du corps, formation des
doigts
Élimination d’organe non nécéssaire
Elimination selon le sexe
canal de Müller éliminé chez les mâles,
canal de Wolf éliminé chez les
femelles
Neurones produits en excès:
-50% des neurones initiaux
synaptogenèse* (1011 neurons, 7000 synapses)
-importance des facteurs de croissance
Permet la sélection des connections synaptiques
Système immunitaire :
élimination des cellules lésées
Selection des lymphocytes
fonctionnels (95% sont
éliminés)
Caenorhabditis elegans




1090 cellules somatiques
131 meurent par apoptose
116 de ces 131 appartiennent au système
nerveux et à l’ectoderme
959 se développent chez l’adulte
MECANISMES GENERAUX


Très conservés des espèces les plus
élémentaires aux mammifères
Premières études chez Caenorhabditis
elegans


2 gènes ced-3 ced-4 «killer gene»
1 gènes ced-9 «survival gene»
Conservation des gènes
Pro apop.
Voie Apoptotique
Différence entre les voies récepteur
et mitochondriale

Mitochondriale




Médié par le stress
Synthèse de protéines
12-24 heures
Récepteur


Pas de synthèse de prot
Très rapide qqs heures
Les grandes familles de proteines
impliquées dans l’apoptose : bcl-2


Homologue de ced-9
famille conservée, séquence homologue



BH domains (dimèrisation pour activation)
Famille contenant des gènes pro et antiapoptotiques
Homo et hétérodimère (balance entre mort et
survie cellulaire)
Découverte de Bcl-2


En 1986 3 groupes indépendants clone ce
que l’on appellera Bcl-2 oncogène
En 1988 bcl-2 conduit a certain cancer en
empêchant la mort cellulaire
Les grandes familles de
protéines impliquées
dans l’apoptose : Bcl-2
(CED-9)
Bcl-2 homology
domains
BH1, (antagonistes de la mort)
BH2,
BH3, (death domain)
BH4, (anti apoptotique)
Dimérisation BH3, BH1, BH2
Liaison Apaf-1 BH4
Association de proteines
Les Caspase (CED-3)


Cystéine protéase (17 membres) sont
synthétisée à l’état de précurseur (QACXG)
Comment les caspases tuent la cellule


Destruction de protéines indispensable a la vie
de la cellule
Régulation des caspases : activation en
cascade, IAP inhibiteur de caspase
Activation des caspases
Proteines cibles des caspases
FAK (focal adhésion kinase): l’inactivation de cette kinase pertube
l’adhésion cellulaire, le détachement de la cellulae apoptotique de
ses voisines.
Lamines: Proteines de la membrane nucléaire, son clivage entraine la
condensation du noyau.
Proteines Structurales: actine, filaments intermédiares, etc.
Destructuration cellulaire et formation des blebs.
Endonuclease CAD: Fragmentation des chromosomes. CAD coupe
L’AND en petit fragment. CAD est normalement inhibé . Les
Caspases détruise la proteine inhibitrice et active CAD.
Enzymes de réparation de l’ADN: pas de réparation si mort
Voie de mort : la voie mitochondriale et la voie
des recepteurs
TNFa
Fas L
TNFR1
Fas/CD95
Death domains
Cell stress: oxidants
Mitochondrion
Cyt c
MPT
Bax/BcL2
Caspase-8 Bid / tBid
Apaf-1 Cyt c
Apoptosome
Procaspase-9
Caspase effectrice
(e.g. caspase-3)
Caspase-9
APOPTOSIS
La voie de mort récepteur
dépendant



Les récepteurs de mort :ils sont placés dans les
membranes et détecte les signaux extracellulaire
et initie rapidement la machinerie apoptotique
Ils appartiennent à la famille des récepteurs au
TNF car il contiennent un domaine extracellulaire
riche en cystéine et dans le cytoplasme des
séquences conservés appelés « Death Domain »
Leurs ligands sont eux aussi très conservés
Le récepteur Fas
Récepteur TNRF1 : active des facteurs de transcription (gènes
inflammation, immunologie) induit l’apoptose si synthèse
protéique bloqué
Ligand -TNF
Receptor TNFR1
TNFR associated death
domain, TRADD
Death domain, DD
Fas-associated death
domain, FADD
Receptor interacting
protein, RIP
JNKK
TNFR-associated
IKK
factor 2, TRAF2
JNK
NFkB
c-Jun
Caspase 8
Effector caspases
Apoptosis
Mitochondrie et apoptose


La mitochondrie est impliqué dans
l’exécution et joue un rôle pivot
3 mécanismes



Dérégulation de la synthèse d’ATP
Altération du statut REDOX
Fuite de facteurs apoptogène qui vont activer
des caspases
Famille bcl-2
Protéines activatrices des
caspases



Cyt c va former l’apoptosome
Procaspase 3«dans certains tissus comme
Apoptosis inducing factor AIF
Activation des caspases par la
mitochondrie
Cell death triggers
Oxidants, calcium
Bax, ceramide
Matrix swelling,
outer membrane
ruptures
ATP, Dy
ROS
Necrosis
Channels open, outer
membrane intact
Inactive Apaf-1
Active Apaf-1
Cytochrome c
Caspase 9
Cytochrome c
& other caspase Caspases activated
activators
Apoptosis
Substrat des caspases
Protéines structurales
•Actine
•gelsoline
•keratine
•Lamine
•Fodrine
Protéines du métabolisme
ADN/ARN
•Poly ADP ribose polymérase
Protéines inhibitrices de
l’apoptose
•ICAD: Inhibiteur de la CAD
•Bcl-2 et Bcl-xL
Inhibitors of Apoptosis Proteins
(IAPs)
Identifié à partir de baculovirus
 Consiste en diverses protéines : NAIP, MIAP XIAP,
cIAP1, cIAP2, and survivine
 Suppression de l’apoptose en empêchant
l’activation des caspases et leur activités (caspase3, -7, and -9) liaison spécifique
 Expression of cIAP1/2 is stimulated by
NF-κBmediated survival signals.
 Negative regulators of IAPs: Smac/DIABLO,
XAF1, and OMI/HTRA2

Apoptose et cycle cellulaire
Atteinte de l’ADN
La proteine P53


Dans les cellules normales (non stressé) la p53 est rapidement
dégradé après association avec son régulateur MDM2. p53 forme
un complexe avec une proteine E3 (ubiquitin ligase) et ainsi
p53 est guidé vers le proteasome. Dans les cellules normales
p53 est un régulateur positif de la prolifération cellulaire
Dans les cellules « stressées » p53 arrête la division par un
phénomène apoptotique mitochondrial dépendant (Bax
oligomérisation). Dans les cellules cancéreuses p53 est un
facteur de transcription (Puma, Noxa, p53AIP1,Bax, Apa-1)
MDM2 : Mouse Double Minute 2

Le gène mdm2 encode pour une protéine (zinc
finger) qui inhibe p53 pendant la phase de
croissance dans une cellule normale




Au niveau du noyau « bind » p53 N-Terminal et masque
son domaine de transactivation
Au niveau du cytoplasme MDM2 est responsable de
l’ubiquitylisation et donc de la dégradation de p53,
MDM2 est une cible de p53
MDM2 est une ubiquitin ligase (p53 dégradation)
Comment p53 est elle activée et stabilisée
lors d’une atteinte à l’ADN


Phosphorylation
Inhibition du
transport hors du
noyau
Si p53 est nécessaire pour supprimer des
cellules altérées, que peut on attendre alors si
p53 est muté ?
 Pas de blocage de la division cellulaire
 Cancer
Apoptose et immunité
Foie : apoptose et nécrose

Ischémie :




Baisse du niveau des IAPs
No –Flow : affecte tous les hépatocytes
Low Flow : affecte centrolobulaire vs périportal
Ischémie reperfusion



Death recepteurs: *




activation des cellules de Kupffler ; 1-2 jours
pH > Nécrose (rapide)
Aggrégation des récepteurs (Fas et TNFR)
Sécrétion de FasL par lymphocyte cyto. (CTL) et le NK (hepatite alcoolique)
Cholestase
 Fas
Médicementeuse
 Acétaminophène : nécro/apoptose















•DED: death effector domain
•CARD: caspase recruitment domain
•CAD: caspase-activated deoxyribonuclease (CAD)
•ICAD: CAD inhibitor
•FADD: Fas-associated death domain
•FLICE: Fas-like interleukin-1β converting enzyme
•DISC: death inducing signaling complex
•AIF: apoptosis inducing factor
•Apaf-1: Apoptotic protease-activating factor-1
•Apoptosome: Cyt. C Apaf-1, dATP/ATP and pro-caspase 9
•Smac: second mitochondria-derived activator of caspase.
•DIABLO: direct IAP binding protein with low pI
Bcl-2 proteins : B cell leukemia/lymphoma 2
Caspases : cysteine-dependent asparate-specific proteases;
IAPs: Inhibitor of apoptosis