APOPTOSE Aspects moléculaires et cellulaires BICH 4943 Thèmes choisis APOPTOSE Aspects moléculaires et cellulaires

Généralités Apoptose 2008

Importance physiologique Développement Formation des membres Neurones du systèmes nerveux Contrôle des populations cellulaires Nombre Types Elimination de cellules trop endommagées Radiations ionisantes Produits toxiques Infection virale Apoptose 2008

Apoptose vs nécrose Apoptose Nécrose Processus Controlé "spontané" Relargage des enzymes Détruites ou inactives intactes Dommages + Inflammation Non (vésicules avec membranes) Oui (relargage direct) Apoptose 2008

Description générale Affaiblissement des membranes Rétrécissement du cytoplasme Bris du cytosquelette Condensation du noyau et fragmentation de l'ADN Dégradation des protéines structurales et autres: caspases (protéases à cys lysant à des résidus asp) Bullage des membranes ("blebbing") Détachement de vésicules (corps apoptotiques) Etape finale: phagocytose des vésicules Apoptose 2008

Phases cellulaires de l'apoptose 2008

Bullage Apoptose 2008

Fragmentation de l'ADN Non fragmenté Etalons Apoptose 2008

Stage final: phagocytose Phosphatidylsérine à la surface externe des membranes des vésicules Pas d'inflammation Apoptose 2008

Régulation moléculaire: généralités Phénomène très régulé et complexe Effecteurs pro-apoptotiques Effecteurs anti-apoptotiques Caspases: protéases à cys qui agissent en cascade régulatoire et de dégradation Régulation Intrinsèque: signaux internes (voie mitochondriale) Extrinsèque: signaux externes (transduction directe ou voie signalétique) Induite par AIF (sans caspase) Apoptose 2008

Principe de base Normalement équilibre entre facteurs Anti-apoptotiques (Bcl-2 et Bcl-xL) Homodimères (surface des mitochondries) Membrane mitochondriale stable Pro-apoptotiques (BAD, BAX, BID, BAK) si homodimères => membrane miochondriale externe est instable et se perfore => fuite de protéines de EIM Surplus d'anti => pro ne se dimérisent pas Apoptose 2008

Induction de l'apoptose Stress Voies de régulation de l'apoptose Stress Facteurs trophiques Facteurs pro-apoptotiques (BAD, BAX, caspases) Facteurs anti-apoptotiques (Bcl-2, IAPS) Apoptose Apoptose 2008

Voie mitochondriale Cellule normale: Bcl-2 Famille de facteurs pro/anti-apoptique Normalement présente transmembranaire de la membrane mitochondriale externe inhibe apoptose Normalement surplus de facteurs anti-apop => dimères Déficit de facteurs pro-apop => monomères Apoptose 2008

Voie mitochondriale: déclenchement Dommage interne à la cellule: Bad et Bax Choc thermique Stress oxydatif Etc Migrent à la surface mitochondrie Lient Bcl2: perd son effet protecteur Causent des perforations à la surface de la mitochondrie: protéines de l'EIM -> cytoplasme Cyt C SMAC Apoptose 2008

Voie mitochondriale: apoptosome Cyt C se lie sur Apaf-1 ("apoptotic protease activating factor-1") Complexes Cyt C- Apaf-1 forment des aggrégats structurés (avec dATP) de 7 unités = apoptosomes activent procaspase 9-> caspase-9 Apoptose 2008

Apoptose 2008

Voie mitochondriale: caspases Apoptosomes procaspase-9 (inactive)=> caspase-9 (active) Caspase-9 hydrolyse et activent caspase-3 et -7 Caspases -3 et 7: protéines "exécutrices" hydrolysent protéines Cascade d'activités protéolytiques (caspases et autres) Dégradation du csq + autres structures cellulaires Nucléolyse (fragmentation ADN) Apoptose 2008

Voie mitochondriale: SMAC SMACs: "second mitochondria-derived activator of caspases") Normalement mitochondriale (EIM) Diffusent dans cytoplasme par pores (MAC) Lient IAPs ("inhibitor of apoptosis proteins") IAPs => inactives Cesse d'inhiber caspase-9,-7 et -3 Apoptose 2008

Voie signalétique Récepteurs TNFR à la surface des cellules TNFR ("tumour necrosis factor receptor") Lient TNF (cytokine, libérée par macrophages) Signal externe (facteur Récepteurs FAS à la surface des cellules FAS Lient FASL (FAS ligand) Apoptose 2008

Voie signalétique TNFR Apoptose 2008

Voie signalétique TNF TNF lie TNFR1 Complexe TNF-TNFR1 active TRADD TRADD active FADD FADD active pro-caspase-8 -> caspase 8 Caspase 8 active les protéassses apoptotiques Apoptose 2008

Voie signalétique FAS Apoptose 2008

Voie signalétique FAS FASL lie FAS FAS active FADD FADD active caspase-8 Caspase-8 induit la cascade protéolytique de l'apoptose Apoptose 2008

Voie sans caspase AIF ("Apoptosis incuding factor") Normalement espace intermembranaire mitochondries Signal de déclenchement d'apoptose AIF libéré dans le cytoplasme -> noyau -> lie ADN Induit la destruction de l'ADN (et mort cellulaire) Surtout neurones Apoptose 2008

Pathologie et dérèglements physiologiques Cancer Autoimmunité Infections virales (SIDA) Apoptose 2008

Liens http://stke.sciencemag.org/content/vol2007/issue380/images/data/tr1/DC1/Apoptosis_WEHI.mov http://www.sgul.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/mito.htm Apoptose 2008