Les études moléculaires de la cascade apoptotique

L'apoptose est un processus physiologique qui inclue des signaux spécifiques induisant le suicide et la mort cellulaire.

1. Les études moléculaires de la cascade apoptotique Présenté par : DELLAA Ahmed Année universitaire:2011-2012 UNIVERSITÉ TUNIS EL MANAR FACULTE DES SCIENCES DE TUNIS [email protected]

2. Introduction-définition Description morphologique Bases moléculaires de l’apoptose Techniques d’étude de l’apoptose Plan

3. Introduction

4. Mort par apoptose : processus physiologique qui inclue des signaux spécifiques induisant le suicide et la mort cellulaire. Les études effectuées chez le nématode, la drosophile et les mammifères montrent que l’apoptose est un programme génétiquement contrôlé impliquant de multiples effecteurs en réponse à de nombreux stimuli. L’apoptose est une des modalités de mort cellulaire programmée Introduction

5. Situation de l’apoptose par rapport a la physiopathologie cellulaire Introduction

6. Description morphologique

7. À la différence de la nécrose, l’apoptose affecte en général des cellules isolées, aboutissant à un processus de condensation et de fragmentation. Les premières manifestions morphologiques se caractérisent par une compaction et une marginalisation de la chromatine nucléaire, une convolution des membranes nucléaires et cytoplasmiques, une condensation du cytoplasme. Description morphologique de l’apoptose

8. Le noyau se fragmente ensuite, chaque fragment entouré d’une double enveloppe. Des corps apoptotiques (éléments cytoplasmiques et nucléaires) sont ensuite relégués, et vont être phagocytés par les cellules voisines, sans aucune réaction inflammatoire. Description morphologique de l’apoptose

9. Les différents types de mort cellulaire Description morphologique de l’apoptose

10. Apoptose d’une cellule cancéreuse par une lymphocyte T cytotoxique Description morphologique de l’apoptose

11. Les bases moléculaires de l’apoptose

12. Les bases moléculaires de l’apoptose L’apoptose résulte-t-elle d’un programme génétique actif ? Observation : L’apoptose est très semblable d’un tissu à un autre ainsi que d’une espèce à une autre: Il s’agit donc d’un phénomène très conservé au cours de l’évolution Hypothèse (émise dès les années 1970s ): L’apoptose résulterait d’un programme génétique actif, présent dans toutes les cellules des différentes espèces et pouvant être activé ou réprimé par divers stimuli Confirmation de l’hypothèse : Au début des années 1990s, suite à des études génétiques réalisées chez un Invertébré: Caenorhabditis elegans

13. Les voies apoptotiques chez les mammifères

14. Protéases à cystéine (X 14). Présence d’un pentapeptide très conservé QACXG ( Cys du site catalytique ) Reconnaissent puis clivent des protéines au niveau du Cter d’un aspartate (D) en P1 d’un tétrapeptide P4-P1 Les caspases : Cysteinyl ASPartate -specific proteASES

15. Cellule normale: pro- caspases ou zymogènes (30 à 50 kDa ), catalytiquement inactives Pro-enzyme: 3 domaines distincts séparés par des résidus Asp (pro-domaine de longueur variable, grande sous-unité, petite sous-unité) Structure et maturation des caspases

16. Mode d’action et substrats des caspases

17. La voie des « récepteurs de mort » ou voie extrinsèque

18. Liaison d’un ligand à son R = signal de mort Complexe multi-protéique Signalisation apoptotique via les récepteurs de mort

19. Fas : - protéine transmbranaire de 45 kDa - exprimée dans de nombreux tissus ( foie , cœur , cellules épithéliales ovariennes , tissus lymphoïdes ) Fas -L : - glycoprotéine de surface de 40 kDa - expression très restreinte (surface des lymphocytes T activés, cellules NK, macrophages) - Présent sur les cellules exprimant Fas ou sur d’autres cellules Rôle important dans trois types d’apoptose physiologique : • la délétion périphérique de lymphocytes T matures activés, en fin de réponse immunitaire • l’élimination, par les lymphocytes T cytotoxiques et les cellules NK, de cellules infectées par un virus ou une bactérie, ou de cellules cancéreuses • l’élimination de cellules inflammatoires dans des sites « immuno -privilégiés » (œil, cerveau, testicule) Signalisation pro-apoptotique via le récepteur Fas

20. TNF ( Tumor Necrosis Factor) alpha : produit principalement par les macrophages activés et les lymphocytes T en réponse à une infection (médiateur physiologique majeur de l’inflammation) Réponses cellulaires variées: prolifération, différenciation, activation de l’apoptose Ces effets sont principalement médiés par le TNF-R1 Contrairement à Fas l’ engagement du récepteur TNF R1 aboutit le Contrairement à Fas , l engagement du récepteur TNF - R1 aboutit le plus souvent à une signalisation anti-apoptotique (via l’activation de la voie NF- kB ) Signalisation via le récepteur TNF-R1

21. Avantages : les récepteurs de mort induisent l’apoptose indépendamment de p53 (mutée dans ~ 50% des cancers humains) et activent les caspases initiatrices même lorsque les protéines Bcl-2-like sont sur-exprimées Problèmes : le TNF recombinant soluble et les anticorps agonistes anti-FAS ont des effets secondaires importants chez la souris et l’Homme ( hépato-toxicité) Approches thérapeutiques anti-cancer ciblant les récepteurs de mort

22. Grands espoirs : TRAIL (Apo2L) et ses récepteurs humains DR4 et DR5 (la majorité des lignées de cellules cancéreuses et >50 échantillons humains dérivés de tumeurs diverses expriment DR4 et/ou DR5) Anticorps agonistes de DR4 et DR5 : apoptose des cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales (limitent la croissance de tumeurs xénotransplantées , sans toxicité apparente. Semblent diminuer la taille de tumeurs établies ) Formes tronquées et solubles de TRAIL (domaine extracellulaire) Très intéressant : TRAIL + drogues chimiothérapeutiques conventionnelles (ou radiations Ionisantes ) ------------> activité apoptotique de TRAIL augmentée. Effets synergiques par induction de la transcription de DR4 et DR5, inhibition de l’expression de protéines anti-apoptotiques (Bcl-2, Bcl-xL , IAP, cFLIP ) et stimulation de l’expression de facteurs pro-apoptotiques ( caspase 8 et FADD) Approches thérapeutiques anti-cancer ciblant les récepteurs de mort

23. La voie mitochondrie-dépendante ou voie intrinsèque Rôle prépondérant dans le bon développement du système nerveux Se caractérise par la libération de facteurs apoptogènes à partir de la mitochondrie Dépendante des protéines de la famille Bcl-2 (Bcl-2-like, Bax-like , « BH3 »)

24. Voie Perforine / Granzyme

25. Voie d'exécution

26. Techniques d’étude de l’apoptose

27. Changements morphologiques Microscopie photonique : - condensation de l’ADN, fragmentation nucléaire , corps apoptotiques Microscopie électronique : - balayage - transmission

28. Mesure de la quantité d’ADN Aspect en échelle de l’ADN fragmenté

29. Exposition des phosphatidyl -sérines A- control B- apoptose spontanné C- actinomycineD D- calcium ionophore Quadrants 1- Cellules viables 2-Apoptose précoce; PS exposé, membrane intact 3- Apoptose tardive; PS exposé, membrane perturbé 4- Nécrose; perte de membrane

30. Abréviation TNF : Tumor Necrosis Factor TRADD: TNF Receptor- Associated DeathDomain TRAF2 : TNF Receptor- Associated Factor 2 RIP: Receptor- I nteracting P rotein SODD : S ilencer Of DeathDomains FADD : Fas-Associated DeathDomain DISC: DeathI nducing Signaling Complex TRAIL : TNF Related ApoptosisInducing Ligand DR: DeathReceptor IAP : I nhibitor of ApoptosisProtein FLICE : FADD Like I nterleukin-1 β Converting Enzyme ( caspase 8) cFLIP : FLICE I nhibitoryProtein APAF : ApoptosisP rotease ActivatingFactor BH: Bcl-2 Homology Bcl-2: B Cell Lymphoma 2

31. Fin a [email protected]