Date post: | 03-Apr-2015 |
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Apoptose
Olivier MeilhacUnité INSERM 698
CHU X. Bichat Paris 18e
1. Introduction
Apoptosis - (Gr. "falling") a process seen in multicellular organisms, by which specific cells are killed and removed for the benefit of the organism.
Apoptosis - (Gr. "falling") a process seen in multicellular organisms, by which specific cells are killed and removed for the benefit of the organism.
Kerr, J.F.R., Wyllie, A.H. and Currie, A.R. 1972. Br. J. Cancer 26:239.Kerr, J.F.R., Wyllie, A.H. and Currie, A.R. 1972. Br. J. Cancer 26:239.
Définition – rôle physiologique
« mort cellulaire programmée »
homéostasie : évite l’excès de cellules
éliminer les cellules potentiellement dangereuses
celles qui gênent le développement
signaux de prolifération incompatibles avec l’état cellulaire
signaux de mort :
perte des signaux de survie (facteurs de croissance, contacts)
- récepteur-médiés- non récepteur médiés
événements inducteurs :
proliférationapoptoseprolifération
apoptose
Déséquilibre pathologie
• SIDA
• Maladies dégénératives
• anémie aplasique
• troubles ischémiques (infarctus du myocarde…)
• maladies du foie induites par toxine (alcool…)
• Cancer
• Maladies auto-immunes
• Infections virales
Apoptose vs nécrose
Hengartner, M.O. 2000. Nature. 407:770.Green, D. and Kroemer, G. 1998. Trends Cell Biol. 8:267.
Mitochondrial PathwayDeath Receptor Pathway
FasL
Caspase 3
DDD D
Fas/Apo1/CD95
FADD
Procaspase 8
DISC
Caspase 8
BID
oxidants ceramide others
Bcl-2D
Cytochrome c
dATP
Procaspase 9
Apaf -1
dATP
Apaf -1
Caspase 9
Procaspase 3
apoptosome
DNA damage
Cellular targets
2. Voie extrinsèque
Les récepteurs de mort • TNF-R1 TNF
• Fas FasL
• DR3 Apo3L
• DR4 Apo2L/TRAIL
• DR5 Apo2L/TRAIL
• CAR 1 ?
DDDD
DD
• développement
• apprentissage du système immunitaire
• cellules tumorales
Elimination des cellules en excès ou dangereuses :
TNFR1
TNF
DISC
caspase 8 active
TRADD
FasL
Pro-caspase 8
Fas
FADD
DD
DED
DED
DD
DED
DD
DED
DD
DED
DD
DED
DD
Le lymphocyte T reconnaît un antigène tumoral (CMH)Il augmente l’expression de FasL, mais la cellule tumorale est résistanteLymphocyte T activé exprimant Fas, c’est lui qui meurt
2004, 4:321-6
FasL métastase : survie des cellules en milieu immunologique hostile ?
Les cellules tumorales contre-attaquent
3.Voie intrinsèque
• radiations ionisantes
• chimiothérapie
• dommages mitochondriaux : oxydants, calcium, céramide
Elimination des cellules en réponse à une agression modérée :
Dec 2002. 14(6):715-20
Formation de l’apoptosome
activent floppase inhibent translocase
Voie extrinsèque voie intrisèque
BH4 : anti-apoptotique
BH1-3 : pro-apoptotiques
BH : Bcl-2 Homology
Curr Opin Cell Biol. 2003 Dec;15(6):691-9.
Ex :
4. Famille Bcl-2
BH3-only: pro-apoptotiques indirects
Activent les pro-apoptotiques
Inhibent les anti-apoptotiques
Bad –Bik : inactivent Bcl-2 et BclXL
Bid- Bim : activent Bax et Bak
BID Truncated BID
Caspase 8
p53 : pro-apoptotique ou arrêt du cycle cellulaire
Lésions de l’ADNDéficit en facteurs
de croissance
p53
c-myc
+ Bax + p21waf+ Fas, DR5 + cycline G+ PUMA/NOXA + gadd45+ APAF1 + mdm2- Bcl-2…
apoptose Arrêt du cycle cellulaire
transcription
Si accumulation de cellules mutantes par perte de controle apoptotique (ex: bcl-2 augmentée, mutation p53) formation de tumeur
• Pas de prodomaine Nter (dépourvu d’activité enzymatique)
• 3, 6, 7
• responsables des événements destructeurs
caspase cascade
5. Caspases effectrices ou exécutrices
Substrats des caspases
• 65 en 1998 :
• plus de 280 en 2003
protéines de structure (cytoplasme et noyau)
transduction de signal
transcription / régulation
contrôle du cycle cellulaire
réplication / réparation de l’ADN
spécifiques de certains types cellulaires
conséquence du clivage souvent inconnu
clivage parfois tardif,
(accessoire, conséquence de la cascade d’activation)
Cell Death and Differentiation, 2003; 10:76-100
Substrats en rapport avec les changements morphologiques
• ICAD : lève l’inhibition d’une DNAse fragmentation de l’ADN
• ADN hélicase condensation de la chromatine, remodelage nucléaire
• gelsoline dépolymérisation de l’actine F
• kinases ROCK-1, PAK2 P° chaine légère de la myosine
• filaments intermédiaires : cytokératine 18, vimentine
• organisation des filaments : gas-2, plectine
• « tenségrité » : liaison cellules-cellules, cellules -matrice extracellulaire
Fodrine, FAK, paxilline inh° signaux de survie via intégrines
-caténine, E-cadhérine, plakoglobine, desmogléine…
Condensation cellulaire, rétraction, détachement
• protéines du RE, Golgi, vésicules de transport
• protéines nucléaires lamina, pores (transport perturbé)
réparation de l’ADN : PARP-1…
protéines stabilisant la chromatine
RNA hélicase A, facteurs de splicing no transcription
Facteurs d’initiation de traduction eIF2,3,4…
« blebbing »
Substrats des caspases et signalisation
• protéines antiapoptotiques :
• kinases :
Bcl-2, BclX-L : antiproapoptotiques
c-FLIP : inhibiteur de la caspase 8
Bid c-Bid : libération de cytochrome c
virus : leurres Bcl-2 like
Akt et Raf-1 phosphorylent et inactivent Bad
NFK-B : fragment de p65 lie l’ADN mais pas de transactivation
IK-B : fragment n’est plus dégradé par le protéasome
MEKK1 :fragment active d’autres caspases
6. Méthodes de détection de l’apoptose
Changements morphologiques
• Microscopie photonique : - condensation de l’ADN, fragmentation nucléaire, corps apoptotiques
• Microscopie électronique : - balayage - transmission
control apoptotic
Fragmentation de l’ADN
Chromatin Fragmented Chromatin
Agarose gelelectrophoresis
Activation des caspases, changements mitochondriaux
substrats chromogènes spécifiques
anticorps spécifiques : western blot, immunodétection in situ
western-blot cytochrome c : extraits cytosoliques / mitochondriaux
cytométrie
Exposition des phosphatidyl-sérines
Pro
pid
ium
io
did
e
Annexin V-FITC
A- controlB-spontaneous apoptosisC- actinomycin DD- calcium ionophore
Quandrants1 – viable cells2 – early apoptosis; PSexposed, intact membrane3 – late apoptosis; PS exposed,disrupted membrane4 – necrosis; disrupted & membrane loss
1 2
34
Abréviations :TNF: Tumor Necrosis FactorTRADD: TNF Receptor-Associated Death Domain TRAF2 : TNF Receptor-Associated Factor 2RIP: Receptor-Interacting Protein SODD: Silencer Of Death DomainsFADD: Fas-Associated Death DomainDISC: Death Inducing Signaling Complex TRAIL: TNF Related Apoptosis Inducing Ligand DR: Death ReceptorIAP : Inhibitor of Apoptosis ProteinFLICE : FADD Like Interleukin-1 Converting Enzyme (caspase 8)cFLIP: FLICE Inhibitory ProteinAPAF: Apoptosis Protease Activating FactorBH: Bcl-2 HomologyBcl-2: B Cell Lymphoma 2
7. Anoïkis : apoptose par détachement
Signaux de survie
Protéines liant l’actine
Collagène, fibronectine, vitronectine
RTK
actine
Akt
(ex: TrkB)
Signaux anti-apoptotiques :
membraneplasmique
PI3K
INTEGRINES
FAKILK
Facteurs de croissance
Cadhérines
-caténine
Protéines adaptatrices
Cytosquelette
Pinch, Nck2, IRS-1 ?
• Inhibition de Bad, caspase 9• Transcription d’IAP, bcl-2…• Inhibition de la transcription de FasL, bim…
Cellule 1
Cellule 2
Bad
14.3.3
FoxO
14.3.3
YAP
14.3.3
P P P
Transcription de gènes pro-apoptotiques
Transcription de gènes anti-apoptotiques bcl-2, IAP…
FasL, bim…
FoxO
YAP p73
NOYAU
JNK/p38
Caspase 9
iKB-kinase CREB
Bcl-2
séquestrés dans le cytosol
AKT
--
Dégradation d’IKB
Translocation de NFKB
NFKB
mdm2
E3 Ubiquitine-ligase
Dégradation de p53
+
8. Nouvelles formes d’apoptose
8.1 ETosis
Elastase DAPI Histones
Elastase Histones
8.1 Eryptosis
AnévrismeAnévrisme
Changements dégénératifs dans la médiaChangements dégénératifs dans la média Elastine Collagène ProtéoglycanesElastine Collagène Protéoglycanes
disparition des CMLdisparition des CML
Anatomique : perte de parallélisme des bords de l’aorte réalisant une Anatomique : perte de parallélisme des bords de l’aorte réalisant une masse battante et expansivemasse battante et expansive
Physiopathologique : perte de la fonction de contention de l’artère Physiopathologique : perte de la fonction de contention de l’artère due à une protéolyse progressive de la matrice extracellulairedue à une protéolyse progressive de la matrice extracellulaire
DéfinitionsDéfinitions
thrombus
NT T
NT T
NT T
NT T
NT
media
adventice