_4 - apoptose FMPE 2025.pptx.pdf

# Concept de l'apoptose et sa comparaison avec la nécrose L'apoptose, ou mort cellulaire programmée, est un processus actif et régulé essentiel au développement des organismes et au maintien de l'homéostasie, tandis que la nécrose est une mort cellulaire accidentelle [7](#page=7). ### 1.1 Définition et origine de l'apoptose L'apoptose, terme dérivé du grec ancien « chute des feuilles », a été décrite pour la première fois en 1972 par Kerr, Wyllie et Currie. Il s'agit d'une forme de mort cellulaire programmée où un programme de suicide est activé au sein de la cellule. Ce phénomène est fondamental pour les organismes pluricellulaires, permettant de réguler le nombre de cellules, d'éliminer des cellules devenues inutiles, ou encore de se débarrasser de cellules anormales et dangereuses, comme celles infectées ou dont l'ADN est muté [6](#page=6) [7](#page=7). ### 1.2 Apoptose versus nécrose La nécrose est une mort cellulaire accidentelle, contrastant avec le caractère programmé et régulé de l'apoptose. Les pages 9, 10 et 11 du document présentent une comparaison détaillée entre ces deux modes de mort cellulaire, bien que le contenu spécifique de ces pages ne soit pas accessible dans le texte fourni pour une description exhaustive des différences [10](#page=10) [11](#page=11) [7](#page=7) [9](#page=9). ### 1.3 Rôles physiologiques de l'apoptose L'apoptose est un processus physiologique normal qui joue plusieurs rôles cruciaux : #### 1.3.1 Développement des organismes L'apoptose est impliquée dans le développement des organismes pluricellulaires [12](#page=12). * **Exemple 1:** Chez le ver transparent *Caenorhabditis elegans*, sur les 1090 cellules issues de la cellule œuf, 131 meurent par apoptose au cours de son développement. Les recherches sur ce nématode ont grandement contribué à notre compréhension des mécanismes de régulation de l'apoptose, valant le Prix Nobel de Médecine 2002 à Robert H. Horvitz [13](#page=13) [14](#page=14). * **Exemple 2:** La sculpture des doigts de la patte de souris fait appel à l'apoptose. Les pattes initialement en forme de pelle voient leurs doigts se séparer grâce à la mort des cellules situées entre eux par apoptose. Ce processus est également observé pour la mise en place de cavités au sein d'organes, comme la cavité pré-amniotique [15](#page=15). * **Exemple 3:** Dans le système immunitaire, les lymphocytes T reconnaissant le soi sont éliminés par apoptose dans le thymus afin de prévenir les réactions auto-immunes [16](#page=16). #### 1.3.2 Homéostasie tissulaire chez l'adulte Chez l'adulte, l'apoptose maintient un équilibre constant avec la prolifération cellulaire pour préserver la taille et la fonction des tissus [12](#page=12) [17](#page=17). * **Exemple:** Si une partie du foie est retirée chez un rat adulte, la prolifération des cellules hépatiques augmente pour compenser la perte. Inversement, suite à l'administration de phénobarbital, qui stimule la division cellulaire, le foie augmente de volume. Après l'arrêt du traitement, l'apoptose s'intensifie jusqu'à ce que le foie retrouve sa taille normale, un processus qui prend environ une semaine [17](#page=17). #### 1.3.3 Défense contre des agents pathogènes L'apoptose contribue à la défense de l'organisme contre les agents pathogènes [12](#page=12). ### 1.4 Mécanismes et caractères biochimiques de l'apoptose L'apoptose est une mort cellulaire active nécessitant la participation de la cellule elle-même, orchestrée par des événements intracellulaires sous contrôle génétique [18](#page=18). * **Événements intracellulaires:** Ils incluent le gonflement des mitochondries, une augmentation massive du calcium cytosolique, et la libération de molécules mitochondriales comme le cytochrome C et les caspases [18](#page=18). * **Morphologie des cellules apoptotiques :** * **Condensation de la chromatine:** Marquage des cellules par des colorants comme le Hoechst ou le DAPI révèle une chromatine initialement homogène devenant condensée et fragmentée [19](#page=19). * **"Blebbing":** La membrane cellulaire forme des excroissances ou "bulles" [20](#page=20). * **Externalisation de la phosphatidylsérine:** Normalement située sur la face interne de la membrane plasmique, la phosphatidylsérine (PS) est transloquée à la surface externe de la cellule. Ce phénomène est un signal "mangez-moi" reconnu par les phagocytes. L'annexine peut se fixer à la PS à la surface membranaire [21](#page=21) [22](#page=22) [24](#page=24). * **Mécanismes intracellulaires de l'externalisation de la PS:** Après une stimulation, le calcium (Ca²⁺) est libéré des réservoirs intracellulaires. La déplétion de ces réservoirs active des canaux calciques dans la membrane plasmique, entraînant un influx de Ca²⁺. Cet afflux de calcium joue un rôle clé dans la régulation de l'externalisation de la phosphatidylsérine [23](#page=23). * **Clairance des cellules apoptotiques:** Les cellules apoptotiques présentent des signaux spécifiques qui facilitent leur élimination par les phagocytes. Outre le signal "mangez-moi" de la PS, un signal de "recrutement" impliquant la lysophosphatidylcholine (LPC) et l'annexine 1 (Anx1) est également présent [24](#page=24). ### 1.5 Les trois phases de l'apoptose Le processus de l'apoptose se déroule en trois phases distinctes [26](#page=26). > **Tip:** Il est essentiel de retenir que l'apoptose est un processus actif et consommant de l'énergie, impliquant des cascades de signalisation et l'activation de programmes génétiques, contrairement à la nécrose qui est une réponse passive à une lésion. La compréhension des signaux d'externalisation de la phosphatidylsérine est cruciale pour l'identification des cellules apoptotiques [18](#page=18). --- # Bases moléculaires de l'apoptose L'apoptose est un processus actif de mort cellulaire programmée, finement régulé par des mécanismes moléculaires impliquant des cascades d'enzymes et des interactions protéiques spécifiques. Ce processus peut être déclenché par une variété de stimuli physiologiques et pathologiques, notamment la stimulation de récepteurs de mort, la carence en facteurs trophiques, les agents génotoxiques, les chocs thermiques, le détachement de la matrice extracellulaire (anoïkis) et les drogues cytotoxiques. L'aspect morphologique clé de l'apoptose est la fragmentation du noyau et la formation de vésicules cellulaires éliminées par les macrophages [28](#page=28) [29](#page=29) [31](#page=31). ### 2.1 Les caspases, protéases de l'apoptose L'exécution de l'apoptose repose sur une famille de protéases appelées caspases (cysteine aspartic acid-specific proteases). Ces enzymes caractérisées par une cystéine sur leur site actif clivent les protéines substrats au niveau d'acides aspartiques spécifiques. Toutes les cellules possèdent des précurseurs inactifs de caspases, les procaspases, dont l'activation est strictement contrôlée. On distingue deux grandes familles de caspases: les caspases initiatrices, qui déclenchent la cascade (ex: caspases 8), et les caspases effectrices, qui exécutent la destruction cellulaire (ex: caspases 3). Les procaspases sont exprimées sous forme de zymogènes inactifs de 30 à 50 kDa [29](#page=29). ### 2.2 Les voies d'activation de l'apoptose L'activation de l'apoptose peut emprunter deux voies principales, permettant une réponse coordonnée aux différents stimuli [30](#page=30) [33](#page=33): #### 2.2.1 La voie extrinsèque (voie des récepteurs de mort) Cette voie est initiée par la liaison d'un ligand de mort extracellulaire à un récepteur de mort spécifique situé à la surface de la cellule cible. Un exemple emblématique est le récepteur Fas (Fas-R) et son ligand Fas-L. Fas-L, exprimé par les lymphocytes T, se lie à Fas-R sur les cellules cibles, entraînant leur mort par apoptose [30](#page=30) [34](#page=34) [35](#page=35) [36](#page=36). La transmission du signal via les récepteurs de mort implique plusieurs étapes clés [37](#page=37): 1. **Liaison du ligand:** Fas-L se fixe à la partie extracellulaire de Fas-R [37](#page=37). 2. **Trimérisation du récepteur:** La liaison induit la trimérisation de Fas-R, entraînant un changement conformationnel de ses domaines DD (Death Domain) dans le cytosol [37](#page=37). 3. **Formation du complexe DISC:** Un complexe sous-membranaire, le DISC (Death Inducing Signaling Complex), se forme. Il associe Fas-R, la protéine adaptatrice FADD (Fas-Associated Death Domain) et les procaspases 8. La procaspase 8 est une caspace initiatrice contenant un prodomaine DED (Death Effector Domain) permettant son interaction avec FADD [37](#page=37). #### 2.2.2 La voie intrinsèque (voie mitochondriale) Cette voie est déclenchée par des signaux intracellulaires, tels que des dommages à l'ADN, la déplétion en facteurs de croissance, ou le stress oxydatif, qui aboutissent à une altération de la perméabilité membranaire mitochondriale [30](#page=30) [34](#page=34) [38](#page=38). Le déroulement de la voie mitochondriale est le suivant [42](#page=42): 1. **Libération de cytochrome c:** Des stimuli apoptotiques provoquent une modification de la perméabilité de la membrane mitochondriale, conduisant au relargage de certaines protéines, notamment le cytochrome c, dans le cytosol. Le cytochrome c est normalement un transporteur mobile d'électrons de la chaîne respiratoire, localisé dans l'espace intermembranaire mitochondrial [38](#page=38) [41](#page=41) [42](#page=42). 2. **Recrutement d'Apaf-1:** Le cytochrome c cytosolique interagit avec la protéine Apaf-1 (Apoptotic protease activating factor-1) . Apaf-1 possède un domaine WD40 qui lui permet de reconnaître et de se lier au cytochrome c [39](#page=39) [42](#page=42). 3. **Formation de l'apoptosome:** Ce complexe protéique cytosolique, appelé apoptosome, comprend le cytochrome c, Apaf-1 et des procaspases 9. La procaspase 9 est une caspace initiatrice possédant un prodomaine CARD (Caspase Recruitment Domain) qui interagit avec le domaine CARD d'Apaf-1, permettant ainsi le recrutement des procaspases 9 au complexe. La formation de l'apoptosome implique généralement 7 molécules d'Apaf-1 et plusieurs procaspases 9 [39](#page=39) [42](#page=42). 4. **Activation des procaspases 9:** Au sein de l'apoptosome, les procaspases 9 subissent une protéolyse mutuelle, ce qui conduit à leur activation en caspases 9 actives [42](#page=42). 5. **Activation des caspases effectrices:** Les caspases 9 activées sont ensuite capables d'activer les caspases effectrices, telles que la procaspase 3, initiant ainsi la cascade de dégradation protéique menant à la mort cellulaire. La procaspase 3 est une caspace effectrice qui ne possède pas de prodomaine [37](#page=37) [42](#page=42). ### 2.3 Régulation de la voie mitochondriale La voie mitochondriale de l'apoptose est finement régulée par des protéines qui modulent la perméabilité de la membrane mitochondriale et la libération de cytochrome c [43](#page=43) [44](#page=44). #### 2.3.1 Les protéines de la famille Bcl-2 Cette famille de protéines joue un rôle central dans la régulation de la voie intrinsèque [43](#page=43) [44](#page=44): * **Protéines anti-apoptotiques:** Bcl-2 et Bcl-XL jouent un rôle protecteur en bloquant la libération de cytochrome c par la mitochondrie [44](#page=44). * **Protéines pro-apoptotiques:** Bad, Bax, Bak et Bid favorisent l'apoptose par différents mécanismes [44](#page=44): * Bad se lie aux protéines anti-apoptotiques (comme Bcl-2) et les inactive [44](#page=44). * Bax et Bak sont des effecteurs qui stimulent directement la perméabilisation de la membrane mitochondriale et la libération de cytochrome c [44](#page=44). * Bid est une protéine intermédiaire qui, une fois clivée (tBid), active Bax et Bak [44](#page=44). #### 2.3.2 Déclenchement de la voie mitochondriale La voie mitochondriale peut être activée de deux manières principales [45](#page=45): 1. **Via la voie des récepteurs de mort:** L'activation des caspases 8 dans la voie extrinsèque conduit au clivage et à l'activation de Bid en tBid. tBid active ensuite Bax et Bak, entraînant la libération de cytochrome c [45](#page=45). 2. **Via les dommages à l'ADN:** Lorsque l'ADN est endommagé, la protéine régulatrice p53 s'accumule et stimule la transcription de gènes codant pour des protéines pro-apoptotiques telles que Bid, Bax et Bak. Cela conduit également à la libération de cytochrome c par les mitochondries [45](#page=45). Dans les deux cas, l'issue est la libération de cytochrome c par les mitochondries, déclenchant ainsi la formation de l'apoptosome et l'exécution de l'apoptose [45](#page=45). --- # Voies de mort cellulaire alternatives et pathologies liées à l'apoptose Cette section explore les modes de mort cellulaire moins conventionnels comme la nécroptose et l'anoïkis, ainsi que les implications pathologiques résultant de dysfonctionnements de l'apoptose, telles que les maladies neurodégénératives, auto-immunes et les cancers [53](#page=53). ### 3.1 La nécroptose : une mort cellulaire programmée de type nécrotique La nécroptose est un processus biologique récemment découvert qui mène à la mort cellulaire par nécrose, mais via des mécanismes moléculaires étroitement liés à ceux de l'apoptose. Elle est donc qualifiée de « nécrose programmée » [48](#page=48). #### 3.1.1 Distinction avec la nécrose classique Le terme de « nécrose programmée » a été introduit pour différencier la mort cellulaire induite par des facteurs tels que le TNF (Tumor Necrosis Factor) de celle résultant d'un traumatisme non spécifique, comme une blessure. La nécroptose se distingue ainsi par l'existence de circuits moléculaires dédiés, en faisant un processus actif plutôt que passif [48](#page=48). ### 3.2 L'anoïkis : mort cellulaire due à la perte de contact avec la matrice extracellulaire L'anoïkis (découvert par Frisch et al. en 1994) est une forme de mort cellulaire déclenchée lorsque des cellules épithéliales perdent leur contact avec la matrice extracellulaire (MEC). Cette perte de contact entraîne une diminution de l'engagement des intégrines, qui sont des récepteurs de la MEC [50](#page=50). #### 3.2.1 Mécanismes et protection La signalisation « outside-inside » initiée par les intégrines, impliquant des protéines comme la vinculine, la taline, l'actine et l'$\alpha$-actinine, est cruciale pour la survie cellulaire. Les fibroblastes normaux ne sont généralement pas sensibles à l'anoïkis. Cependant, les cellules épithéliales peuvent être protégées de l'anoïkis dans certaines conditions, notamment par la surexpression de la protéine anti-apoptotique BCL-2 ou par l'expression d'oncogènes [50](#page=50). #### 3.2.2 Rôle physiologique L'anoïkis joue un rôle important dans la protection contre la prolifération ectopique de cellules, prévenant ainsi les altérations de l'architecture tissulaire [50](#page=50). ### 3.3 L'apoptose et les pathologies associées Le dérèglement du processus apoptotique est à l'origine de nombreuses pathologies [53](#page=53). #### 3.3.1 Maladies neurodégénératives Un manque d'apoptose peut entraîner une accumulation de cellules potentiellement nocives, tandis qu'une apoptose excessive peut conduire à la perte de neurones essentiels [53](#page=53). #### 3.3.2 Maladies auto-immunes Les maladies auto-immunes peuvent résulter d'un défaut dans l'élimination des lymphocytes autoréactifs par apoptose, conduisant à une attaque du propre organisme par le système immunitaire [53](#page=53). #### 3.3.3 Cancer Le cancer est fortement lié à un dérèglement de l'apoptose. ##### 3.3.3.1 Mutations dans les tumeurs humaines L'analyse moléculaire des mutations somatiques dans les tumeurs a révélé que de nombreux gènes impliqués dans les voies de signalisation et d'exécution de l'apoptose sont fréquemment altérés dans les cellules cancéreuses. Ces altérations peuvent conférer aux cellules tumorales une résistance à la mort cellulaire programmée, favorisant ainsi leur croissance incontrôlée et leur survie [54](#page=54). > **Tip:** Les cellules cancéreuses développent souvent des mécanismes pour échapper à l'apoptose, ce qui est une cible thérapeutique majeure dans le traitement du cancer. > **Example:** Des mutations dans le gène $p53$, un suppresseur de tumeur essentiel qui peut induire l'apoptose en réponse à des dommages à l'ADN, sont trouvées dans une proportion significative de cancers humains [54](#page=54). ##### 3.3.3.2 Voies d'exécution et régulation La figure illustre schématiquement comment des signaux comme le Fas ligand (FasL) ou les TNF peuvent activer, via des caspases initiatrices, les caspases effectrices comme la caspase-3, menant à la mort cellulaire. La balance entre les protéines pro-apoptotiques (comme Bax) et anti-apoptotiques (comme Bcl-2) est également cruciale. Des facteurs comme le cytochrome C libéré par la mitochondrie activent l'Apaf-1, qui à son tour active la caspase-9, initiatrice de la voie intrinsèque. Des voies de survie impliquant le NF$\kappa$B et le cIAP2 peuvent contrecarrer ces signaux apoptotiques. La compréhension de ces voies permet d'identifier des cibles pour le développement de thérapies anticancéreuses visant à réactiver l'apoptose dans les cellules tumorales [54](#page=54). ### 3.4 Conclusion sur l'apoptose L'apoptose, ou mort cellulaire programmée, est un processus fondamental pour le développement et le maintien de l'homéostasie tissulaire. Son déroulement précis, incluant les phases de condensation de la chromatine et la formation de corps apoptotiques, assure une élimination propre des cellules sans déclencher de réponse inflammatoire [55](#page=55). > **Tip:** La morphologie d'une cellule apoptotique (condensation, fragmentation) est très différente de celle d'une cellule nécrotique (gonflement, lyse). Savoir les distinguer est important pour le diagnostic des pathologies. --- ## Erreurs courantes à éviter - Révisez tous les sujets en profondeur avant les examens - Portez attention aux formules et définitions clés - Pratiquez avec les exemples fournis dans chaque section - Ne mémorisez pas sans comprendre les concepts sous-jacents

| Term | Definition | |------|------------| | Apoptose | Forme de mort cellulaire programmée, également appelée suicide cellulaire, au cours de laquelle un programme interne est activé pour éliminer la cellule de manière contrôlée et ordonnée. | | Nécrose | Mort cellulaire accidentelle causée par des facteurs externes ou des dommages cellulaires importants, entraînant une désintégration cellulaire et une inflammation. | | Caspases | Famille de protéases à cystéine impliquées dans la cascade de signalisation de l'apoptose, caractérisées par leur capacité à cliver des protéines au niveau d'acides aspartiques spécifiques. | | Procaspases | Précurseurs inactifs des caspases, qui doivent être activés par clivage pour devenir fonctionnels et initier ou exécuter le processus apoptotique. | | Voie extrinsèque de l'apoptose | Voie d'activation de l'apoptose initiée par la liaison de ligands de mort à des récepteurs de mort spécifiques à la surface cellulaire, conduisant à l'assemblage du DISC (Death-Inducing Signaling Complex). | | Voie intrinsèque de l'apoptose | Voie d'activation de l'apoptose initiée par des signaux de stress intracellulaires, tels que les dommages à l'ADN ou le stress oxydatif, qui entraînent la libération de cytochrome c des mitochondries. | | Cytochrome c | Protéine de la chaîne de transport d'électrons mitochondriale normalement localisée dans l'espace intermembranaire. Sa libération dans le cytosol est un événement clé de la voie intrinsèque de l'apoptose. | | Apoptosome | Complexe protéique formé dans le cytosol, comprenant le cytochrome c, Apaf-1 et des procaspases 9, qui active les caspases 9 et initie la cascade d'exécution de l'apoptose. | | Protéines de la famille Bcl-2 | Famille de protéines régulant la perméabilité de la membrane mitochondriale et contrôlant la libération du cytochrome c. Elles peuvent être anti-apoptotiques (ex: Bcl-2) ou pro-apoptotiques (ex: Bax, Bak). | | Necroptose | Forme de mort cellulaire programmée qui ressemble à la nécrose mais est déclenchée par des voies moléculaires spécifiques, souvent impliquant le TNF (Tumor Necrosis Factor). | | Anoïkis | Forme d'apoptose déclenchée par la perte de contact d'une cellule épithéliale avec la matrice extracellulaire, signalant un environnement non propice à la survie ou à la prolifération. |