accueil  >  revues  >  les mécanismes moléculaires de l'apoptose
 


Les mécanismes moléculaires de l'apoptose.

Auteur : Dr. Jean-Ehrland RICCI - INSERM U526. - Nice, France.

Adresse actuelle : La Jolla Institute for Allergy and Immunology, San Diego, California, USA.


Sommaire apoptose   |    I   |    II   |    III   |    Résultats   |    Discussion et Perspectives   |    Bibliographie

I - MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L'APOPTOSE : ASPECT GÉNÉRAL

I-7. Mitochondrie et cytochrome c


La mitochondrie joue un rôle clé dans la régulation de l'apoptose (Zamzami et al., 1996; Kroemer, 1997; Brenner et al., 1998). En effet, la phase effectrice de l'apoptose comporte l'ouverture des pores de transition de perméabilité (pores PT) des mitochondries et la libération de molécules apoptogènes telle que le cytochrome c, les caspases 2, 3 et 9 ainsi que le facteur AIF (cf. ci après). Cette phase de libération est sous le contrôle de membres de la famille Bcl-2. Ainsi, Bcl-2 est capable de bloquer la sortie du cytochrome c (Kluck et al., 1997; Vander Heiden et al., 1997; Yang et al., 1997) alors que Bax peut l'induire (Jurgensmeier et al., 1998). Dans la majorité des cas la libération du cytochrome c est indépendante de l'activité des caspases (Bossy-Wetzel et al., 1998). L'activation des caspases induite par le cytochrome c cytosolique associé à Apaf-1 ou l'apoptose induite par les récepteurs de mort ne sont pas des mécanismes totalement indépendants (cf. Figure 4). En effet, l'identification d'un nouveau membre pro-apoptotique Bid, contrairement à ce que son nom aurait pu laisser présager, fut une découverte majeure. Bid permet de faire le lien entre les récepteurs de mort et la libération du cytochrome c. Bid est directement clivé par la caspase 8 et le fragment C-terminal produit permet la libération du cytochrome c (Li et al., 1998; Luo et al., 1998). Ainsi, des extraits cytosoliques déplétés en Bid rendent la caspase 8 incapable de libérer le cytochrome c in vitro. Le moyen par lequel le cytochrome c est relargué, ainsi que sa cinétique de libération a été le sujet de nombreuses controverses. Des études ont montré que l'addition de molécules recombinantes Bax ou Bak sur des mitochondries isolées pouvait induire la libération du cytochrome c ainsi que la perte du potentiel membranaire DY m (Jurgensmeier et al., 1998; Narita et al., 1998; Shimizu et al., 1998).

A présent il est admis que la libération du cytochrome c ainsi que la perte du DYm induite par Bax/Bak peuvent être régulées par le pore PT. Le pore PT est un canal oligo-protéique constitué au niveau de la membrane externe par la porine (ou VDAC : Voltage Dependent Anion Channel), sur la membrane interne par l'ANT (Adenine Nucléotide Translocator) et d'une protéine matricielle la cyclophiline D (Kroemer et al., 1998). De plus, il a été montré que Bax pouvait interagir avec VDAC (Narita et al., 1998; Shimizu et al., 1999) et ANT (Marzo et al., 1998; Shimizu et al., 1999). Il semble que Bax/Bak puissent soit induire un changement de conformation du canal VDAC afin de former un pore permettant le passage des différentes molécules apoptogènes, soit interagir directement avec VDAC et participer ainsi à agrandir le pore. Concernant la cinétique de libération du cytochrome c, l'équipe de Doug Green a démontré de manière très élégante que celle-ci se faisait en une seule fois (Goldstein et al., 2000). Il semble que la mitochondrie joue le rôle d'intégrateur des différents signaux et qu'une fois le seuil atteint, la totalité du cytochrome c est libérée en une seule étape. Toutefois toutes les mitochondries d'une même cellule ne vont pas être parfaitement synchronisées. Tout récemment, l'invalidation du gène codant pour le cytochrome c a confirmé l'importance cruciale de cette protéine dans l'apoptose (Li et al., 2000) (cf. TABLE 3). Etant donné le rôle primordial joué par le cytochrome c (Cyt c) dans la chaîne respiratoire de la mitochondrie, il n'est pas surprenant que l'invalidation de ce gène conduise à une mort des embryons à un stade précoce du développement (E10,5). Les auteurs ont cependant réussi à maintenir en culture des cellules issues de ces embryons en utilisant un milieu de culture approprié, ceci afin d'étudier l'effet du cytochrome c sur l'apoptose. Les cellules Cyt c-/- ne peuvent pas induire l'activation de la caspase 3 en réponse à différents stimuli pro-apoptotiques. De plus, Apaf-1 reste sous forme monomérique dans des conditions où l'apoptosome devrait se former. Enfin, les cellules Cyt c-/- sont résistantes à l'apoptose induite par les U.V. ou l'étoposide et très peu sensibles aux effets pro-apoptotiques de la déprivation en facteur de croissance ou de la staurosporine (Li et al., 2000). Ceci implique qu'aucune autre protéine cellulaire ne puisse remplacer le Cyt c pour l'oligomérisation d'Apaf-1 et pour l'activation de la caspase 3 induite par un stress cellulaire ou par un agent ciblant la mitochondrie. Les auteurs remarquent que l'apoptose induite par le TNFa n'est pas inhibée mais qu'au contraire, elle est exacerbée (Li et al., 2000). La raison de cette hypersensibilité au TNFa n'est pas connue à ce jour.

Puisque l'activation de la caspase 8 par les récepteurs de mort aboutit à l'initiation de la cascade apoptotique, en quoi l'implication de la mitochondrie, par l'intermédiaire de Bid, est importante ?

Il semble qu'il s'agisse d'un moyen d'amplification du signal. Par exemple, des extraits cytosoliques de cellules de Xenopus qui ne comportent qu'un faible taux de caspase 8, se révèlent incapables d'activer les caspases effectrices en absence de mitochondries (Kuwana et al., 1998). Ceci expliquerait pourquoi Bcl-2 n'est capable d'inhiber l'apoptose induite par Fas ou TNF-R que dans certains types cellulaires. En se basant sur l'implication de la mitochondrie dans la voie apoptotique induite par les récepteurs de mort, l'équipe de Krammer a proposé l'existence de deux types de cellules (Scaffidi et al., 1998). Les cellules de type I (SKW6.4, H9) présentent un taux important de caspase 8 active après stimulation du récepteur Fas. Le blocage des fonctions mitochondriales par une expression hétérologue de Bcl-2 n'a, dans ce type de cellule, aucun effet sur l'activation des caspases 3 et 8 ou sur la sensibilité de ces cellules à l'effet apoptogène de Fas. En revanche , les cellules du type II (Jurkat, CEM) ne présentent un taux significatif de caspases 8 et 3 activées uniquement après la perte du Dym. Ceci indique que cette activation des caspases est en aval de la mitochondrie. Dans les cellules de type II, à la fois l'activation des caspases ainsi que l'apoptose sont bloquées par une surexpression de Bcl-2 ou de Bcl-XL.

Le facteur AIF (Apoptosis Inducing Factor) est une des molécules apoptogènes libérées de la mitochondrie. Ce facteur a été identifié il y plusieurs années par l'équipe de Guido Kroemer mais son clonage ne date que d'un an environ (Susin et al., 1999). AIF est localisé dans l'espace intermembranaire mitochondrial. Il s'agit d'une molécule possédant une double fonction : oxydoréductase et facteur apoptogène. Afin que cette dernière activité s'exerce, il y a nécessité d'une redistribution subcellulaire : de la mitochondrie vers le cytosol puis vers le noyau. La voie AIF est indépendante des caspases et ne nécessite aucun intermédiaire pour provoquer l'apoptose nucléaire. Selon les auteurs, AIF interviendrait dans la voie apoptotique indépendante des caspases.

page précédente Les mécanismes moléculaires de l'apoptose page suivante

Sommaire apoptose   |    I   |    II   |    III   |    Résultats   |    Discussion et Perspectives   |    Bibliographie
haut de page


Cours de biologie  |  Articles de revue  |  Études  |  Offres d'emplois  |  Pense-bête  |  Sélection de livres  |  Nouveautés livres  |  Liens  |  Forum


  © 123bio.net - Tous droits réservés.