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Post-Bac
4

Apoptose

Sciences médicales et paramédicales

Définition

Apoptose
Définition : Mort cellulaire programmée, essentielle pour le développement et l'homéostasie. Origine des Signaux : Intracellulaires : Lésions de l’ADN, anomalies de la mitose, stress oxydatif. Extracellulaires : Messages de mort provenant d'autres cellules.

Rôles de l'Apoptose


  • Involution du thymus à l'âge adulte.
  • Réponse aux agents cytotoxiques.
  • Opposition à la nécrose.


Protéines Impliquées


3.1. Les Caspases

  • Définition : Protéases activatrices de l'apoptose.
  • Classes :
  • Classe I : Activent des cytokines (ex. IL-1).
  • Classe II : Caspases effectrices, principale : caspase 3.
  • Classe III : Caspases initiatrices (ex. caspase 8 et 9).


3.2. Protéines de la Famille BCL2


Protéines anti-apoptotiques


  • Exemples : BCL2, BCLXL, MCL1.
  • Rôle : Ces protéines empêchent l'apoptose en inhibant les protéines pro-apoptotiques (comme BAX et BAK).
  • Fonctionnement : Elles se lient à BAX et BAK pour les empêcher de former des pores dans la membrane mitochondriale, ce qui bloque la libération de facteurs pro-apoptotiques comme le cytochrome c.


Protéines Pro-apoptotiques

  • Exemples : BAX, BAK.
  • Rôle : Ces protéines favorisent l'apoptose en déclenchant la perméabilisation de la membrane mitochondriale.
  • Fonctionnement : Lorsqu'elles sont activées, elles s'oligomérisent et forment des pores dans la membrane mitochondriale, permettant la libération de cytochrome c et d'autres facteurs déclenchant l'apoptose.


Protéines BH3-only

  • Exemples : BAD, BID, BIM, PUMA, NOXA.
  • Rôle : Ces protéines agissent comme des activateurs ou des régulateurs de l'apoptose.
  • Fonctionnement : Elles se lient aux protéines anti-apoptotiques (comme BCL2) pour les inhiber, ce qui libère BAX et BAK pour initier l'apoptose. Elles sont souvent exprimées en réponse à des signaux de stress ou des dommages cellulaires.



3.3. Protéines IAP (Inhibitor of Apoptosis Proteins)

  • Inhibent les caspases et régulent la voie NFκB.


Les voies de l'apoptose

Voie extrinsèque

  • Activation des Récepteurs de Mort :
  • Les ligands (ex. FASL, TNF) se lient aux récepteurs de mort (ex. FAS, TNFR1) sur la membrane cellulaire.
  • Cette liaison induit la trimérisation des récepteurs.
  • Formation du Complexe DISC :
  • La trimérisation permet le recrutement de protéines adaptatrices (ex. FADD) qui possèdent des domaines DD (Death Domain).
  • FADD recrute ensuite la procaspase 8 par son domaine DED (Death Effector Domain).
  • Activation des Caspases :
  • La procaspase 8 est activée par protéolyse, formant la caspase 8 active.
  • La caspase 8 peut alors cliver et activer les caspases effectrices, principalement la caspase 3.
  • Exécution de l'Apoptose :
  • La caspase 3 clive des substrats cellulaires, entraînant des modifications morphologiques typiques de l'apoptose (ex. condensation de la chromatine, formation de corps apoptotiques).
  • Interconnexion avec la Voie Intrinsèque :
  • La caspase 8 peut également cliver la protéine BID, produisant t-BID, qui transloque vers les mitochondries et active la voie intrinsèque

Voie intrinsèque


  • Détection des Signaux de Stress :
  • Des signaux de stress intracellulaire (ex. dommages à l'ADN, stress oxydatif) activent des protéines pro-apoptotiques de la famille BCL2 (ex. BIM, PUMA).
  • Perméabilisation de la Mitochondrie :
  • Les protéines pro-apoptotiques (ex. BAX, BAK) s'oligomérisent et provoquent la perméabilisation de la membrane externe mitochondriale (MOMP).
  • Libération de Cytochrome c :
  • La MOMP permet la sortie du cytochrome c dans le cytosol.
  • Formation de l'Apoptosome :
  • Le cytochrome c se lie à APAF1, induisant son oligomérisation et formant l'apoptosome.
  • L'apoptosome recrute et active la procaspase 9, la transformant en caspase 9 active.
  • Activation des Caspases Effectrices :
  • La caspase 9 active les caspases effectrices, en particulier la caspase 3 et la caspase 7.
  • Exécution de l'Apoptose :
  • Comme dans la voie extrinsèque, la caspase 3 clive divers substrats, provoquant les changements morphologiques associés à l'apoptose.


 Autres Types de Mort Cellulaire


  • Nécroptose : Mort cellulaire associée à l'inflammation.
  • Pyropotose : Activation de l'inflammasome et libération de cytokines pro-inflammatoires.
  • Ferroptose : Dépendante du fer et de la lipotoxicité.
  • Parthanatose : Dépendante de la poly(ADP-ribose) polymérase 1 (PARP1).

Applications et Implications

  • Rôle dans les maladies (cancer, neurodégénératives).
  • Cibles thérapeutiques potentielles pour moduler l'apoptose.

A retenir :

Déclenchement de l’apoptose intrinsèque : Formation de pores mitochondriaux et libération du cytochrome c dans le cytoplasme.

Formation de l’apoptosome : Le cytochrome c se lie à APAF1, entraînant son oligomérisation.

Activation des caspases :

  • L’apoptosome active la caspase initiatrice 9.
  • La caspase 9 active les caspases exécutrices 3 et 7.

Effets cellulaires :

  • Clivage de protéines comme la laminine, PARP et l'ADN.
  • Libération de SMAC/DIABLO qui neutralise les protéines inhibitrices de l’apoptose (IAPs), favorisant l’activation des caspases exécutrices.


A retenir :

Déclenchement de l’apoptose extrinsèque : Activation des récepteurs de mort de la famille TNF (TNFR1, FAS/CD95, TRAIL-R1/R2).

Formation du DISC : Complexe de signalisation inducteur de mort qui active la caspase initiatrice 8.

Action des caspases :

  • Clivage de l’ATP11C, enzyme responsable du retour de la phosphatidylsérine (PtdSer) vers la couche interne.
  • Activation de XKR8, enzyme qui déplace la PtdSer vers la couche externe.

Signalisation pour la phagocytose :

  • Exposition de la PtdSer sur la membrane externe de la cellule apoptotique.
  • Reconnaissance par les récepteurs des cellules voisines.
  • Engloutissement de la cellule apoptotique par l’efferocyte.


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Apoptose

Sciences médicales et paramédicales

Définition

Apoptose
Définition : Mort cellulaire programmée, essentielle pour le développement et l'homéostasie. Origine des Signaux : Intracellulaires : Lésions de l’ADN, anomalies de la mitose, stress oxydatif. Extracellulaires : Messages de mort provenant d'autres cellules.

Rôles de l'Apoptose


  • Involution du thymus à l'âge adulte.
  • Réponse aux agents cytotoxiques.
  • Opposition à la nécrose.


Protéines Impliquées


3.1. Les Caspases

  • Définition : Protéases activatrices de l'apoptose.
  • Classes :
  • Classe I : Activent des cytokines (ex. IL-1).
  • Classe II : Caspases effectrices, principale : caspase 3.
  • Classe III : Caspases initiatrices (ex. caspase 8 et 9).


3.2. Protéines de la Famille BCL2


Protéines anti-apoptotiques


  • Exemples : BCL2, BCLXL, MCL1.
  • Rôle : Ces protéines empêchent l'apoptose en inhibant les protéines pro-apoptotiques (comme BAX et BAK).
  • Fonctionnement : Elles se lient à BAX et BAK pour les empêcher de former des pores dans la membrane mitochondriale, ce qui bloque la libération de facteurs pro-apoptotiques comme le cytochrome c.


Protéines Pro-apoptotiques

  • Exemples : BAX, BAK.
  • Rôle : Ces protéines favorisent l'apoptose en déclenchant la perméabilisation de la membrane mitochondriale.
  • Fonctionnement : Lorsqu'elles sont activées, elles s'oligomérisent et forment des pores dans la membrane mitochondriale, permettant la libération de cytochrome c et d'autres facteurs déclenchant l'apoptose.


Protéines BH3-only

  • Exemples : BAD, BID, BIM, PUMA, NOXA.
  • Rôle : Ces protéines agissent comme des activateurs ou des régulateurs de l'apoptose.
  • Fonctionnement : Elles se lient aux protéines anti-apoptotiques (comme BCL2) pour les inhiber, ce qui libère BAX et BAK pour initier l'apoptose. Elles sont souvent exprimées en réponse à des signaux de stress ou des dommages cellulaires.



3.3. Protéines IAP (Inhibitor of Apoptosis Proteins)

  • Inhibent les caspases et régulent la voie NFκB.


Les voies de l'apoptose

Voie extrinsèque

  • Activation des Récepteurs de Mort :
  • Les ligands (ex. FASL, TNF) se lient aux récepteurs de mort (ex. FAS, TNFR1) sur la membrane cellulaire.
  • Cette liaison induit la trimérisation des récepteurs.
  • Formation du Complexe DISC :
  • La trimérisation permet le recrutement de protéines adaptatrices (ex. FADD) qui possèdent des domaines DD (Death Domain).
  • FADD recrute ensuite la procaspase 8 par son domaine DED (Death Effector Domain).
  • Activation des Caspases :
  • La procaspase 8 est activée par protéolyse, formant la caspase 8 active.
  • La caspase 8 peut alors cliver et activer les caspases effectrices, principalement la caspase 3.
  • Exécution de l'Apoptose :
  • La caspase 3 clive des substrats cellulaires, entraînant des modifications morphologiques typiques de l'apoptose (ex. condensation de la chromatine, formation de corps apoptotiques).
  • Interconnexion avec la Voie Intrinsèque :
  • La caspase 8 peut également cliver la protéine BID, produisant t-BID, qui transloque vers les mitochondries et active la voie intrinsèque

Voie intrinsèque


  • Détection des Signaux de Stress :
  • Des signaux de stress intracellulaire (ex. dommages à l'ADN, stress oxydatif) activent des protéines pro-apoptotiques de la famille BCL2 (ex. BIM, PUMA).
  • Perméabilisation de la Mitochondrie :
  • Les protéines pro-apoptotiques (ex. BAX, BAK) s'oligomérisent et provoquent la perméabilisation de la membrane externe mitochondriale (MOMP).
  • Libération de Cytochrome c :
  • La MOMP permet la sortie du cytochrome c dans le cytosol.
  • Formation de l'Apoptosome :
  • Le cytochrome c se lie à APAF1, induisant son oligomérisation et formant l'apoptosome.
  • L'apoptosome recrute et active la procaspase 9, la transformant en caspase 9 active.
  • Activation des Caspases Effectrices :
  • La caspase 9 active les caspases effectrices, en particulier la caspase 3 et la caspase 7.
  • Exécution de l'Apoptose :
  • Comme dans la voie extrinsèque, la caspase 3 clive divers substrats, provoquant les changements morphologiques associés à l'apoptose.


 Autres Types de Mort Cellulaire


  • Nécroptose : Mort cellulaire associée à l'inflammation.
  • Pyropotose : Activation de l'inflammasome et libération de cytokines pro-inflammatoires.
  • Ferroptose : Dépendante du fer et de la lipotoxicité.
  • Parthanatose : Dépendante de la poly(ADP-ribose) polymérase 1 (PARP1).

Applications et Implications

  • Rôle dans les maladies (cancer, neurodégénératives).
  • Cibles thérapeutiques potentielles pour moduler l'apoptose.

A retenir :

Déclenchement de l’apoptose intrinsèque : Formation de pores mitochondriaux et libération du cytochrome c dans le cytoplasme.

Formation de l’apoptosome : Le cytochrome c se lie à APAF1, entraînant son oligomérisation.

Activation des caspases :

  • L’apoptosome active la caspase initiatrice 9.
  • La caspase 9 active les caspases exécutrices 3 et 7.

Effets cellulaires :

  • Clivage de protéines comme la laminine, PARP et l'ADN.
  • Libération de SMAC/DIABLO qui neutralise les protéines inhibitrices de l’apoptose (IAPs), favorisant l’activation des caspases exécutrices.


A retenir :

Déclenchement de l’apoptose extrinsèque : Activation des récepteurs de mort de la famille TNF (TNFR1, FAS/CD95, TRAIL-R1/R2).

Formation du DISC : Complexe de signalisation inducteur de mort qui active la caspase initiatrice 8.

Action des caspases :

  • Clivage de l’ATP11C, enzyme responsable du retour de la phosphatidylsérine (PtdSer) vers la couche interne.
  • Activation de XKR8, enzyme qui déplace la PtdSer vers la couche externe.

Signalisation pour la phagocytose :

  • Exposition de la PtdSer sur la membrane externe de la cellule apoptotique.
  • Reconnaissance par les récepteurs des cellules voisines.
  • Engloutissement de la cellule apoptotique par l’efferocyte.


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