II aperçu de la morphologie et des événements moléculaires de L’apoptose
La mort cellulaire apoptotique peut être divisée en quatre étapes séquentielles: initiation, décision de mourir, exécution et engloutissement. Une gamme de contraintes cellulaires peut initier l’apoptose par l’activation de voies de signalisation intracellulaires ou la libération de seconds messagers. Quelques exemples de déclencheurs de mort cellulaire sont les rayonnements ionisants, les médicaments chimiothérapeutiques, l’hyperthermie et la privation de facteur de croissance., Les molécules présentées par d’autres cellules, telles que le ligand Fas (FasL) et le facteur de nécrose tumorale (TNF), peuvent également induire l’apoptose dans les cellules portant les récepteurs appropriés. Une cellule peut recevoir une variété de signaux simultanément, y compris des signaux de prolifération et de mort cellulaire. En réponse à ces signaux, une cellule doit évaluer sa situation et décider de se suicider par apoptose. Les molécules régulatrices clés à ce stade sont des membres de la famille des protéines Bcl-2 (White, 1996; Yang et Korsmeyer, 1996), bien que le mécanisme de leur action ne soit pas entièrement compris., Une fois qu’une cellule a pris la décision de mourir, les molécules qui agissent comme des bourreaux sont activées. Dans tous les types d’apoptose étudiés, dans une variété d’organismes multicellulaires, les bourreaux comprennent des protéases cytosoliques, dont la majorité appartiennent à une famille appelée caspases (Nicholson et Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Ces protéases attaquent des protéines cellulaires spécifiques entraînant la destruction irréversible des processus et des structures cellulaires critiques., Au stade final de l’apoptose, les restes de la cellule mourante sont reconnus, engloutis et dégradés, soit par une cellule voisine, soit par un macrophage charognard.
Les changements morphologiques associés à l’apoptose sont distincts et bien caractérisés (Wyllie, 1987; Darzynkiewicz et al., 1997). Les cellules subissant l’apoptose rétrécissent et se condensent rapidement, s’éloignant des cellules voisines. À la suite de la perte de volume cytoplasmique, la membrane plasmique forme des blebs et des protubérances, donnant à la cellule un aspect cloqué., Une augmentation rapide de la concentration intracellulaire d’ions calcium est également couramment observée (Schwartzman et Cidlowski, 1993). La membrane nucléaire s’arrondit et la chromatine se condense et s’agrège en formes denses en croissant près de la membrane nucléaire. La condensation de la chromatine est associée au clivage double brin de L’ADN par une ou plusieurs endonucléases nucléaires (Wyllie et al., Montague et Cidlowski, 1996) et la dégradation de la lame nucléaire par les protéases (Lazebnik et al., 1995).
la dégradation de L’ADN au cours de l’apoptose se produit selon un schéma précis et reproductible (Wyllie et al.,, 1992; Montague et Cidlowski, 1996). Initialement, L’ADN chromosomique est clivé en grands segments d’environ 50-300 kilobases (Oberhammer et al., 1993). Dans la plupart des cas d’apoptose, mais pas tous, ces domaines sont ensuite digérés en fragments plus petits par clivage entre les nucléosomes. La séparation de L’ADN des noyaux apoptotiques par électrophorèse sur gel d’agarose donne un motif caractéristique de ces fragments mono – ou oligonucléosomaux en multiples de 185-200 paires de bases (bp), décrit comme une échelle D’ADN (Tilly et Hsueh, 1993)., Les endonucléases responsables de cette fragmentation de l’ADN n’ont pas été identifiées de manière convaincante, bien que plusieurs candidats aient été suggérés (Montague et Cidlowski, 1996). Certaines études ont suggéré un rôle pour la DNase I ou II, mais ces enzymes ne sont normalement pas situées dans le noyau. Un meilleur candidat est peut–être une endonucléase dépendante de Ca2 +/Mg2 +de 18 kD appelée NUC18 qui a été isolée à partir d’extraits nucléaires apoptotiques et qui s’est avérée hautement homologue à la cyclophiline A. NUC18 pourrait être responsable du clivage de l’ADN en fragments de 50 kD., En outre, une nouvelle endonucléase dépendante du Ca2 +/Mg2 +de 95 kD qui est active pendant l’apoptose a été identifiée (Pandey et al., 1997). Une protéine appelée facteur de fragmentation de l’ADN (DFF) qui semble activer la ou les endonucléases apoptotiques a également été isolée à partir de cellules HeLa(Liu et al., 1997).
Les changements dans les mitochondries des cellules apoptotiques précèdent la condensation cellulaire et la désintégration nucléaire et peuvent être un événement précoce essentiel dans l’apoptose (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). Les mitochondries présentent une dépolarisation dans le potentiel membranaire (Δψm) (Marchetti et al.,, 1996; Zamzami et coll., 1995b; Zamzami et coll., 1996), qui semble être due à l’ouverture des pores de transition de perméabilité mitochondriale (MPT) (Zoratti et Szabo, 1995). Les protéines libérées des mitochondries apoptotiques dans le cytoplasme juste avant ou juste après le MPT sont capables d’induire la condensation de la chromatine et la fragmentation de l’ADN (Liu et al., 1996; Susin et coll., 1996; Zamzami et coll., 1996).
la cellule mourante se décompose en plusieurs morceaux ronds entourés de membrane appelés corps apoptotiques qui sont phagocytés et dégradés par des cellules phagocytaires (Savill et al., 1993; Hart et coll.,, 1996). Les cellules épithéliales, les cellules endothéliales et les fibroblastes adjacents aux sites d’apoptose peuvent engloutir les corps apoptotiques. Plusieurs études démontrent également que les macrophages « professionnels » sont recrutés sur les sites de mort cellulaire et sont responsables d’une grande partie de la phagocytose des corps apoptotiques (Hopkinson-Woolley et al., 1994; Camp et Martin, 1996). Cet engloutissement empêche une réponse inflammatoire de la fuite de débris cellulaires dans les espaces intercellulaires., Les cellules apoptotiques affichent une gamme de signaux pour attirer les phagocytes, y compris des changements dans les molécules de surface cellulaire telles que les sucres, les lipides et les protéines. Bien que la reconnaissance phagocytaire des cellules apoptotiques soit un processus critique et un champ de recherche actif, les détails de cet événement final dans l’apoptose dépassent la portée de cette revue.
les événements cellulaires de l’apoptose contrastent avec ceux de la nécrose, bien que les deux entraînent finalement la mort de la cellule (Darzynkiewicz et al., 1997)., La nécrose, ou mort cellulaire accidentelle, est caractérisée par une mort rapide et presque instantanée d’une cellule due à une blessure catastrophique. Les cellules nécrotiques gonflent à un volume important, présentant une augmentation spectaculaire du volume mitochondrial. La membrane plasmique est perturbée et le contenu cellulaire est libéré, produisant généralement une réponse inflammatoire qui endommage les cellules voisines. La dégradation de L’ADN se produit parfois pendant la nécrose; cependant, les sites de clivage sont aléatoires, ce qui entraîne une gamme complète de tailles de fragments., Les cas de mort cellulaire peuvent souvent être clairement distingués comme nécrotiques ou apoptotiques, mais dans certains cas, une cellule mourante présente des caractéristiques des deux processus.
le terme de mort cellulaire programmée (PCD) est couramment utilisé pour décrire la disparition des cellules au cours du développement normal d’un organisme. Dans la plupart des cas, mais pas tous, la PCD procède par le même processus stéréotypé que l’apoptose; par conséquent, les Termes apoptose et PCD sont souvent utilisés de manière interchangeable. Une autre pratique consiste à définir le terme apoptose comme descriptif de l’un des mécanismes de la PCD., Tout au long de ce chapitre, nous utilisons le terme apoptose pour décrire la mort cellulaire induite par des stress extra-cellulaires anormaux et le terme PCD pour indiquer la mort cellulaire apoptotique qui est prédestinée au développement et qui se produit normalement.