Lernzettel: Apoptose : Mécanismes et Cibles thérapeutiques

📋 Plan du Cours

1. Définition et rôle de l’apoptose
2. Morphologie et marqueurs apoptotiques
3. Voies moléculaires de l’apoptose
4. Caspases et famille Bcl-2
5. Pourquoi cibler l’apoptose
6. IAP et voie extrinsèque
7. Inhibiteurs de Bcl-2

📖 1. Définition et rôle de l’apoptose

🔑 Notions clés & Définitions

• Apoptose : Mort cellulaire programmée présente chez les organismes multicellulaires, déclenchée et régulée de façon ordonnée.
• Nécrose : Mort cellulaire non programmée associée à une atteinte non localisée des tissus et à une réaction inflammatoire.
• Mort contrôlée : Apoptose décrite comme une destruction cellulaire régulée, par opposition à une mort non physiologique comme la nécrose.

📝 Points essentiels

• L’apoptose est un processus physiologique et intervient aussi bien dans le développement que dans la sénescence.
• L’apoptose participe à l’homéostasie tissulaire en équilibrant prolifération et élimination cellulaire.
• Des défauts d’apoptose peuvent conduire à des maladies auto-immunes via une élimination insuffisante des lymphocytes auto-réactifs.
• L’apoptose élimine aussi des cellules infectées par des virus et des cellules avec dommages à l’ADN, limitant la formation de cancers.

💡 Astuce mémo

Apoptose = Auto-destruction ordonnée (cellule par cellule), Nécrose = inflammation (désordre tissulaire).

📖 2. Morphologie et marqueurs apoptotiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps apoptotiques : Petites structures issues de la rétraction cellulaire lors de l’apoptose, permettant l’élimination ordonnée de la cellule.
• Externalisation des phosphatidylsérines : Passage des phosphatidylsérines de la face cytoplasmique vers l’extérieur de la cellule pendant l’apoptose.
• Potentiel mitochondrial perdu : Perte du potentiel des mitochondries au cours de l’apoptose, liée à la formation de pores mitochondriaux.
• Fragmentation de l’ADN : Division de l’ADN en fragments caractéristiques pendant l’apoptose, observable notamment après induction pharmacologique.

📝 Points essentiels

• Lors de l’apoptose, la cellule se rétracte et bourgeonne, tandis que la nécrose s’accompagne d’un gonflement et d’une rupture responsables d’une inflammation.
• Les phosphatidylsérines externalisées sont détectables par cytométrie de flux grâce à des anticorps.
• La perte du potentiel mitochondrial survient avec des pores dans la mitochondrie.
• L’activation des caspases entraîne le clivage de substrats et la fragmentation de l’ADN.

💡 Astuce mémo

PS à l’extérieur = marqueur pratique (cytométrie de flux) ; cellule se rétracte et bourgeonne.

📖 3. Voies moléculaires de l’apoptose

🔑 Notions clés & Définitions

• Voie extrinsèque : Voie d’induction de l’apoptose initiée par des récepteurs à domaine de mort activés après liaison du ligand.
• Voie intrinsèque : Voie d’induction de l’apoptose dépendante des mitochondries, activée par des signaux intracellulaires et contrôlée par Bcl-2.
• DISC : Complexe de signalisation qui se forme à partir du ligand et des adaptateurs, et initie la voie extrinsèque de l’apoptose.
• Apoptosome : Complexe mitochondrial formé après fixation du cytochrome C à Apaf-1 et recrutement de la pro-caspase 9.

📝 Points essentiels

• La voie extrinsèque repose sur la fixation FasL-Fas (CD95), TNF-TNF-R ou TRAIL-DR4 sur leurs récepteurs.
• Le complexe DISC associe FADD et la caspase 8 et constitue l’étape déclenchante de la voie extrinsèque.
• La voie intrinsèque commence par Bax/Bak qui oligomérisent et s’insèrent dans la membrane mitochondriale pour libérer cytochrome c et SMAC/DIABLO.
• Le cytochrome c se fixe à Apaf-1 et permet la formation de l’apoptosome, activant notamment la pro-caspase 9 puis les caspases exécutrices.

💡 Astuce mémo

Extrinsèque = DISC (FADD + caspase 8) ; Intrinsèque = mitochondrie (cytochrome c → Apaf-1 → apoptosome).

📖 4. Caspases et famille Bcl-2

🔑 Notions clés & Définitions

• Caspases : Protéases à cystéine spécifiques de la reconnaissance d’un motif aspartate, responsables du clivage de substrats pendant l’apoptose.
• Caspase exécutrice : Caspase activée qui clive des substrats nécessaires à l’exécution morphologique de l’apoptose.
• Caspase initiatrice : Caspase activée en amont qui porte un domaine long (DED ou CARD) participant au recrutement et à l’activation en cascade.
• Famille Bcl-2 : Famille de protéines régulant l’apoptose mitochondriale selon un équilibre pro- et anti-apoptotique, plus des protéines BH3 only.
• BH3 only : Sous-famille de protéines portant un motif BH3 qui module les protéines anti-apoptotiques et favorise l’activation de Bax/Bak.

📝 Points essentiels

• Les caspases d’apoptose comprennent 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, avec 2/3/7 comme caspases exécutrices et 6/8/9/12 comme initiatrices.
• Le clivage d’une pro-caspase forme une caspase mature hétérotétramérique p20-p10 dépourvue de prodomaine.
• Bax et Bak s’oligomérisent après changement conformationnel et insertion mitochondriale, formant des pores qui libèrent cytochrome c.
• Les protéines anti-apoptotiques Bcl-2, Bcl-xL et Mcl-1 (4 domaines BH, avec domaine transmembranaire) empêchent l’oligomérisation de Bax et/ou Bak.

💡 Astuce mémo

Bax/Bak = pores mitochondriaux ; Bcl-2/Bcl-xL/Mcl-1 = frein (empêche Bax/Bak) ; BH3 only = libère le frein.

📖 5. Pourquoi cibler l’apoptose

🔑 Notions clés & Définitions

• Défaut d’apoptose : État dans lequel les cellules tumorales échappent à la mort programmée, soit par manque de signaux pro-apoptotiques, soit par blocage de la voie.
• p53 : Garde du génome mentionné comme impliqué dans l’induction de l’apoptose en cas de dommages cellulaires.
• Fas/Fas ligand : Couple ligand-récepteur impliqué dans l’induction de l’apoptose via la voie extrinsèque.
• Apaf-1 : Protéine mitochondriale citée comme diminuée lors de progression de certains cancers, associée à la voie intrinsèque.

📝 Points essentiels

• Un défaut d’apoptose contribue au développement et à la progression des cancers et favorise la résistance aux traitements conventionnels.
• L’inactivation de p53, la diminution de Fas ou Fas ligand, ou la diminution de FADD sont des causes possibles d’échappement à l’apoptose.
• Une diminution d’Apaf-1 est corrélée à la progression de l’adénocarcinome mammaire et l’absence de caspase 8 dans certains carcinomes du poumon à petites cellules est associée à un mauvais pronostic.
• Des surexpressions de Bcl-2/Bcl-xL/Mcl-1 et de l’inhibition par XIAP ou c-FLIP participent au blocage de l’apoptose tumorale.

💡 Astuce mémo

Cancer garde la cellule vivante : p53/Fas/Apaf-1 en panne ou freins élevés (Bcl-2, XIAP, c-FLIP).

📖 6. IAP et voie extrinsèque

🔑 Notions clés & Définitions

• IAP : Inhibiteurs de l’apoptose capables de freiner l’activité des caspases via leurs domaines BIR.
• XIAP : Membre le plus étudié des IAP, présenté comme inhibiteur majeur de l’apoptose chez les mammifères.
• SMAC/DIABLO : Facteur mitochondrial relargué dans le cytoplasme qui interagit avec les IAP et les inhibe.
• c-FLIP : Molécule inhibitrice de la voie extrinsèque qui empêche l’activation de la caspase 8 au niveau du DISC.

📝 Points essentiels

• La principale molécule inhibitrice de la voie extrinsèque est c-FLIP, dont plusieurs isoformes existent via épissage alternatif : c-FLIPL, c-FLIPS et c-FLIPR.
• Les isoformes de c-FLIP contiennent deux DED et le recrutement au DISC via DED inhibe l’activation de la caspase 8 et l’apoptose.
• Les IAP fonctionnent comme des E3 ligases et peuvent ubiquitinyler des substrats dont des caspases.
• SMAC/DIABLO et Omi/HtrA2, relargués lors de l’apoptose, inhibent les IAP en libérant l’activité des caspases.

💡 Astuce mémo

IAP = frein caspases ; SMAC/DIABLO et Omi/HtrA2 = clé qui déverrouille ; c-FLIP stoppe l’étape DISC/caspase 8.

📖 7. Inhibiteurs de Bcl-2

🔑 Notions clés & Définitions

• ABT-737 : Petite molécule inhibitrice ciblant Bcl-2 et Bcl-xL, sans inhiber Mcl-1 selon le cours.
• ABT-263 : Homologue de ABT-737 administrable per os, évalué en essais cliniques.
• ABT-199 : Inhibiteur de Bcl-2 strict cité comme alternative pour limiter des effets observés avec des inhibitions plus larges de Bcl-xL.
• Mcl-1 : Protéine anti-apoptotique associée à des résistances à ABT-737 quand elle est exprimée.

📝 Points essentiels

• En 2005, ABT-737 est découvert comme inhibant Bcl-2 et Bcl-xL mais pas Mcl-1, et induit l’apoptose sur des cellules de lymphomes (10–100 nM).
• Les cellules exprimant Mcl-1 sont souvent résistantes à ABT-737, car la molécule ne cible pas Mcl-1.
• ABT-263 a été testé en essais cliniques, mais une thrombopénie a été observée lors de traitements.
• Une AMM est citée pour la leucémie lymphocytaire chronique avec un lien vers la diminution de miR-15 et miR-16, régulateurs négatifs de Bcl-2.

💡 Astuce mémo

ABT-737 = Bcl-2 + Bcl-xL (pas Mcl-1) ; résistance = Mcl-1 ; thrombopénie = inhibition trop large (Bcl-xL) → ABT-199.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des deux voies d’apoptose

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre apoptose et nécrose : l’apoptose rétracte et bourgeonne avec élimination locale, alors que la nécrose gonfle, éclate et provoque inflammation.
2. Mélanger phosphatidylsérine et potentiel mitochondrial : les phosphatidylsérines externalisées sont le marqueur de l’apoptose détecté par cytométrie de flux.
3. Croire que toutes les caspases sont exécutrices : 2/3/7 sont exécutrices, tandis que 6/8/9/12 sont initiatrices.
4. Penser que Bcl-2 inhibe toujours Bax/Bak sans condition : les anti-apoptotiques empêchent l’oligomérisation à la membrane mitochondriale.
5. Oublier que c-FLIP n’agit pas en bloquant les mitochondries : c-FLIP agit au niveau du DISC en inhibant l’activation de la caspase 8.
6. Se tromper sur les cibles d’ABT-737 : la molécule n’inhibe pas Mcl-1, ce qui explique une résistance fréquente si Mcl-1 est exprimée.

✅ Checklist Examen

1. Définir l’apoptose comme mort cellulaire programmée et distinguer son caractère contrôlé de la nécrose.
2. Décrire 3 caractéristiques morphologiques/biologiques de l’apoptose : rétraction/formation de corps apoptotiques, externalisation des phosphatidylsérines, fragmentation de l’ADN.
3. Citer les ligands et récepteurs de la voie extrinsèque : FasL-Fas (CD95), TNF-TNF-R et TRAIL-DR4.
4. Expliquer ce qu’est le DISC et identifier ses composants : FADD et caspase 8.
5. Décrire l’enchaînement de la voie intrinsèque : Bax/Bak → pores mitochondriaux → libération cytochrome c et SMAC/DIABLO.
6. Donner la composition fonctionnelle de l’apoptosome : cytochrome c lié à Apaf-1 et recrutement de la pro-caspase 9.
7. Identifier les grandes catégories de caspases : exécutrices (2, 3, 7) et initiatrices (6, 8, 9, 12).
8. Relier l’activation des caspases au clivage de substrats responsables de l’exécution morphologique (dont iCAD/ CAD et la fragmentation de l’ADN).
9. Présenter la famille Bcl-2 et ses sous-familles : anti-apoptotiques, pro-apoptotiques (Bax/Bak) et BH3 only.
10. Donner les rôles clés de Bax/Bak (oligomérisation, pores, cytochrome c) et des anti-apoptotiques Bcl-2/Bcl-xL/Mcl-1 (4 domaines BH, inhibition).
11. Expliquer pourquoi l’apoptose est ciblée en cancérologie : échappement tumoral et résistance via p53/Fas/FADD/Apaf-1/caspase-8 et surexpression de freins.
12. Décrire l’inhibition extrinsèque par c-FLIP : isoformes, recrutement via DED au DISC, inhibition de l’activation de la caspase 8.
13. Décrire l’inhibition des caspases par les IAP et la levée du frein par SMAC/DIABLO et Omi/HtrA2.
14. Citer les inhibiteurs de Bcl-2 : ABT-737 (cibles), résistance via Mcl-1, thrombopénie avec ABT-263 et alternative ABT-199, plus au moins une indication AMM citée.