Lernzettel: Introduction aux mécanismes cellulaires et moléculaires

📋 Plan du Cours

1. Apoptose : caractéristiques et critères
2. Voie intrinsèque de l'apoptose BAX BAK
3. Autophagie : régulation et rôles
4. Activation des proto-oncogènes et exemples
5. KRAS, p53 et Rb : mécanismes clés
6. Syndromes héréditaires Lynch PAF BRCA
7. Étapes du cancer épithélial et invasion
8. Switch angiogénique : VEGF et HIF
9. Cicatrisation et fibrose : différences
10. Canaux ioniques et mucoviscidose CFTR
11. Déficit en chaîne gamma commune DISC
12. Leptine, génome mitochondrial et maladies associées

📖 1. Apoptose : caractéristiques et critères

🔑 Notions clés & Définitions

• Condensation cellulaire : Caractéristique morphologique de l’apoptose, où la cellule se rétracte et se compacte avant sa fragmentation.
• Externalisation des phosphatidylsérines : Phénomène de l’apoptose où les phosphatidylsérines (PS) passent vers la face externe de la membrane plasmique.
• Membranes plasmique intactes : Critère de l’apoptose où la membrane plasmique reste intacte, contrairement à la nécrose.
• Activation des caspases : Mécanisme central de l’apoptose, avec activation des caspases 9 et 3 (voie intrinsèque) ou 8 et 3 (voie extrinsèque).
• BAX : Protéine pro-apoptotique de la voie intrinsèque qui se déplace vers la mitochondrie et déclenche l’étape suivante.

📝 Points essentiels

• L’apoptose se reconnaît à la condensation/rétraction cellulaire et à la fragmentation de l’ADN.
• L’apoptose s’accompagne d’une externalisation des phosphatidylsérines (PS) sans destruction de la membrane plasmique.
• L’apoptose est un processus physiologique sans inflammation.
• Voie intrinsèque : activation des caspases 9 puis 3.
• Voie extrinsèque : activation des caspases 8 puis 3.
• BAX est transloquée du cytoplasme vers la mitochondrie lors de l’apoptose intrinsèque.

💡 Astuce mémo

PS-Intact-Caspases : PS à l’extérieur, membrane intacte, caspases activées (pas d’inflammation).

📖 2. Voie intrinsèque de l'apoptose BAX BAK

🔑 Notions clés & Définitions

• Autophagie : Processus cellulaire de dégradation qui peut contribuer à la survie ou, selon le contexte, à l’orientation vers la mort cellulaire.
• BAX : Protéine pro-apoptotique de la voie intrinsèque qui favorise l’activation de l’apoptose après stress cellulaire.
• BAK : Protéine pro-apoptotique de la voie intrinsèque qui participe à la perméabilisation mitochondriale lors de l’apoptose.
• Voie intrinsèque : Voie d’apoptose déclenchée par des signaux internes, notamment les dommages de l’ADN, menant à l’activation de BAX/BAK.
• Voie extrinsèque : Voie d’apoptose déclenchée par des signaux de surface via des récepteurs de mort, distincte de la voie intrinsèque.

📝 Points essentiels

• La voie intrinsèque relie la réponse aux dommages de l’ADN à l’activation de l’apoptose via Bax, PUMA et Noxa.
• La voie extrinsèque active l’apoptose via DR4, DR5 et FAS, en réponse à des signaux externes.
• Bax et Bak sont les effecteurs centraux de la voie intrinsèque, orientant la cellule vers la mort programmée après stress.
• PUMA et Noxa sont des médiateurs de la voie intrinsèque en aval de p53.
• Autophagie et apoptose peuvent être couplées, Bax/Bak représentant l’axe apoptotique de la voie intrinsèque mentionné dans le cours.

💡 Astuce mémo

BAX-BAK = « interne » : dommages ADN → p53 → PUMA/Noxa → BAX/BAK → apoptose.

📖 3. Autophagie : régulation et rôles

🔑 Notions clés & Définitions

• Lynch : Syndrome héréditaire lié à une mutation des gènes de réparation des mésappariements (MMR), associé notamment au cancer colorectal et à l’endomètre.
• PAF : Polypose adénomateuse familiale due à une mutation d’APC, caractérisée par de nombreux polypes coliques précoces puis un risque élevé de cancer colorectal.
• BRCA1 : Gène de réparation de l’ADN dont la mutation augmente surtout le risque de cancer du sein et de l’ovaire, sans profil colorectal typique.
• Instabilité microsatellites : Phénomène d’instabilité génétique observé dans certains cancers, présent dans Lynch et aussi dans une partie des cancers colorectaux sporadiques.
• Switch angiogénique : Changement permettant à une tumeur de passer à un état pro-angiogénique, favorisant la formation de nouveaux vaisseaux.

📝 Points essentiels

• Lynch correspond à une mutation MMR (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2) et associe colorectal, endomètre et intestin grêle.
• PAF correspond à une mutation APC et donne des polypes coliques massifs entre 15 et 35 ans avec risque de cancer colorectal.
• BRCA1 est associé à sein + ovaire (gène de réparation ADN) et n’est pas classiquement lié au cancer colorectal.
• BRCA2 est associé à cassures double brin et à sein + ovaire + prostate + pancréas.
• Instabilité microsatellites : Lynch et environ 15% des cancers colorectaux sporadiques.
• Étapes du cancer épithélial : hyperplasie → dysplasie (bas/haut grade) → carcinome in situ (sans franchissement de la lame basale) → carcinome invasif (franchissement) → métastases (multiplication à distance).

💡 Astuce mémo

Lynch = MMR (MLH1/MSH2/MSH6/PMS2) ; PAF = APC (polypes 15-35) ; BRCA1 = sein+ovaire (pas colorectal).

📖 4. Activation des proto-oncogènes et exemples

🔑 Notions clés & Définitions

• Fibrose hépatique : Réponse tissulaire pathologique du foie caractérisée par une destruction de l’architecture et un excès de collagène.
• Cicatrisation : Réparation physiologique d’une lésion qui se résout et aboutit à un tissu mature fonctionnel.
• Cellules étoilées du foie : Cellules du foie responsables de l’origine de la fibrose hépatique, car elles constituent la seule réponse correcte citée pour cette origine.
• Détersion : Étape de cicatrisation correspondant à l’élimination de l’agent agresseur, permettant la résolution de la lésion.
• Canaux ioniques : Complexes protéiques transmembranaires formant un pore aqueux permettant le passage d’ions selon un gradient.

📝 Points essentiels

• La fibrose est NON résolutive car l’agent agresseur persiste au lieu d’être éliminé.
• La cicatrisation est résolutive : l’agent agresseur est éliminé et le tissu mature fonctionnel se reconstitue.
• La fibrose détruit l’architecture tissulaire et entraîne un dépôt excessif de collagène.
• Les cellules étoilées du foie sont la seule origine correcte de la fibrose hépatique dans le cours.
• La fibrose n’est pas un mécanisme résolutif et l’inflammation n’est pas résolutive dans ce contexte.
• Les canaux ioniques transportent passivement les ions selon le gradient électrochimique.

💡 Astuce mémo

Cicatrisation = Agent éliminé (détersion) → tissu fonctionnel ; Fibrose = Agent persiste → collagène excessif.

📖 5. KRAS, p53 et Rb : mécanismes clés

🔑 Notions clés & Définitions

• Déficit immunitaire combiné sévère (DISC) : Déficit immunitaire héréditaire où l’absence de cytokines de la chaîne gamma commune entraîne une immunité cellulaire très diminuée.
• Chaîne gamma commune : Sous-unité partagée par plusieurs récepteurs de cytokines, indispensable au développement et au maintien des lymphocytes T et NK.
• Leptine : Adipokine sécrétée par le tissu adipeux qui diminue la prise alimentaire et participe aussi à la réponse inflammatoire.
• Tissu adipeux blanc : Type de tissu adipeux dont la fonction majeure est le stockage énergétique sous forme de triglycérides dans les adipocytes.
• Tissu adipeux brun : Type de tissu adipeux spécialisé dans la thermogenèse.

📝 Points essentiels

• DISC est la forme la plus fréquente de déficit en chaîne gamma commune (45–50%).
• Le DISC est récessif lié au chromosome X et touche uniquement les garçons.
• Les cytokines concernées sont IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21 (pas IL-5 ni IL-17).
• Le déficit porte sur les lymphocytes T et NK, tandis que les lymphocytes B sont en quantité normale (hypogammaglobulinémie).
• Les symptômes débutent vers 3–6 mois de vie et incluent diarrhées chroniques, pneumopathies interstitielles, candidoses et infections opportunistes.
• Les vaccins vivants sont formellement contre-indiqués dans le DISC, et la prise en charge curative repose sur la greffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH).

💡 Astuce mémo

DISC = « X-garçons + T&NK + IL-2/4/7/9/15/21 + 3–6 mois + vaccins vivants interdits + greffe CSH ».

📖 6. Syndromes héréditaires Lynch PAF BRCA

🔑 Notions clés & Définitions

• Leptine : Hormone adipocytaire qui agit sur l’hypothalamus et module aussi l’inflammation et la voie JAK/STAT.
• Génome mitochondrial : ADN mitochondrial circulaire à double brin, sans introns, porté par des copies multiples par mitochondrie et hérité uniquement par la mère.
• Hétéroplasmie : Coexistence, dans une même cellule, de mitochondries mutées et non mutées, entraînant une variabilité des phénotypes.
• Triaide biologique des maladies mitochondriales : Ensemble de marqueurs biochimiques utilisés pour orienter le diagnostic des maladies mitochondriales.
• Maladies conformationnelles des protéines : Pathologies dues à un repliement anormal de protéines normales, pouvant former des agrégats et exercer une toxicité directe.

📝 Points essentiels

• Leptine : effet anorexigène en inhibant la prise alimentaire via l’hypothalamus.
• Leptine : effet pro-inflammatoire.
• Leptine : régulation négative de la voie JAK/STAT via SOCS3 quand elle est en excès.
• Génome mitochondrial : ADN circulaire bicaténaire de 16,6 kb, sans introns ni séquences non codantes.
• Génome mitochondrial : 37 gènes (13 protéines, ARNt, ARNr) et code génétique légèrement modifié par rapport au nucléaire.
• Génome mitochondrial : pas d’histones et pas de compaction en chromatine ; héritage uniquement maternel ; 1000 à 10 000 copies par mitochondrie.

💡 Astuce mémo

Leptine = 3 verbes : Coupe l’appétit + Allume l’inflammation + Freine JAK/STAT (SOCS3).

📖 7. Étapes du cancer épithélial et invasion

🔑 Notions clés & Définitions

• Tau hyperphosphorylée : Protéine Tau dont l’excès de phosphorylation favorise une perte de fonction et participe à la désorganisation cellulaire.
• Plaques amyloïdes : Dépôts extracellulaires de bêta-amyloïde qui s’accumulent et perturbent le microenvironnement tissulaire.
• Stress oxydatif : Déséquilibre entre production de ROS et capacité antioxydante, entraînant dommages et dérèglements cellulaires.
• Glutathion : Antioxydant non enzymatique majeur, produit par le foie, qui neutralise des espèces réactives.
• Thérapie CIS : Thérapie génique où le gène est exprimé dans un type cellulaire ciblé, limitant l’expression aux cellules visées.

📝 Points essentiels

• L’hyperphosphorylation de Tau diminue son affinité pour les microtubules, ce qui entraîne désorganisation et formation de PHF.
• L’accumulation de bêta-amyloïde perturbe l’homéostasie du calcium et augmente le stress oxydatif, ce qui favorise l’hyperphosphorylation de Tau.
• Le stress oxydatif contribue à plusieurs maladies : inflammation, athérosclérose, diabète, cancers, neurodégénérescences et ischémie-reperfusion.
• Dans les cancers, les ROS peuvent participer à des cassures d’ADN menant à des mutations somatiques, et l’effet Warburg est associé à une production accrue de ROS.
• Le glutathion est le principal antioxydant non enzymatique et sa synthèse est hépatique, pas rénale.
• La thérapie CIS vise une expression dans un type cellulaire particulier (ex. mucoviscidose → cellules pulmonaires).

💡 Astuce mémo

Tau-PH : Tau hyperphosphorylée → microtubules désorganisés + PHF ; Abeta → calcium perturbé + ROS → Tau hyperphosphorylée.

📖 8. Switch angiogénique : VEGF et HIF

🔑 Notions clés & Définitions

• Switch angiogénique : Changement de programme tumoral qui favorise la formation de nouveaux vaisseaux quand l’oxygénation devient insuffisante.
• VEGF : Facteur de croissance pro-angiogénique majeur qui stimule la vascularisation lors d’une hypoxie.
• HIF : Facteur de transcription activé en hypoxie, qui déclenche l’expression de gènes liés à l’adaptation à un manque d’oxygène.
• Hypoxie : Diminution de la disponibilité en oxygène qui déclenche des réponses cellulaires via HIF et augmente l’angiogenèse.

📝 Points essentiels

• Le principal facteur du switch angiogénique est le VEGF.
• En hypoxie, HIF s’active et pilote l’expression de gènes favorisant l’angiogenèse.
• Le switch angiogénique vise à restaurer l’apport en oxygène en augmentant la vascularisation.
• Le VEGF est la cible fonctionnelle centrale reliant l’hypoxie au développement de nouveaux vaisseaux.
• Le rôle de HIF est transcriptionnel : il relie le signal d’hypoxie à la production de médiateurs comme le VEGF.

💡 Astuce mémo

Hypoxie → HIF → VEGF : manque d’O2 déclenche le “chef transcriptionnel” puis le “signal vaisseaux”.

📖 9. Cicatrisation et fibrose : différences

🔑 Notions clés & Définitions

• Fibrose : La fibrose est une cicatrisation pathologique caractérisée par une persistance anormale du tissu cicatriciel.
• Cicatrisation résolutive : La cicatrisation résolutive correspond à une réparation tissulaire qui se termine et s’achève sans persistance durable de la cicatrice.
• Cicatrisation pathologique : La cicatrisation pathologique désigne une réparation qui ne se résout pas et entretient un remodelage tissulaire anormal.

📝 Points essentiels

• La cicatrisation résolutive correspond à une cicatrisation qui se termine et disparaît progressivement.
• La fibrose correspond à une cicatrisation pathologique non résolutive, donc persistante.
• La différence clé à l’examen est le caractère résolutif (cicatrisation) versus non résolutif (fibrose).
• La fibrose traduit un processus de cicatrisation qui devient durable et entretient la modification tissulaire.
• Le piège classique consiste à confondre fibrose et cicatrisation résolutive en les considérant comme synonymes.

💡 Astuce mémo

Résolutive = ça se règle ; Fibrose = ça reste.

📖 10. Canaux ioniques et mucoviscidose CFTR

🔑 Notions clés & Définitions

• CFTR : Protéine canal chlorure dont le fonctionnement conditionne l’hydratation des sécrétions et la régulation du transport ionique.
• Mucoviscidose : Maladie génétique caractérisée par des sécrétions épaisses dues à un défaut de transport ionique, notamment via CFTR.
• Canal chlorure : Protéine membranaire qui laisse passer les ions Cl− selon un mécanisme de régulation, influençant le bilan hydrique des tissus.
• Transport ionique : Ensemble des mouvements d’ions à travers la membrane qui déterminent la composition ionique et l’eau des sécrétions.

📝 Points essentiels

• La mucoviscidose est liée à un défaut de CFTR, ce qui perturbe le transport des ions et rend les sécrétions anormalement épaisses.
• CFTR contrôle le passage des ions chlorure, donc influence directement l’hydratation des sécrétions.
• Un dysfonctionnement de CFTR entraîne un déséquilibre ionique qui favorise l’accumulation de mucus dans les voies respiratoires et digestives.
• Les canaux ioniques comme CFTR participent à la régulation de l’eau via les gradients ioniques à travers la membrane.
• Le diagnostic et la compréhension de la maladie reposent sur le lien entre transport ionique défectueux et propriétés physiques des sécrétions.

💡 Astuce mémo

CFTR = Cl− + eau : moins de Cl− régulé → mucus plus épais.

📖 11. Déficit en chaîne gamma commune DISC

🔑 Notions clés & Définitions

• Chimiotactisme : Phénomène où un gradient de concentration de molécules solubles guide la direction de migration des cellules immunitaires.
• Sélectines : Famille de molécules d’adhérence qui provoque des interactions faibles entre leucocytes et endothélium, permettant le roulement.
• Chimiokines : Médiateurs solubles qui immobilisent les leucocytes roulants et orientent/activent leurs intégrines.
• Intégrines : Récepteurs membranaires qui assurent une adhésion forte en reliant la matrice extracellulaire au cytosquelette d’actine.
• Myopathie de Duchenne : Myopathie liée à une mutation pathogène du gène DMD sur le chromosome X entraînant une absence de dystrophine.

📝 Points essentiels

• Signal soluble et gradient de concentration déclenchent le chimiotactisme.
• Les sélectines assurent le roulement leucocytaire grâce à des liaisons faibles avec l’endothélium.
• Les chimiokines immobilisent les leucocytes roulants et activent les intégrines.
• Activation outside-in : un ligand extracellulaire se fixe à l’intégrine et déclenche des événements intracellulaires.
• Activation inside-out : un signal intracellulaire (ex. taline) active l’intégrine pour augmenter sa fixation au ligand.
• Cdc42 forme des filopodes, Rac1 forme des lamellipodes, et RhoA stimule fibres de tension et plaques d’adhérence.

💡 Astuce mémo

Sélectines = Roulement ; Chimiokines = Activation/Orientation ; Intégrines = Adhésion forte.

📖 12. Leptine, génome mitochondrial et maladies associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Leptine : Hormone impliquée dans la régulation métabolique, dont les anomalies peuvent être associées à des troubles physiologiques et métaboliques.
• Génome mitochondrial : Ensemble de l’ADN contenu dans les mitochondries, dont les mutations peuvent entraîner des maladies à expression variable.
• DICS lié à l’X : Immunodéficience combinée sévère causée par un défaut de la chaîne gamma commune, avec atteinte majeure des lymphocytes T et NK.
• Chaîne gamma commune : Sous-unité partagée par plusieurs cytokines, essentielle à la signalisation de la réponse immunitaire.
• Omiques : Approches globales mesurant de grandes classes biologiques (gènes, ARN, protéines, métabolites, lipides) pour relier structure et fonction.

📝 Points essentiels

• Leptine et génome mitochondrial sont des thèmes reliés à des maladies associées à des dérèglements biologiques, mais aucun chiffre ou mécanisme précis n’est fourni ici.
• Leptine n’est pas détaillée dans la source avec seuils, valeurs ou associations spécifiques à mémoriser.
• Génome mitochondrial n’est pas détaillé dans la source avec gènes, mutations ou maladies précises à mémoriser.
• Chaîne gamma commune : impliquée dans la signalisation de IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21.
• Déficit de la chaîne gamma commune : DICS lié à l’X avec LT et NK quantitativement diminués, LB présents mais non fonctionnels.
• Vaccins vivants : contre-indiqués en cas de DICS lié à l’X par déficit de la chaîne gamma commune ; diagnostic différentiel possible avec infection VIH ; traitement curatif par greffe de cellules souches hématopoïétiques

💡 Astuce mémo

Chaîne gamma commune = « 2-4-7-9-15-21 » (IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21).

📊 Tableaux de synthèse

Apoptose vs nécrose (critères)

Critère	Apoptose	Nécrose
Aspect cellulaire	Condensation/rétraction	Gonflement
Membrane plasmique	Intacte	Détruite
Inflammation	Pas d’inflammation	Inflammation
Marqueurs	PS externalisées + caspases	—

Cicatrisation vs fibrose

Critère	Cicatrisation	Fibrose
Nature	Physiologique	Pathologique
Inflammation	Résolutive	Non résolutive/chronique
Agent agresseur	Éliminé (détersion)	Persiste
Conséquence	Tissu mature fonctionnel	Destruction d’architecture + collagène excessif

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre apoptose et nécrose : l’apoptose a des membranes intactes et pas d’inflammation, la nécrose a gonflement, membranes détruites et inflammation.
2. Se tromper sur BAX : BAX va du cytoplasme vers la mitochondrie, change de conformation et s’oligomérise avec BAK (pas avec Bcl-2 ni XIAP).
3. Inverser mTOR et autophagie : mTORC1 inhibe l’autophagie (Beclin-1 régule positivement).
4. Mélanger activation/inactivation des GST : méthylation/délétion/codon STOP = inactivation (jamais activation d’oncogène).
5. Se tromper sur Rb : c’est Rb NON phosphorylé qui séquestre E2F (pas l’inverse).
6. Pour Lynch/PAF/BRCA : Lynch = colorectal + endomètre (pas sein), PAF = APC (polypes 15-35), BRCA1 = sein + ovaire (pas colorectal).
7. Oublier le “del” dans la mucoviscidose : écrire F508 seul est une erreur (il faut F508del).

✅ Checklist Examen

1. Définir les critères morphologiques et moléculaires de l’apoptose : condensation/rétraction, PS externalisées, membranes intactes, fragmentation ADN, activation caspases 9-3 (intrinsèque) ou 8-3 (extrinsèque) et absence
2. Expliquer la voie intrinsèque centrée sur BAX : translocation cytoplasme→mitochondrie, changement conformationnel, oligomérisation avec BAK.
3. Citer les points clés de l’autophagie attendus : double système de conjugaison, mTOR inhibiteur, Beclin-1 positif, rôle en survie sous stress et exemples (Crohn, élimination streptocoques).
4. Donner les mécanismes d’activation d’un proto-oncogène (mutation activatrice, translocation, amplification) et distinguer clairement de l’inactivation des GST (méthylation/délétion/codon STOP).
5. Décrire KRAS : oncogène activé par mutation, autosuffisance en signaux de croissance, et recherche obligatoire avant anti-EGFR en colorectal.
6. Expliquer p53 : facteur de transcription, arrêt cycle via p21, apoptose via Bax/PUMA/Noxa et DR4/DR5/FAS, rôle de MDM2 et inhibition par E6 HPV.
7. Expliquer Rb : gène suppresseur, Rb NON phosphorylé séquestre E2F et Rb phosphorylé libère E2F.
8. Associer les syndromes héréditaires : Lynch (MMR→instabilité microsatellites, colorectal+endomètre), PAF (APC→polypes 15-35), BRCA1 (sein+ovaire), BRCA2 (cassures double brin, sein+ovaire+prostate+pancréas) et Li-Fraum
9. Ordonner les 5 étapes du cancer épithélial : hyperplasie → dysplasie → carcinome in situ (sans franchissement lame basale) → carcinome invasif → métastases.
10. Relier switch angiogénique et angiogenèse : VEGF principal facteur, HIF en hypoxie, rôle transcriptionnel de HIF, et points de cours (PDGF, VHL-E3 en normoxie, VE-cadhérines).
11. Comparer cicatrisation et fibrose : résolutive vs non résolutive, agent agresseur éliminé vs persistant, inflammation, et origine de la fibrose hépatique (cellules étoilées).
12. Maîtriser canaux ioniques et mucoviscidose : transport passif selon gradient, stimuli d’ouverture (voltage/ligand/action mécanique), et CFTR→mucoviscidose avec mutation F508del (et ionocytes).
13. Maîtriser DISC : chaîne gamma commune liée à l’X, déficit LT+NK (LB normaux mais hypogammaglobulinémie), symptômes 3-6 mois, vaccins vivants contre-indiqués, traitement curatif par greffe CSH, diagnostic moléculaire.
14. Expliquer leptine : anorexigène (hypothalamus), pro-inflammatoire, et frein de JAK/STAT via SOCS3 en excès, avec lien à l’obésité (résistance).