Apoptose Définition
L’apoptose est un processus qui se produit en multicellulaire lorsqu’une cellule « décide” intentionnellement de mourir. Cela se produit souvent pour le plus grand bien de l’organisme entier, par exemple lorsque l’ADN de la cellule est endommagé et qu’il peut devenir cancéreux.
L’apoptose est appelée mort cellulaire « programmée” car elle se produit en raison d’instructions biochimiques dans l’ADN de la cellule; cela s’oppose au processus de « nécrose”, lorsqu’une cellule meurt à cause d’un traumatisme extérieur ou d’une privation.,
Comme beaucoup d’autres processus cellulaires complexes, l’apoptose est déclenchée par des molécules de signal qui indiquent à la cellule qu’il est temps de se suicider. »
Les deux principaux types de voies d’apoptose sont les « voies intrinsèques”, où une cellule reçoit un signal pour se détruire d’un de ses propres gènes ou protéines en raison de la détection de dommages à l’ADN; et les « voies extrinsèques”, où une cellule reçoit un signal pour commencer l’apoptose d’autres cellules de l’organisme., La voie extrinsèque peut être déclenchée lorsque l’organisme reconnaît qu’une cellule a survécu à son utilité ou n’est plus un bon investissement pour l’organisme.
L’apoptose joue un rôle dans la cause et la prévention de certains processus médicaux importants. Chez l’homme, l’apoptose joue un rôle majeur dans la prévention du cancer en provoquant le « suicide” des cellules à ADN endommagé avant qu’elles ne deviennent cancéreuses., Il joue également un rôle dans l’atrophie des muscles, où le corps décide que ce n’est plus une bonne idée de dépenser des calories pour maintenir les cellules musculaires si les cellules ne sont pas utilisées régulièrement.
Parce que l’apoptose peut prévenir le cancer, et parce que les problèmes d’apoptose peuvent entraîner certaines maladies, l’apoptose a été étudiée intensément par les scientifiques depuis les années 1990.
Fonction de l’apoptose
L’apoptose est une adaptation évolutive importante car elle permet aux organismes de détruire leurs propres cellules., À première vue, cela peut sembler une idée terrible. Pourquoi détruiriez-vous une partie de vous-même?
Eh bien, peut-être si cette partie de vous-même était devenue dangereuse pour les autres, comme dans le cas des cellules à ADN endommagé qui pourraient devenir cancéreuses. L’apoptose est un tueur majeur de cellules précancéreuses, et les personnes ayant des mutations qui empêchent l’apoptose de fonctionner correctement sont beaucoup plus susceptibles d’avoir un cancer.
les organismes Multicellulaires peuvent également souhaiter à perdre des cellules qui ne sont plus utiles à l’organisme. Nous allons partager quelques exemples vraiment spectaculaires de lorsque la mort cellulaire est une bonne chose ci-dessous.,
Exemples d’apoptose
Du têtard à la grenouille
Un exemple spectaculaire de ceci est trouvé dans les têtards de grenouille, qui détruisent et ré-absorbent des structures corporelles entières pendant leur transformation en grenouilles.
Les cellules des branchies, des nageoires et de la queue du têtard sont « dites” à mourir par des signaux d’apoptose à mesure que le têtard mûrit. Les matières premières de ces cellules dissemblées deviennent des matériaux de construction et de la nourriture pour leurs nouveaux membres en croissance.,
Développement du système nerveux humain
Au cours du développement précoce du système nerveux humain, un grand nombre de cellules meurent par apoptose. Pourquoi cela devrait-il en être ainsi?
La vérité est, les scientifiques ne sont pas tout à fait sûr pourquoi tant de mort cellulaire programmée se produit dans le système nerveux en développement. Certains pensent que c’est parce que la formation des connexions correctes est un processus complexe et potentiellement difficile pour les jeunes neurones; et parce que l’efficacité maximale du système nerveux est certainement dans le meilleur intérêt de l’organisme.,
les Nerfs besoin d’énormes quantités d’énergie pour fonctionner – en fait, le système nerveux consomme environ 20 à 25% des calories consommées dans le corps humain!
Les neurones doivent également trouver leur chemin vers des cibles très précises. Au début du développement, les neurones se développent à partir de « parents” de cellules souches qui se divisent furieusement et suivent des signaux chimiques pour essayer de trouver les cellules cibles correctes avec lesquelles se connecter. Des connexions doivent être formées entre le cerveau et la peau, entre le cerveau et les muscles, entre les neurones du cerveau et les cellules de la tige et du cône de la rétine, etc..,
Pour créer ce ciblage incroyablement complexe, le système nerveux en développement développe simplement beaucoup trop de cellules. Ceux qui se connectent efficacement avec les cibles correctes sont fréquemment utilisés et ils sont préservés. Mais ceux qui n’établissent pas de contact efficacement et ne sont pas utilisés fréquemment meurent par apoptose.
Il se peut que cette théorie sur les raisons pour lesquelles les neurones meurent pendant le développement soit correcte; il se peut aussi que les scientifiques fassent des découvertes importantes dont nous n’avons pas encore rêvé qui expliqueront pourquoi il y a tant d’apoptose dans le système nerveux en développement., Plus de recherche est certainement nécessaire!
Pieds de souris
Pendant le développement embryonnaire, les pieds des souris commencent comme des choses plates en forme de bêche. Au fur et à mesure du développement, les pieds se séparent en cinq orteils distincts par le processus – vous l’aurez deviné – d’apoptose! Les cellules qui relient les orteils meurent afin de créer les espaces distincts entre eux.
Voici un exemple de la façon dont la mort cellulaire programmée peut être utilisée pour façonner des structures utiles et créer des fonctionnalités utiles, en plus de se débarrasser de celles qui ne sont pas nécessaires.,
Apoptose et cancer
Une fonction principale de l’apoptose est de détruire les cellules dangereuses pour le reste de l’organisme. Une raison courante de l’apoptose est lorsqu’une cellule reconnaît que son ADN a été gravement endommagé. Dans ces cas, les dommages à l’ADN déclenchent des voies d’apoptose, garantissant que la cellule ne peut pas devenir un cancer malin.
Cependant, il est clair que ce processus échoue parfois. Tous les cas de cancer sont vraisemblablement des cas où une cellule endommagée n’a pas commis d’apoptose, mais a plutôt continué à faire plus d’elle-même.,
L’apoptose peut être incapable de se produire si les gènes essentiels requis pour elle sont parmi ceux qui sont endommagés. Cependant, certains médecins et scientifiques ont étudié l’apoptose intensément dans l’espoir qu’ils pourraient apprendre à le déclencher spécifiquement dans les cellules cancéreuses en utilisant de nouveaux médicaments ou d’autres thérapies.
Comme pour tous les médicaments conçus pour tuer les cellules cancéreuses, le défi avec les médicaments conçus pour induire l’apoptose est de s’assurer que ces médicaments n’affectent que les cellules cancéreuses. Un médicament qui provoque des cellules saines ainsi que des cellules cancéreuses à commettre la mort cellulaire programmée pourrait être très dangereux.,
L’image peut également ne pas être aussi simple que « le cancer survient lorsque l’apoptose échoue. »La recherche a suggéré que certains cancers peuvent survenir dans des populations cellulaires où l’apoptose se produit plus facilement qu’elle ne le devrait; peut-être que ces cellules ont été forcées « d’apprendre” à ignorer les signaux d’apoptose trop enthousiastes, et par la suite ne commettent pas d’apoptose même lorsqu’elles ont subi de graves dommages.,
D’autres recherches ont révélé que les cellules cancéreuses qui meurent en raison des effets des médicaments meurent souvent par apoptose – suggérant que les cancers particulièrement résistants à l’apoptose peuvent également être particulièrement résistants au traitement.
Beaucoup plus de recherche est nécessaire sur le sujet du traitement du cancer, et la compréhension des voies de l’apoptose est une avenue extrêmement prometteuse pour faire de nouvelles percées!
Voie de l’apoptose
Il existe deux grands types de voies de l’apoptose, chacune illustrant un point important sur la façon dont l’apoptose est déclenchée et pourquoi elle est utile.,
Les deux principales voies sont illustrées dans le graphique ci-dessous. Les étapes sont discutées plus en détail dans les listes suivantes:
Voie extrinsèque
Dans la voie « extrinsèque” vers l’apoptose, un signal est reçu de l’extérieur de la cellule lui demandant de commettre la mort cellulaire programmée. Cela peut se produire si la cellule n’est plus nécessaire, ou si elle est malade.,
Comme beaucoup de voies pour provoquer des changements complexes dans une cellule, la voie extrinsèque vers l’apoptose implique de nombreuses étapes, chacune pouvant être « régulée à la hausse” ou « régulée à la baisse” par l’expression génique ou par d’autres molécules:
Étape 1:
Comme la plupart des signaux entre cellules, la voie extrinsèque de l’apoptose commence par une molécule de signal se liant à un récepteur à l’extérieur de la membrane cellulaire.
Deux types courants de messagers chimiques qui déclenchent la voie extrinsèque vers l’apoptose sont le SAF et le TRAIL., Ces molécules peuvent être excrétées par les cellules voisines si une cellule est endommagée ou n’est plus nécessaire.
Les récepteurs qui se lient au SAF et au SENTIER sont appelés « FASR” pour « Récepteur du SAF” ou « TRAILR” pour « Récepteur du SENTIER. »
Comme pour la plupart des protéines réceptrices, lorsque FASR et TRAILR rencontrent leur molécule signal – parfois appelée « ligand” – ils s’y lient.
Le processus de liaison provoque des changements dans le domaine intracellulaire du récepteur.
Étape 2:
En réponse aux changements dans le domaine intracellulaire de TRAILR ou FASR, une protéine à l’intérieur de la cellule appelée FADD change également.,
Le nom de FADD est amusant ou terrifiant: il signifie protéine « Domaine de mort associé au SAF”.
Une fois que FADD a été activé par des modifications du récepteur, il interagit avec deux protéines supplémentaires, qui commencent le processus de mort cellulaire.
Étape 3:
La pro-caspase-8 et la pro-caspase-10 sont des protéines inactives jusqu’à ce qu’elles interagissent avec une DCP activée. Mais si deux de ces molécules rencontrent une DCP activée, les parties des protéines qui les maintiennent inactives sont « clivées” ou « coupées”.,
Les pro-caspases deviennent alors caspase-8 et caspase-10 – qui ont été romantiquement appelées par les scientifiques « le début de la fin” en raison de leur rôle dans le début de l’apoptose.
Les caspases-8 et -10 se dispersent à travers le cytoplasme et déclenchent des changements dans plusieurs autres molécules à travers la cellule, y compris des messagers qui commencent la dégradation de l’ADN après avoir été activés par les caspases.
Étape 4:
Une autre molécule inactive appelée BID est transformée en tBID lorsque les caspases activées se détachent de la partie de BID qui maintient la molécule inactive.,
Après la transformation de BID en tBID, tBID se déplace vers les mitochondries. tBID active les molécules BAX et BAK.
L’activation de BAX et BAK sont les premières étapes partagées par les voies extrinsèques et intrinsèques à l’apoptose.
les Étapes 1 à 4 énumérées ici sont uniques à la voie extrinsèque. Mais une fois que BAX et BAK sont activés, les étapes suivantes sont les mêmes entre les deux voies.
En tant que telles, les étapes 3 à 7 de la voie intrinsèque, énumérées ci-dessous, sont également les étapes 5 à 9 de la voie extrinsèque!,
Voie intrinsèque
Étape 1:
La voie intrinsèque vers l’apoptose est déclenchée par un stress ou des dommages à la cellule. Les types de stress et de dommages qui peuvent conduire la cellule à l’apoptose comprennent les dommages à son ADN, la privation d’oxygène et d’autres stress qui nuisent à la capacité de la cellule à fonctionner.
En réponse à ces dommages ou stress, la cellule « décide” que son existence continue pourrait être dangereuse ou coûteuse pour l’organisme dans son ensemble. Il active ensuite un ensemble de protéines appelées « protéines BH3-only »., »
Étape 2:
Les protéines BH3 seules sont une classe de protéines comprenant plusieurs protéines pro et anti-apoptose. L’apoptose peut être encouragée ou découragée, selon les protéines BH3 uniquement activées ou exprimées.
Les protéines BH3-only pro-apoptotiques activent BAX et BAK – les mêmes protéines qui sont activées par tBID après sa création par la voie extrinsèque vers l’apoptose.
Étape 3:
BAX et BAK activés provoquent une condition connue sous le nom de « MOMP. »MOMP signifie » perméabilité de la membrane externe mitochondriale., »
Le MOMP est considéré comme le” point de non-retour » de l’apoptose. Les étapes menant à MOMP peuvent être arrêtées dans leurs voies par des molécules inhibitrices, mais une fois que MOMP a été atteint, la cellule terminera le processus de mort.
Le MOMP joue son rôle clé dans l’apoptose en permettant la libération du cytochrome C dans le cytoplasme.
Étape 4:
Dans des circonstances normales, le cytochrome C joue un rôle clé dans la chaîne de transport des électrons mitochondriaux. Au cours du MOMP, cependant, le cytochrome C peut s’échapper des mitochondries et agir comme une molécule de signalisation dans le cytoplasme cellulaire.,
Le cytochrome-C dans le cytoplasme cellulaire provoque la formation de l ‘ « apoptosome” à consonance inquiétante-un complexe de protéines qui effectue la dernière étape vers le début de la dégradation cellulaire.
Étape 5:
L’apoptosome, une fois formé, transforme la pro-caspase-9 en caspase-9.
Tout comme avec l’activation des caspases-8 et -10 dans la voie extrinsèque vers l’apoptose, la caspase-9 est capable de déclencher d’autres changements dans toute la cellule.
Étape 6:
La caspase-9 remplit plusieurs fonctions pour favoriser l’apoptose. Parmi les plus importants est l’activation des caspases-3 et -7.,
Étape 7:
Une fois activées, les caspases-3 et -7 commencent la décomposition des matériaux cellulaires. La caspase – 3 condense et décompose l’ADN de la cellule.
Quand L’Apoptose Se Produit-Elle?
L’apoptose se produit lorsque l’existence d’une cellule n’est plus utile à l’organisme. Cela peut se produire pour plusieurs raisons.
Si une cellule est fortement stressée ou endommagée, elle peut commettre une apoptose pour éviter de devenir dangereuse pour l’organisme dans son ensemble. Les cellules endommagées par l’ADN, par exemple, peuvent devenir cancéreuses, il est donc préférable pour elles de commettre une apoptose avant que cela ne se produise.,
D’autres contraintes cellulaires, telles que la privation d’oxygène, peuvent également amener une cellule à « décider” qu’elle est dangereuse ou coûteuse pour l’hôte. Les cellules qui ne peuvent pas fonctionner correctement peuvent initier l’apoptose, tout comme les cellules qui ont subi des dommages à l’ADN.
Dans un troisième scénario, les cellules peuvent commettre l’apoptose parce que l’organisme n’en a pas besoin, pour son développement naturel.
Un exemple célèbre est celui du têtard, dont les branchies, les nageoires et les cellules de la queue commettent l’apoptose lorsque le têtard se métamorphose en grenouille., Ces structures sont nécessaires lorsque le têtard vit dans l’eau – mais deviennent coûteuses et nocives lorsqu’il se déplace sur la terre ferme.
Quiz
1. Lequel des éléments suivants ne vous attendez PAS à déclencher l’apoptose?
A. Dommages à l’ADN d’une cellule
B. Privation d’oxygène à long terme
C. Un organisme passant à une nouvelle étape de son cycle de vie, rendant certaines cellules obsolètes
D. Aucune des réponses ci-dessus
2., Lequel des éléments suivants pourrait se produire si une mutation rendait l’apoptose impossible?
A. Le système nerveux pourrait ne pas se développer correctement
B. Le cancer pourrait devenir beaucoup plus probable
C. Un insecte pourrait ne pas être capable de subir des métamorphoses
D. Tout ce qui précède
3. Quelle est la différence entre les voies extrinsèques et intrinsèques de l’apoptose?
A., La voie extrinsèque est déclenchée par un signal provenant de l’extérieur de la cellule, tandis que la voie intrinsèque est déclenchée par des événements à l’intérieur de la cellule.
B. La voie extrinsèque a plus d’étapes parce que le signal doit être relayé de la membrane cellulaire.
C. La voie extrinsèque active BAK et BAX, alors que la voie intrinsèque ne le fait pas.
D. A et B