La mort cellulaire

Nous avons précédemment traité de la réparation des dommages induits par les UV et de la possibilité qu’ils ne soient pas réparés. Malgré les mécanismes de défenses existants, il peut arriver que les dommages soient localisés dans une région d’ADN récalcitrante à la réparation (Rochette and Brash, 2010, Han et al., 2016) ou que la quantité de dommages soit en excédant et qu’ils ne soient pas tous adéquatement signalés et réparés (Plesca et al., 2008). Ainsi, afin d’éviter une instabilité génomique, il existe un programme de protection pour contrecarrer les effets nuisibles dans la cellule. En effet, rappelons que la cause principale des cancers de peau est l’accumulation de CPD convertis en mutations (Brash, 2015, Jans et al., 2005). En conséquence, la cellule a mis en place des mécanismes de mort cellulaire. Il existe un grand nombre de types de mort cellulaire, mais les 2 plus connus suite à une irradiation aux UV sont l’apoptose et la nécrose que nous allons présenter ci-dessous.

1.4.3.1 L’apoptose

L’apoptose est une mort cellulaire programmée, c’est-à-dire que les cellules programment leur propre mort cellulaire afin de favoriser la survie de l’organisme en prévenant l’apparition des mutations et des aberrations chromosomiques tout en permettant la pérennité du tissu. Lorsque les dommages sont trop conséquents ou jugés dangereux par la cellule, elle les signale afin de s’auto-éliminer en programmant sa propre mort. Ce suicide cellulaire est strictement régulé par des protéines ayant un rôle bien distinct. Il existe 3 voies décrites dans la littérature : (1) La voie extrinsèque, (2) la voie intrinsèque et (3) la voie des granzymes. Ces voies peuvent être classifiées en 2 catégories : la voie caspase dépendante, comprenant (i) la voie extrinsèque et (ii) la voie intrinsèque; et (2) la voie caspase indépendante, comprenant la voie des granzymes (Broker et al., 2005, Galluzzi et al., 2012) (Fig. 1.9).

1.4.3.1.1 Les voies caspases dépendantes

La voie caspase dépendante fait appel à des protéases, appelées les caspases, qui permettent de dégrader leurs substrats. Avant d’être activées, les caspases sont sous la forme de précurseurs inactifs, les pro-caspases. Une fois activées, les caspases initiatrices permettent l’initiation séquentielle des caspases effectrices par le biais d’une cascade protéolytique. Cette voie peut être activée soit par la voie mitochondriale (ou voie intrinsèque), soit par la voie des récepteurs (voie extrinsèque) (Galluzzi et al., 2012). La voie extrinsèque sera principalement provoquée par un signal externe à la cellule, comme une réponse immunitaire. Elle fait appel à des récepteurs transmembranaires de surface cellulaire comme le facteur de nécrose tumorale (TNF pour tumor necrosis

factor) et Fas. Les membres de la famille TNF possèdent un domaine de mort « death domain » jouant un rôle critique dans la transmission du signal de la surface cellulaire à

la cellule elle-même (Ashkenazi and Dixit, 1998). Une fois activés, les récepteurs permettent l’activation de la mort cellulaire par leur liaison à des ligands (Peter and Krammer, 1998, Ashkenazi and Dixit, 1998). Ce sont ces ligands qui activeront les caspases et induiront la voie des caspases (Fig. 1.9).

Figure 1.9 Représentation simplifiée des différentes voies apoptotiques et leur principaux acteurs impliqués

La voie intrinsèque caspase-dépendante s’accomplit par le biais des mitochondries et est gouvernée par la famille de protéines Bcl-2 (Cory and Adams, 2002). Certains membres de cette famille sont pro-apoptotiques, comme Bax, qui, une fois activée, favorise l’apoptose par le relargage du cytochrome c présent dans les membranes mitochondriales. Le cytochrome c joue un rôle essentiel puisqu’il agit en tant que cofacteur afin d’initier la cascade de la voie caspase (Chen et al., 2000, Liu et al., 1996) (Fig. 1.9). La régulation de Bcl-2 et Bax se fait via p53 (Miyashita et al., 1994). Une bonne régulation de la famille Bcl-2 est nécessaire pour un équilibre pro et anti-apoptotique. Généralement, cet équilibre sera débalancé par des agressions externes (Knezevic et al., 2007).

1.4.3.1.2 La voie intrinsèque caspase-indépendante

La voie indépendante des caspases est une voie plus controversée et moins connue que les voies caspase-dépendantes. Elle a été décrite pour la première à la fin des années 1990 lorsqu’une équipe de chercheurs a démontré que les cellules continuaient à mourir de la même manière que les cellules apoptotiques alors que l’activité des caspases était inhibée (Broker et al., 2005, Borner and Monney, 1999). Cette voie permet le relargage des protéines de l’espace inter-membranaires des mitochondries et l’inhibition de la chaine respiratoire en l’absence de caspase, en utilisant des voies alternatives (Galluzzi et al., 2012).

1.4.3.1.3 L’apoptose induite par les UV

Dans une cellule saine, il existe un bon équilibre homéostatique entre les protéines pro et anti-apoptotiques. Cependant, lorsque la cellule subit un préjudice, l’activation de l’apoptose est nécessaire pour le bon maintien cellulaire. L’apoptose est activée par différents stress génotoxiques, dont les UV font partie (Mazumder et al., 2008, Dunkern et al., 2001). Cette voie est généralement activée lorsque les cellules sont déficientes du mécanisme de réparation ou que les dommages sont considérés comme mutagènes (Dunkern et al., 2001, Plesca et al., 2008). La voie induite par les UV est généralement la voie intrinsèque et extrinsèque caspase dépendante, qui sont les 2 voies faisant appel à p53.

De la même manière que pour le cycle cellulaire, l’apoptose sera initiée par l’activation de points de contrôle dans la cellule, ATM, ATR, chk1 et chk2. Ces points de contrôle permettent l’arrêt du cycle cellulaire (voir section 1.4.2), mais peuvent également avoir un effet sur l’apoptose. En effet, ils sont responsables de la phosphorylation de p53, qui régule son activation (Levine, 1997). La protéine p53 est aussi contrôlée par MDM2, un proto-oncogène possédant une activité ubiquitine ligase qui régule négativement p53 par liaison à son extrémité N-terminale de manière à prévenir l’interaction avec d’autres facteurs de transcription (Levine, 1997). Néanmoins, la séquestration de p53 est régulée par ATR, qui peut phosphoryler MDM2, permettant ainsi à p53, une fois phosphorylée, d’agir sur les protéines pro-apoptotiques (Shinozaki et al., 2003). Il a été démontré que p53 permet l’activation transcriptionnelle de nombreuses protéines pro-apoptotiques comme Bax, Bid, Bak, PUMA et il lie directement les protéines pro-apoptotiques au niveau mitochondrial (Chipuk et al., 2004, Vousden and Lu, 2002, Mihara et al., 2003, Knezevic et al., 2007).

Il se peut que les dommages à l’ADN puissent activer une voie apoptotique p53- indépendante, qui arrive dans les cas rares où p53 est muté (Nowsheen and Yang, 2012). À ce moment-là, ce sont des protéines homologues à p53 (p73 et p63) qui prendront le relais. Les senseurs sont les mêmes que pour la voie p53-dépendante bien que certains facteurs soient différents. C’est le cas de NF-κB, qui permet l’activation du ligand Fas, favorisant l’apoptose (Ryan et al., 2000). Bien qu’importante, cette voie est sous représentée dans les cellules normales.

L’apoptose est un facteur décisif dans la réponse au dommage puisqu’une survie cellulaire peut conduire au développement des cancers (Igney and Krammer, 2002). Ainsi, un dysfonctionnement dans ce mécanisme est néfaste pour la survie de l’organisme.

1.4.3.2 La nécrose

La nécrose est considérée comme une alternative à l’apoptose. Elle est modulable par des facteurs de survie cellulaire. Sa caractéristique est la perte de l’intégrité membranaire et le déversement de son contenu, ce qui déclenche une réponse immunitaire (Borges et al., 2008). Contrairement à l’apoptose qui est programmée, la nécrose à la possibilité d’être soit incontrôlée, soit programmée (Proskuryakov et al., 2003).

1.4.3.2 La nécrose induite en réponse aux dommages

Au même titre que l’apoptose, la nécrose est un processus qui peut être induit suite à une surcharge en dommages dans l’ADN (Borges et al., 2008). Plus particulièrement, la production de ROS et l’activation de poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) sont des facteurs permettant l’activation de la voie nécrotique en réponse aux dommages (Proskuryakov et al., 2003, Festjens et al., 2006). Bien que certaines études démontrent l’activation de la nécrose après une irradiation aux UV, la nécrose est faiblement représentée suite aux dommages induits par les UV (Artiukhov et al., 2014, Caricchio et al., 2003).