L’ aut ophagie

Le terme autophagie, est un ensemble de mécanismes cataboliques aboutissant à la dégradation de constituants cellulaires, organites et macromolécules, par le lysosome. Les produits de dégradation formés sont recyclés pour la synthèse de nouvelles protéinesetpourlaproduction d’énergienécessaire à la cellule. (Li et al., 2012).

Le rôle de l’autophagie dans la survie et la mort cellulaire est un sujet complexe et très controversé. Il est bien établi que l’autophagie constitue un mécanisme adaptatif aux stress environnementaux grâce à son activité de recyclage des constituants cellulaires permettant de répondre aux besoins bioénergétiques et de maintenir le métabolisme essentiel à la survie des cellules. L’autophagiepourraitagircommeun mécanisme de mort cellulaire qui dépend de l’espèce,du typecellulaireetdelanaturedu stimulus.Son mécanismeestcependantmalconnu et différentes hypothèses ont été avancées.

Lepremiermécanismereposesurlefaitqu’un excèsd’autophagie,provoquéparun stress prolongé,peutconduireàun déséquilibreentrelastimulation del’autophagieet la capacité des cellules à dégrader complètement les constituants cellulaires, ce qui empêche la bonne restitution des composants essentiels aux cellules.

La seconde hypothèse est fondée sur les cibles du processus autophagique. L’autophagie pourrait digérer des organites vitaux ou des protéines essentielles à la viabilité cellulaire.

Le troisième mécanisme serait lié àun excèsd’autophagiequiélimineraitune trop grande quantité de cytoplasme et entrainerait alors une mort cellulaire atrophique par autodigestion (Periyasamy-Thandavan et al., 2009). L’autophagie peut être suractivée et une dégradation non spécifique de grande quantité de constituants cytoplasmiques entraine la mort cellulaire (Pattingre et

al., 2005)

4-1 Lesdifférentesétapesdel’autophagie 4-1-1 Phased’initiation

Lorsdel’étapeinitialedu processusd’autophagie,lescomposantsdu cytoplasme, incluant protéines et organites intracellulaires, sont enveloppés par une membrane, appelée phagophore.L’origineexactedecettemembraneisoléen’estpas encore totalement identifiée.

mais cette membrane peut aussi provenir de la membrane externe mitochondriale ou de la membrane plasmique (Tooze & Yoshimori, 2010).

L’initiation del’autophagiefaitintervenirdenombreux acteursrassemblésen trois complexesquiinteragissententre eux.Toutd’abord,lecomplexemTORC1 (MechanisticTargetOf Rapamycin Complex 1), constitué de la protéine kinase RPTOR (Regulatory associated protein of mTOR), mLST8 (mammalian Lethal with SEC13 Protein 8), Deptor (DEP domain-containing mTOR-interacting protein) et PRAS40 (Proline-rich Akt Substrate of 40 kDa), interagit avec le complexe ULK (UNC-51-like Kinase) composé des protéines ULK1/2, Atg13, FIP200 (FAK (Focal adhesion kinase) family Interacting Protein of 200 kD et Atg101. mTORC1 possède une activité kinase et inhibe parphosphorylation les protéines ULK1/2 et Atg13. A l’inverse, lorsque mTORC1 est inhibé, par une carence en acides aminés par exemple, il se dissocie du complexe ULK. (Lünemann & Münz. 2009)

La protéine ULK1/2 devient alors active et peut phosphoryler la protéine Ambra1, un des composants du complexe PI3K de classe III. Ce dernier est formé, en plus de Ambra1, de Beclin-1, de Atg14 (aussi appelé Atg14L ou Barkor), de Vps15 et de Vps34 (Vacuolar protein sorting 15 et 34), une PI3K de classe III. La formation de ce complexe est indispensable àl’activation de Vps34 qui permet la production de phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P) et à l’initiation de l’autophagie(Kroemeret al., 2010, Mizushima et al., 2011). PI3P est une molécule lipidique

importante dans la formation des autophagosomes car elle contrôle leur biogenèse et leur maturation en recrutantlesprotéinesnécessairesàl’élongation du phagophore(Burman & Ktistakis, 2010).

4-1-2- Phased’élongation

Une fois l’autophagie initiée, le phagophore s’allonge pour aboutir à la formation d’une vésicule à double membrane, appelée autophagosome, contenant des macromolécules et des organites endommagés (fig. 18)

4-1-3- Maturation et fusion

Une fois formés dans le cytoplasme, les autophagosomes doivent rejoindre les lysosomes avec lesquels ils vont fusionner. Les autophagosomes se déplacent le long des microtubules, de façon bidirectionnelle, vers le centre organisateur des microtubules (MicroTubule-Organizing Center (mTOC)), une zone riche en lysosomes (Jahreiss et al., 2008). Ce transport vers le mTOC nécessite l’intervention deprotéinesmotricesappeléesdynéines(Kimuraet al., 2008). La dépolymérisation des

microtubules ou l’inhibition du transport dépendant de la dynéine peut donc altérer le processus autophagique.

Les autophagosomes fusionnent d’abord avec les endosomes précoces puis tardifs pour formerdesamphisomes,nécessitantl’intervention desprotéinesdelamachinerieESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) (Rusten & Stenmark, 2009), puis avec les lysosomes, grâce notamment aux protéines de la famille SNAREs (Soluble N-ethylmaleimide sensitive factor Attachment protein REceptor), pour former les autolysosomes (Stroupe, 2011) (fig. 18).

Figure 18: Représentation schématique des étapes de la formation du phagosomes

4-1-4- Dégradation lysosomale

Les enzymes lysosomales, dont les hydrolases, situées à la surface interne des lysosomes dégradent le matériel séquestré puis la membrane des autolysosomes ce qui permet la libération, dans le cytosol, d’acides aminés qui seront recyclés pour la synthèse de macromolécules et la production d’énergie.