Principales voies de signalisation apoptotique

Chez les mammifères, deux voies de signalisation apoptotique ont été initialement décrites : la voie extrinsèque initiée par les récepteurs à domaine de mort, et la voie intrinsèque impliquant la mitochondrie. La figure 8 schématise ces deux voies de signalisation. Une troisième voie impliquant le stress du réticulum endoplasmique a été décrite plus récemment.

Figure 8 : Voies apoptotiques extrinsèque et intrinsèque (d’après Hotchkiss et al., 2009)

3.3.1.1. La voie extrinsèque

La voie extrinsèque, ou voie des récepteurs à domaine de mort, décrite figure 8, fait intervenir des récepteurs de la membrane plasmique appartenant à la superfamille des récepteurs au TNF. Ces récepteurs, ont la particularité de posséder dans leur portion intracytoplasmique, une région hautement conservée, appelée domaine de mort (DD pour Death Domain), nécessaire à la transmission du signal de mort (Tartaglia et al., 1993).

L’activation des récepteurs à DD par leurs ligands spécifiques (TNFR/TNF ; Fas/Fas ligand ; DR/TRAIL) permet le recrutement à la membrane de FADD (Fas Associated Death Domain) ou TRADD (TNF Receptor Associated Death Domain). FADD et TRADD sont des molécules adaptatrices possédant un DD dans leur partie C-terminale permettant leur

Endo

AIF Calcium

interaction avec le récepteur à DD, et un domaine effecteur de mort (DED por Death Effector Domain) dans leur partie N-terminale permettant leur fixation sur la procaspase 8.

Le complexe multiprotéique formé par Fas/FADD ou TNFR/TRADD et la procaspase 8 porte le nom de DISC (Death Inducing Signalling Complex). Le rapprochement des formes zymogènes de la procaspase 8 au sein du DISC permet leur activation par clivages protéolytiques et la libération des formes actives de caspase 8 dans le cytosol (Medema et al., 1997). La caspase 8 va alors, à son tour, activer par clivage protéolytique les caspases effectrices 3, 6 ou 7.

Les caspases effectrices activent la machinerie apoptotique : par exemple, la caspase 3 protéolyse ICAD (inhibitor of CAD) et libère CAD (Caspase activated DNAse) qui clive l’ADN internucléosomal et induit la condensation de la chromatine ; la protéolyse et l’activation de la gelsoline, un régulateur de l’actine, induisent les changements morphologiques nucléaires et cytoplasmiques. La protéolyse des lamines induit la destructuration du noyau. Celle des actines, fodrines, provoque la dégradation du cytosquelette, tandis que celle de la β-caténine et de la Focal Adhesion Kinase (FAK) aboutit à la perte de contact et au détachement de la cellule.

La caspase 8 peut également cliver Bid (membre pro-apoptotique de la famille Bcl2) (Li et al., 1998). Bid activé migre à la mitochondrie où, en s’associant avec Bax (membre pro- apoptotique de la famille Bcl2), il active la voie intrinsèque mitochondriale décrite dans le prochain paragraphe (Yin, 2000).

3.3.1.2. La voie intrinsèque mitochondriale

La voie intrinsèque, décrite dans la figure 8, est associée à des changements de perméabilité des membranes mitochondriales interne et externe. Cette perméabilisation est contrôlée par des protéines de la famille Bcl-2 qui peuvent être pro-apoptotiques (Bax ou Bak) ou anti-apoptotiques (Bcl-2 ou Bcl-xl) (Adams and Cory, 2001).

Sous l’influence de différents stimuli intracellulaires (lésions de l’ADN, stress oxydant, choc thermique ou osmotique, lipides oxydés, calcium), Bax et Bak s’oligomérisent, s’insèrent à la membrane de la mitochondrie pour former un canal, le pore de perméabilité transitoire (PTP). L’ouverture du PTP conduit à la libération dans le cytoplasme de protéines mitochondriales comme le cytochrome c, SMAC/diablo (Second Mitochondria Derived Activator of Caspase/Direct Inhibitor of Apoptosis Binding protein with LOw pI), AIF

(Apoptosis Inducing Factor), et l’endonucléase G, qui vont activer des voies apoptotiques dépendantes ou indépendantes des caspases (Kroemer and Reed, 2000).

Le cytochrome c libéré va s’associer avec la protéine Apaf-1 (apoptotic protéase activating factor 1) et la procaspase 9 pour former un complexe protéique appelé apoptosome au sein duquel la procaspase 9 va être activée par clivage protéolytique. La caspase 9 va ensuite cliver et activer la caspase effectrice 3 à l’origine des dommages cellulaires conduisant à la mort (Riedl and Shi, 2004).

La protéine AIF et l’endonucléase G sont des facteurs pro-apoptotiques relargués par la mitochondrie et qui vont induire dans le noyau cellulaire des dommages (condensation chromatinienne et fragmentation de l’ADN) conduisant à l’apoptose des cellules indépendamment des caspases (Lu et al., 2003).

3.3.1.3. La voie du réticulum endoplasmique

Le reticulum endoplasmique permet la synthèse des protéines qui seront secrétées. Cet organelle possède de multiples protéines chaperonnes qui participent au repliement des protéines, et qui s’assurent de la bonne conformation des protéines néosynthétisées. Lorsque la capacité de repliement des protéines du reticulum endoplasmique est altérée, il s’ensuit un stress du reticulum endoplasmique pour lequel une réponse adaptative hautement conservée est mise en place, l’UPR (Unfolding Protein Response) (Orrenius et al., 2003). L’UPR est induite par l’activation synergique de trois protéines : PERK (PKR like Endoplasmic Reticulum Kinase), ATF6 (Activating Transcription Factor 6) et IRE1 (Inositol Requiring 1). L’UPR, suite à l’induction de facteurs de transcription (eIF, ATF6, ATF4, IRE1/XBP1), conduit d’une part à un arrêt de la synthèse protéique normale, et d’autre part, à une augmentation de la transcription des protéines chaperonnes du réticulum endoplasmique (BIP/Grp78, Grp94, ORP150), afin de permettre à la cellules de corriger les altérations du processus de synthèse protéique (Patil and Walter, 2001). Cependant, si les atteintes sont trop importantes et que l’homéostasie ne peut être rétablie, l’UPR peut entraîner la mort cellulaire par apoptose.

L’induction de l’apoptose suite à un stress prolongé du reticulum endoplasmique passerait par différents mécanismes complexes impliquant une dérégulation calcique, l’activation de protéases, de kinases, de facteurs de transcription et de protéines appartenant à la famille Bcl-2 ainsi que leurs régulateurs (Xu et al., 2005). IRE1 peut s’associer avec TRAF2 (TNF-Receptor Associated Factor) qui en se liant sur le domaine cytoplasmique du

récepteur du TNF va activer la voie proapoptotique des JNK kinases (Urano et al., 2000). De plus, l’UPR induit l’expression du facteur de transcription CHOP (CCAAT/enhancer binding protein Homologous Protein) qui régule négativement l’expression de la protéine antiapoptotique Bcl2 (McCullough et al., 2001).