I. 2.7.1.3 Les IAPs.
I.3. Signalisations cytotoxiques caspase-indépendante, émanant des récepteurs de mort.
Au delà de l’induction d’apoptose, des études ont suggéré que les stimuli apoptotiques, dont les ligands des DR, pouvaient, selon le contexte cellulaire considéré, induire d’autres types de mort présentant des caractéristiques morphologiques et biochimiques diverses (Laster et al., 1988). Ainsi, certains ligands de mort induisent la mort cellulaire, même lorsque les caspases sont inactivées par l’utilisation du zVAD-fmk, un inhibiteur à large spectre des caspases, mais également dans des cellules déficientes en caspases. Cette perte de viabilité qui a lieu malgré l’inhibition ou le déficit des caspases, a été qualifiée de mort cellulaire caspase-indépendante. Morphologiquement, elle peut présenter des caractéristiques de nature autophagique, apoptotique ou ressemblant à l’apoptose (apoptosis-like), ou nécrotique. Dans ce dernier cas, on parle alors de nécroptose ou de nécrose régulée, par opposition à la nécrose classique considérée comme un phénomène accidentel. La mort caspase-indépendante serait dépendante de la perméabilisation de la membrane externe de la mitochondrie. En effet, dans certains cas, l’expression de protéines anti-apoptotiques de la famille de Bcl-2 inhibe ce type de mort cellulaire et la résistance à la mort caspase-indépendante pourrait être liée à la persistance de mitochondries intactes (Tait et al., 2010).
L’action de stimuli apoptotiques en présence d’une inhibition des caspases peut induire l’apparition d’une forme de mort présentant des caractéristiques apoptotiques modifiées, telles qu’une condensation chromatinienne partielle, une fragmentation de l’ADN (non inter- nucléosomale) et la translocation d’AIF de la mitochondrie vers le noyau (Susin et al., 2000). Elle pourrait donc impliquer le relargage de facteurs solubles mitochondriaux dont l’action cytotoxique est caspase-indépendante, tels que AIF ou l’endonucléase G, ou encore de protéases autres que les caspases telles que les cathepsines ou les calpaïnes qui partagent des substrats communs avec les caspases.
La nécroptose peut être médiée par les récepteurs de mort TNFR1, TRAILR1, TRAILR2 et CD95 et certaines protéines initiant ce phénomène sont connues. En effet, l’initiation de la nécroptose nécessite l’intégrité et l’activité des kinases RIP1 et/ou RIP3 qui peuvent interagir fonctionnellement et physiquement. Ainsi, l’équipe de Jürg Tschopp a mis en évidence en 2000 que la stimulation de CD95 pouvait initier une mort caspase indépendante, et en particulier caspase-8 indépendante, nécessitant à la fois la présence de FADD et de RIP1 catalytiquement actif (Holler et al., 2000). Les cellules présentent alors certains changements morphologiques nécrotiques (Holler et al., 2000). La même étude a mis en évidence que RIP1 est également nécessaire pour la mort nécrotique induite par le TNF et TRAIL (Holler et al., 2000). La sérine thréonine kinase RIP3 serait nécessaire pour l’induction de mort par le TNF en présence d’inhibiteur de caspase (Zhang et al., 2009). En effet, dans des cellules sensibles à l’apoptose induite par le TNF, la présence d’inhibiteur de caspases permet un switch de la mort apoptotique dépendante de la caspase 8 vers une mort nécroptotique impliquant le recrutement de RIP3 par RIP1 pour former un complexe inducteur de nécrose, baptisé le nécrosome, constitué de RIP1 et RIP3 (He et al., 2009). La formation de ce complexe peut être inhibée par les nécrostatines, des inhibiteurs de RIP1 (He et al., 2009). La caspase- 8 est capable de cliver RIP1 et 3 et pourrait ainsi inhiber leur rôle dans la nécroptose. De façon intéressante, il a été mis en évidence que la perte des cIAPs sensibilise les cellules à la mort induite par CD95L et que cette mort ne peut être inhibée que par la présence conjointe d’inhibiteurs des caspases et de RIP1 (Geserick et al., 2009). Récemment, trois équipes en parallèle ont généré des modèles murins doubles déficients en un composant du DISC et un composant du nécrosome, soit des modèles doubles KO caspase 8 RIP3 ou FADD RIP1 (Kaiser et al., 2011 ; Oberst et al., 2011 ; Zhang et al., 2011). Ces trois études ont permis de mettre en évidence que la déficience en un des composants du nécrosome permet d’empêcher la létalité embryonnaire normalement observée chez les
animaux déficients en FADD ou en caspase 8. Ainsi, la signalisation caspase-dépendante inhibe la signalisation caspase-indépendante, prévenant les effets délétères de cette dernière au cours du développement (Figure 17).
Les mécanismes impliqués en aval du nécrosome restent peu connus. Les étapes suivantes de la nécroptose pourraient impliquer la production de ROS (espèces réactives de l’oxygéne). L’équipe de Peter Vandanabeele a montré que, in vitro, dans certains cas, l’utilisation d’inhibiteurs de caspases a un effet sensibilisateur vis-à-vis de la nécrose induite par le TNF (Vercammen et al., 1998a) et induit une mort de type nécrotique CD95-médiée (Vercammen et al., 1998b) et ces deux phénomènes sont dépendant de la production de ROS. Une équipe japonaise a également confirmé que seule l’association d’anti-oxydants et de zVAD-fmk permettait d’inhiber totalement la perte de viabilité dépendante de CD95 (Matsumura et al., 2000). In vivo, il a également été observé que l’injection de zVAD-fmk augmente l’accumulation de ROS, qui serait dépendante de la PLA2 (phospholipase A2), et la toxicité induite par le TNF (Cauwels et al., 2003). Une étude a suggéré que RIP1, TRAF2 et FADD seraient impliqués dans la production de ROS observée au cours de la nécroptose induite par le TNF (Lin, 2003). Une autre étude a mis en évidence que le TNF induit une activation de la NADPH oxydase 1 qui jouerait un rôle dans la production de ROS observée au cours de la
Figure 17 Modèles des relations fonctionnelles possibles entre le DISC et le nécrosome. A : Chez les souris normales, il existe une balance entre la nécrose et l’apoptose qui dépend notamment de la capacité de composant du DISC à cliver les composant du nécrosome. B : La déficience d’un des composants du DISC (FADD, caspase 8 ou FLIP) conduit à une nécrose non contrôlée et à une mort embryonnaire. C : La double déficience en un des trois composants du DISC et de RIP1 ou RIP3 prévient la létalité embryonnaire. Toutefois, les souris doubles déficientes en FADD et RIP1 meurent peu de temps après la naissance et les doubles déficientes en caspase 8 et RIP3 développent un syndrome lymphoprolifératif du à un défaut d’apoptose récepteur médiée (Peter, 2011).
nécroptose (Kim et al., 2007). La nécroptose met également en jeu la perméabilisation des membranes mitochondriales, lysosomales et plasmique. Il a notamment été mis en évidence que la surexpression de Bcl-2 rend les cellules résistantes à la nécroptose induite par le TNF (Thon et al., 2005). Le céramide serait également impliqué dans la nécroptose induite par TRAIL ou par le TNF (Thon et al., 2006 ; Thon et al., 2005) (cf. chapitre II.3.2.1).
Une étude a également mis en évidence l’activation de RIP1 et de JNK au cours de la mort caspase-indépendante induite par une inhibition de la caspase 8 (Yu, 2004). Les cellules présentent dans cette étude des signes d’autophagie et la mort cellulaire nécessite les gènes ATG7 et beclin 1 (Yu, 2004).