Les voies de signalisation de l’apoptose

A ce jour, deux grandes voies à l'origine de l'activation des caspases et des membres de la famille BCL-2 ont été décrites: la voie de la mitochondrie ou voie intrinsèque et la voie des récepteurs de mort ou voie extrinsèque (Figure 15).

Figure 15: Les deux grandes voies apoptotiques.

Deux voies alternatives conduisent à la mort cellulaire par apoptose. La voie extrinsèque passant par les récepteurs de mort, et la voie intrinsèque mettant en jeu le relargage de facteurs pro-apoptotiques par la mitochondrie. L’activation de l’une ou de l’autre des voies conduit à l’activation d’une voie effectrice commune. Les deux grandes voies sont connectées par l’intermédiaire d’un membre proapoptotique de la famille Bcl2 : BID.

a) La voie mitochondriale intrinsèque

Cette voie est activée en réponse à divers stimuli intra- et extracellulaires comme la privation de facteurs de croissance, un stress osmotique, hypoxique ou génotoxique (Hengartner, 2000; Kaufmann and Vaux, 2003). Cette voie se caractérise par la libération de facteurs apoptotiques à partir de la mitochondrie. Elle est dépendante des protéines de la famille BCL-2 et implique la libération du cytochrome c de la mitochondrie dans le milieu cytoplasmique. Le cytochrome c forme alors un complexe multiprotéique avec la molécule adaptatrice APAF-1 et la pro-caspase-9 en présence d'ATP. Ce complexe est dénommé apoptosome (Adrain and Martin, 2001). La pro-caspase-9, activée lors de son recrutement au niveau de l'apoptosome, active à son tour les caspases effectrices (Figure 15). Deux autres protéines pro-apoptotiques jouant un rôle dans la condensation de la chromatine et la fragmentation de l'ADN, sont également libérées par la mitochondrie: le facteur AIF (Apoptosis Inducing Factor) et l'endonucléase G (Endo G) (Li, et al., 2001; Susin, et al., 1999). L'activité des caspases effectrices activées en réponse à la libération du cytochrome c est modulée par la présence des protéines IAPs, SMAC/DIABLO et OMI/HTRA2.

b) La voie des récepteurs de mort ou voie extrinsèque

L’autre voie majeure d’initiation de l’apoptose, très largement impliquée dans la réponse cellulaire immune (Ashkenazi and Dixit, 1998), mais également activée en réponse aux stress génotoxiques (Debatin and Krammer, 2004; Micheau, et al., 1999a; Micheau, et al., 1999b) est celle des récepteurs de mort ou voie extrinsèque. Ces récepteurs membranaires appartiennent à la superfamille des récepteurs du TNF (Tumor Necrosis Factor) dont les membres présentent un domaine extracellulaire similaire, riche en cystéines (Figure 16). Les récepteurs de mort exprimés à la surface de la cellule sous forme d’homotrimère renferment également dans leur région cytoplasmique un domaine d’interaction protéine-protéine nommé domaine de mort (DD) qui permet le recrutement d’autres protéines et la propagation du signal de mort induit par la stimulation de ses récepteurs (Ashkenazi and Dixit, 1999; Bodmer, et al., 2000; Peter and Krammer, 2003). On décompte actuellement huit membres incluant FAS (aussi dénommé CD95, APO-1, DR2) activé par son ligand FASL, le récepteur TNF-R1 qui lie le TNF α et la lymphotoxine α, et les récepteurs du ligand TRAIL (TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand), TRAILR1 (aussi connu comme DR4) et TRAILR2 (également dénommé DR5).

Figure 16: Récepteurs de mort et leurs ligands.

Ce sont des récepteurs membranaires qui contiennent un domaine extracellulaire renfermant deux à quatre sous-domaines riches en cystéine, un domaine transmembranaire et une séquence cytoplasmique qui comporte un domaine de mort (DD) permettant leur interaction avec les protéines adaptatrices FADD ou TRADD.

TNF: Tumor Necrosis Factor Fas L: Fas ligand

TNFR 1: Tumor Necrosis Factor Receptor 1

TRADD

c-FLIP

TRADD

L’activation de ces récepteurs par leur ligand respectif conduit à l’induction de l’apoptose. La fixation du ligand induit une oligomérisation des récepteurs, un changement de leur conformation et le recrutement par les domaines DD de la protéine adaptatrice FADD (Fas-Associated Death Domain protein). Cette protéine possède en N-terminal, un autre domaine d’interaction protéine-protéine appelé domaine effecteur de mort (DED) qui stimule le recrutement des caspases initiatrices -8 ou -10. Ce complexe, incluant le ligand, son récepteur, FADD et la caspase-8/10 correspond au complexe du DISC (Death Inducing Signaling Complex). Le recrutement de la caspase 8 (ou caspase-10) et sa forte concentration locale semble être à l’origine de son autoclivage et de son activation. La caspase-8 (ou caspase-10) ainsi activée initie alors la cascade des caspases effectrices en aval, soit directement, soit par l’intermédiaire d’une boucle d’amplification qui aboutit à la libération du cytochrome c de la mitochondrie en réponse à l’activation de BID clivé par la caspase-8 (Li, et al., 1998; Luo, et al., 1998; Scaffidi, et al., 1998). Il existe donc un lien étroit entre la voie extrinsèque et intrinsèque (Figure 15). Plus tardivement, les récepteurs activés forment des agrégats multimériques au niveau de domaines riches en lipides (« radeaux lipidiques ») qui seront internalisés (Algeciras-Schimnich and Peter, 2003).

Cette voie pro-apoptotique des récepteurs de mort est modulée par les isoformes anti- apoptotiques c-FLIPLong et c-FLIPCourt issues d'un épissage alternatif qui agissent au niveau du DISC en

empêchant le recrutement de la caspase-8. Il a été proposé, par homologie au mode d’action de v-FLIP, que les deux isoformes agissent en tant qu’inhibiteurs compétitifs et empêchent le recrutement de la caspase-8 au niveau du DISC et par la même son activation (Rasper, et al., 1998) (Figure 16). Ainsi, un rapport élevé c- FLIPCourt/caspase-8 inhiberait l’activation de la caspase-8 et l’initiation de la cascade

apoptotique (Krueger, et al., 2001; Schmitz, et al., 2004). Concernant c- FLIPLong, le mécanisme semble

plus complexe. Un ratio élevé c- FLIPL/caspase-8 exerce aussi une activité anti-apoptotique (Chang, et

al., 2002). Cependant, il a été montré que c- FLIPL recruté au niveau du DISC pouvait être clivé en une

sous-unité p43 restant complexée au DISC et en une sous-unité dissociée. Il a ainsi été suggéré que le complexe c- FLIPL/caspase-8 pourrait induire un clivage partiel de la caspase-8 et une activité

protéasique de l’hétérodimère affectant des substrats situés à proximité (Chang, et al., 2002; Micheau, et al., 2002).

Le mécanisme de la modulation de la mort cellulaire par c-FLIP n’est pas encore complètement élucidé à ce jour, et les facteurs impliqués dans la régulation de l’épissage alternatif des isoformes c- FLIP ne sont pas connus.