Pathologie Cellulaire

1
Pathologie Cellulaire

• Fred T Bosman et Ivan Stamenkovic
• Inst.Universitaire de Pathologie
• http//www.hospvd.ch/public/chuv/ipa/home_etu.htm

2
Ressources Générale -Pathologic Basis of
Disease Cotran, Kumar, Collins, 6th edition
chapters 1 and 2, pp 1-49. Spécifiques sur
lapoptose -Ashkenazi A and Dixit V. Death
receptors Signaling and modulation. Science
2811305-1308, 1998. -Green DR and Reed JC.
Mitochondria and apoptosis. Science
2811309- 1312, 1998. -Thornberry NA and
Lazebnik Y. Caspasesenemies within. Science
281 1312-1316, 1998. -Evan G and Littlewood T.
A matter of life and cell death. Science
281 1317-1322, 1998. Adams JM and Cory S. The
Bcl-2 protein familyarbiters of cell
sirvival. Science 2811322-1326.
3
Réponse Cellulaire aux stimuli nocifs
-Lésions cellulaires aigües -Lésions
réversibles -Mort cellulaire -Nécrose -Apopto
se -Altérations cellulaires lors de lésions
chroniques -Adaptation cellulaire -Atrophie,
hypertrophie, hyperplasie, métaplasie -Accumulati
ons intracellulaires -Calcifications
4
Endommagement de la cellule

• dysfonctionnement cellulaire dysfonctionnement
  des organes maladie
• concept développé au 19e siècle par Rudolph
  Virchow, le fondateur de la pathologie moderne

5
Pathologie cellulaire visages multiples de la
maladie
Etiologie (cause)
Pathogénie (mécanismes physiopathologiques)
Anatomopathologie (manifestations morphologiques)
Manifestations cliniques
Aspects psycho-sociaux
6
Pathologie cellulaire les étiologies

• vasculaires (trombose, athérosclérose)
• infectieuses (bactéries, virus, champignons,
  parasites)
• médicamenteuses/toxiques
• inflammatoires/idiopathiques
• congénitales (developpement, génétiques)

• autoimmunité (arthrite rhumatoïde, lupus
  érythémateux)
• traumatismes
• endocrines, métaboliques
• nourriture (hypovitaminose)
• autres (psycho-sociales)

7
Définitions

• Pathogénie
• évolution de la réponse à un endommagement
  cellulaire provoqué par nimporte quelle
  étiologie, menant à des manifestations cliniques
  de la maladie (symptômes)
• parfois la pathogénie ou létiologie est
  inconnue, dans ce cas on parle dune maladie
  idiopathique
• Pathognomie

parfois les manifestations cliniques (symptômes)
ou la morphologie (anatomopathologie) sont
tellement caractéristiques quun diagnostic peut
être posé avec certitude on parle alors de
pathognomie
8
Causes de l endommagement cellulaire

• hypoxie/radicaux libres
• agents physiques (froid, chaleur, irradiations,
  traumatismes)
• produits chimiques - médicaments
• agents infectieux
• réactions immunologiques
• altérations génétiques
• alimentation

9
Principes de la pathologie cellulaireLeffet

• dépend de létiologie, de la durée et de la
  sévérité du facteur étiologique
• dépend de la cellule, de son activité et de sa
  capacité dadaptation
• se cible plutôt sur les membranes cellulaires,
  les mitochondries, le réticulum endoplasmique et
  le génôme
• passe dune cellule à lautre (cascade)
• ne se manifeste morphologiquement quaprès un
  endommagement (biochimique, moléculaire) critique

10
Les systèmes intracellulaires les plus
vulnerables

• -respiration aerobe
• -synthèse protéique
• -maintien de lintegrité membranaire
• -preservation de lintegrité de lappareil
  génétique

11
Les mécanismes biochimiques

• manque dATP
• libération des radicaux libres doxygène
• perte de lhoméostase intracellulaire de calcium
• lésions membranaires
• endommagement des mitochondries

12
Séquence des événements dans les lésions
ischémiques
Lésions réversibles Lésions irréversibles
perte de phospholipides alterations
du cytosquelette radicaux libres dégradation
des lipides
ischémie
Lésions Membra- naires
Gonflement cellulaire Perte de villosités Gonfleme
nt RE Myéline blebs
Influx Ca2 H20, Na Efflux K
Mitochondries phosphorylation oxidative
Enzymes (CK, LDH)
Influx Ca2
Na Pump
glycolyse
Ca2 mitoch.
ATP
pH
relâchement et activation intracellulaires denzy
mes lysosomiales
glycogène
Basophilie RNP Altérations nucléaires
détachement ribosomes
synthèse protéique
dépots lipides
13
Méchanismes des lésions membranaires dans
lischémie
Ischémie
O2
ATP
Reperfusion
Ca2 cytosol
endothelium leukocytes cellules du parenchyme
phospholipase protease
activation activation
O2-, H2O2, OH
phospholipid degradation
phospholipid reacylation/synthesis
Lésions du cytosquelette
Peroxidation lipides
perte des phopholipides
produits de dégradation lipidiques
Perte de a.a. intracellulaires
LESIONS DE LA MEMBRANE CELLULAIRE
14
Lagression des cellules par les radicaux libres
de loxygène

• Lanion superoxide (O2-) est principalement
  généré par le système cytochrome P450 qui
  métabolise des produits chimiques toxiques, et
  par le système de lNADPH oxidase membranaire. Il
  est éliminé par la dismutase superoxide.
• la péroxide hydrogénique (H2O2) est captée par
  la catalase ou la glutathione péroxidase.
• le radical hydroxyl (.OH) initie la peroxidation
  des lipides et lendommagement de lADN
• Les mécanismes de génèse de radicaux libres dans
  les cellules comprennent
• - labsorption de lénergie ionisante
• - le métabolisme enzymatique de médicaments ou
  agents chimiques
• - les réactions redox qui ont lieu lors de
  processus métaboliques normaux
• - la genèse de loxide nitrique
• Les mécanismes de défense cellulaires contres
  les radicaux libres incluent
• - les antioxidants
• - les protéines de transport des métaux de
  transition
• - des systèmes enzymatiques catalase
  superoxide dismutases glutathione
• peroxidase.

15
Formation et élimination de radicaux libres
O2
ER
M
Enzymes de la chaine respiratoire Enzymes du
cytosol Oxidase
N
O2-
P
Fe2
Fe3
Fenton reaction
P-450 oxidase
SOD
O2-
H2O2
OH.OH-
H2O
2GSH
NADPH oxidase
Glutathione peroxidase
Glutathione reductase
catalase
H2O
H2O
GSSG
peroxidation lipidique altérations
protéiques altérations du DNA
cellule endommagée
16
Lirradiation tue les cellules par

• la radiolyse de leau
• H2O ? .H .OH
• les radicaux attaquent les membranes
  (peroxydation) et l ADN
• - cela empêche la réplication ou déclenche
  lapoptose
• - des cellules non-prolifératives sont tuées par
  irradiation à très haute dose

17
Les produits chimiques toxiques tuent les
cellules par

• Biotransformation
• le sytème Cytochrome P450 (une oxidase à fonction
  mixte) dans le foie convertit les toxines tels
  que le CCl4 et lacétaminophène en produits
  intermédiaires nettement plus toxiques, ou génère
  des radicaux libres intermédiaires. Le résultat
  final est la péroxidation des lipides et
  lendommagement sévère des membranes

18
CCL4 CCL3 Radicaux lipidiques Peroxidation
lipidique
SER Ac.gras polyenoiques microsomaux
O2
Lésions du RER
Produits de peroxidation des lipides
Lésions de la mb cellulaire
détachement des polysomes
perméabilité
gonflement cellulaire
synthèse des apoprotéines
Influx massif de Ca 2
Inactivation des mitochondries et enzymes
cellulaires et dénaturation des protéines
19
(No Transcript)
20
Endommagement réversible

• gonflement hydropique (tuméfaction trouble)
• ondulations de la membrane cellulaire (blebs)
• dissociation des ribosomes
• gonflement des mitochondries
• aggregation du nucleole

21
Gonflement hydropique/tuméfaction trouble
22
Les ribosomes libres
23
Endommagement réversible/irréversible

• lendommagement cellulaire est un conti-nuum et
  il nest pas possible de déterminer à quel moment
  il devient irréversible. Néanmoins, des
  manifestations microsco-piques optiques et
  électroniques accom-pagnent lendommagement. Une
  fois le stade irréversible atteint, la
  cellule/tissu montre une nécrose de coagulation,
  qui est la manifestation microscopique de la mort
  cellulaire.

24
Adaptation Réactions morphologiques de la
cellule au stress persistant

• l endommagement irréversible mène à la mort de
  la cellule. Le stress persistant (sous-létal)
  mène à des adaptations cellulaires
  manifestations morphologiques en grande partie
  réversibles, si on enlève le facteur étiologique

25
Atrophie

• Latrophie est le pendant de lhypertrophie. Les
  cellules individuelles diminuent de taille,
  perdent parfois leur fonction car elles ne sont
  plus utilisées
• Les causes en sont la dénervation ou
  linterruption des signaux trophiques, lischémie
  ou lendommagement chronique

26
Latrophie microscopie
27
Atrophie musculaire
28
Lhypertrophie

• Lhypertrophie est une augmentation de la taille
  des cellules individuelles en réponse à un
  stimulus chronique ou à un endomma-gement
  persistant. Le volume de lorgane et son niveau
  de fonctionnement sont augmentés. Un bon exemple
  est la musculature dun sportif de compétition

29
Lhypertrophie macroscopie
h
n
30
Lhypertrophie microscopie
31
Lhyperplasie

• Dans le cas dune hyperplasie, lorgane est
  plus/trop grand à cause dune augmentation du
  nombre des cellules individuelles en réponse à
  une stimulation ou à un endommagement persistant.
  Elle est parfois combinée avec une hypertrophie.
  Lorgane est plus actif. Un exemple classique est
  le sein pendant la grossesse stimulé par les
  oestrogènes

32
Sein normal
33
Sein lactifère
34
La métaplasie

• Dans le cas dune métaplasie, la différentiation
  dune muqueuse change, par exemple de cilié
  non-stratifié à pavimenteux épidermoïde, à cause
  dun endommagement chronique. Ceci se voit
  souvent dans les voies aériennes chez les fumeurs
  ou dans le col utérin

35
Métaplasie
g
g
oe
Métaplasie gastrique de lsophage lépithelium
de type gastrique (à gauche) remplace
lepithelium de leosophage (à droite)
36
La dysplasie

• Dans le cas dune dysplasie, lactivité
  proliférative dun épithélium est augmentée, la
  différentiation est perturbée et la morphologie
  est anormale gros noyaux, anomalies
  architecturales. La dysplasie est une condition
  pré-cancéreuse

37
Le col utérin normal
38
Dyslasie du col utérin
Larchitecture ordonnée de lépithélium à gauche
se trans- forme et devient désordonnée à droite
(flèches). Une dysplasie peut progresser vers le
cancer.
39
Les accumulations intracellulaires

• Catégories de substances accumulées
• -Composantes cellulaires normales
• -Matières grasses
  -Triglycerides, cholestérol,
  phospholipides -Glycogène
• -Substances cellulaires anormales
• -Pigments endogènes
• -hemosidérine
• -lipofuscine
• -mélanine
• -hyalin
• -Pigments exogènes
• -charbon

40
(No Transcript)
41
Stéatose hépatique
42
Stéatose hépatique,corps de Mallory
43
Lipofuscine
Laccumulation de pigment brunâtre dans les
hépatocytes, qui reflète lautophagocytose,est
souvent un signe de vieillissement, sans
conséquence fonctionnelle.
44
Glycogène intrahépatique la glycogénose
45
Lhémosidérose
46
Lhémosidérose bleu de Prusse
47
Hémosidérine poumon
La matière brune granulaire est lhémosidérine
provenant de lhémoglobine liberée à la suite de
lyse érythrocytaire. Les macrophages alvéolaires
phagocytent ces débris qui sont ensuite
recyclés.
48
La mélanine
49
Anthracose pulmonaire (macroscopie)
50
Pigment exogène lantracose
51
Les calcifications pathologiques

• dystrophiques
• dans les tissus plutôt endommagés
  (cicatrices) , normocalciémie
• métastatiques
• dans nimporte quel tissu, hypercalciémie

52
Calcification dystrophique
53
Calcification dystrophique
Lartère (à gauche) et la sous-muqueuse gastrique
montrent de la calcification. La calcification
survient souvent dans des tissus agés ou soumis à
des lésions chroniques
54
Calcification métastatique
Calcification dite métastatique du poumon
chez un patient ayant un taux sérique de calcium
élevé
55
Calcification métastatique
Coloration de von Kossa
56
Endommagement irréversible de la cellule

• Chaque agression de la cellule, dont la gravité
  dépasse la capacité de la cellule à sadapter,
  mène à la mort cellulaire

57
La mort cellulaire

• Indépendamment de la nature de lagression, la
  mort cellulaire se présente sous forme dapoptose
  ou de nécrose. Les mécanismes intracellulaires de
  ces deux processus sont différents. Il y a aussi
  des manifestations morphologiques différentes

58
Morphologie de la nécrose cellulaire

• Le résultat de deux processus parallèles 1) la
  dégradation enzymatique de la cellule 2) la
  dénaturation des protéines.
• La traduction phénotypique comprend
• Ondulations de la membrane cellulaire (blebs)
• Corps denses dans les mitochondries (accumulation
  de calcium)
• Pycnose
• Caryorrhexis
• Caryolyse

Altérations nucléaires
59
Pycnose microscopie optique
60
Pycnose microscopie electronique
61
Caryorrhexis microscopie électronique
62
Caryolyse microscopie électronique
63
Corps denses dans les mitochondries
64
Formes de nécrose

• Nécrose de coagulation
• Nécrose de liquéfaction
• Steatonécrose
• Nécrose caséeuse
• Nécrose fibrinoïde

65
Pathogénie de la nécrose de coagulation

• agression irréversible et mort de la cellule
• perte par la membrane cellulaire de la capacité
  de conserver les gradients intracellulaires de
  calcium
• pénétration et accumulation du calcium dans le
  cytoplasme
• manifestations morphologiques de la nécrose de
  coagulation

66
Nécrose de coagulation du cur infarctus aigu
67
Nécrose de coagulation
Rubin Farber,1997
68
Nécrose de coagulation
Perte de noyaux, hyper-éosinophilie et alteration
du cytoplasme (perte de striations) sont les
manifestations clé de linfarctus du myocarde au
stade précoce.
69
Infarctus nécrose suite à une ischémie
70
Nécrose de coagulation (infarctus rénal)
A gauche les cellules ont subi une mort par
anoxie et apparaissent comme des phantomes. Au
centre il y a une zone hémorragique où les
cellules sont en train de mourir
(peut-être encore au state réversible). A droite
le tissue est normal.
71
La cause thromboembole de lartère rénale
72
Microscopie de lartère
73
Gangrène nécrose suite à une ischémie
74
Liquéfaction

• Cette forme de nécrose se présente sil y a une
  destruction du tissu dépassant sa capacité
  régénérative, principalement dans le cas
• - dune infection des bactéries pyogéniques
  (purulentes)
• - d une nécrose de coagulation du cerveau

75
Liquéfaction
Rubin Farber, 1997
76
La liquefaction macroscopie
Fishback J, 2000
77
La liquéfaction macroscopie
Fishback J, 2000
78
Nécrose de liquéfaction microscopie
Abcès hépatique
79
La liquéfaction microscopie
Fishback J, 2000
80
La stéatonécrose

• La stéatonécrose ne se devéloppe que dans du
  tissu graisseux et le plus souvent dans le
  contexte dune pancréatite puisquune quantité
  importante de lipases et de protéases sont
  libérées. Les acides lipidiques sont saponifiés
  sous forme de savons calciques, ce qui se
  manifeste sous forme de zones bleues dans les
  colorations HE en périphérie de la lésion
  nécrotique.

81
La réaction de saponification
Triglyceride graisse

• R-C-O-CH2

O
R-C-O-CH lipase Ca (3) RCOO-Ca
(savon)
O
R-C-O-CH2
O
82
Stéatonécrose macroscopie
Fishback J, 2000
83
Stéatonécrose microscopie
Les contours des adipocytes sont encore préservés
mais les noyaux ne sont plus visibles et le
cytoplasme se transforme en une masse rose amorphe
84
Nécrose caséeuse

• La nécrose caséeuse ne se voit que dans le
  contexte dune mycobactériose (plutôt la
  tuberculose). Elle se caractérise par labsence
  de cellules dans la zone de nécrose. Si le
  pathologiste aperçoit la nécrose caséeuse, une
  tuberculose doit être exclue ou confirmée.

85
Nécrose caséeuse
Rubin Farber, 1997
86
Nécrose caséeuse macroscopie
Fishback J, 2000
87
Nécrose caséeuse microscopie
88
Nécrose fibrinoïde

• La nécrose fibrinoïde ne se manifeste que dans la
  paroi vasculaire il sagit dune déposition des
  protéines plasmiques (la fibrine, entre autres)
  . Le nom est faux puisquil ny a pas vraiment de
  nécrose. Une vraie nécrose de la paroi vasculaire
  mène toujours à une trombose.

89
Nécrose fibrinoïde
Rubin Farber, 1997
90
La nécrose fibrinoïde microscopie
91
Les virus tuent les cellules par

• cytolyse directe
• activation du système immunitaire expression des
  antigènes viraux à la surface et immunité
  cellulaire (cellules T-cytotoxiques)

92
Cytolyse virale (hépatite aiguë)
93
Mécanismes de Mort cellulaire Prof. Ivan
Stamenkovic Division de Pathologie
expérimentale Institut de Pathologie Lausanne
94
Mort cellulaire
Non-programée Programée
Necrose
Formes  classiques  -apoptose -autophagique For
mes atypiques -parapoptose -AIF-PARP-dépendante -O
ncose
95
Mort cellulaire
Non-programée Programée
Necrose Apoptose
La necrose et lapoptose peuvent
co-exister, surtout dans des situations
pathologiques, telles que linflammation et le
cancer
96
Apoptose

• Lapoptose est un mécanisme auto-destructeur des
  cellules génétiquement determiné (suicide
  cellulaire), qui est induit par des conditions
  variées
• morphogénèse du développement
• autorégulation du système immunitaire
• infections virales
• cancers
• toxines

97
Fonction de lapoptoserégulation de
lhoméostase tissulaire
Prolifération
Apoptose
homéostase
apoptose
prolifération
prolifération
apoptose
Sydromes proliferatifs CANCER Autoimmunité Infécti
ons virales
Perte tissulaire MALADIES DEGENERATIVES SIDA isché
mie
98
Morphologie de lapoptose

• microscopiquement souvent difficile à distinguer
  de la nécrose de coagulation au niveau cellulaire
• ce sont plutôt des cellules individuelles qui
  sont touchées (la nécrose touche des plages de
  cellules)
• absence dune réaction inflammatoire

99
NECROSE VS APOPTOSE
normal
inversion des phopholipides de membrane
corps apoptotiques

necrose
apoptose
100
Lapoptose est caractérisée par
M Norm Apop Nec
Une fragmentation déterminée de lADN
101
Détection dapoptose dans un modèle de sclérose
multiple
Tunel Caspase-3 active
CRG (cellules rétiniennes ganglionnaires marquées
au fluorogold)
Meyer et al., 2001
102
Road to perdition voies dapoptose dans les
cellules des mammifères
Granule exocytosis stimulus
Extrinsic/death receptor signals
Intrinsic mitochondria- dependent signals
INITIATION/ EXECUTION
Intracellular proteolytic (caspase) cascade
Morphological changes
DNA fragmentation
Chemotaxis recognition signals
Tethering and engulfment
Corpse degradation
CLEARANCE/ RESOLUTION
Tissue homeostasis
103
Voies de signalisation quelques principes de
base
Shéma linéaire
Stimulus Activation du premier médiateur (p-ex
récepteur de surface) Recrutement
dadaptateurs/médiateurs Activation de
relais Activation deffecteurs (aval)
Effet biologique (p.ex prolifération, migration,
adhésion, mort)
104
Voies de signalisation quelques principes de
base
Schéma linéaire
Ligand (stimulus) Récepteur
Adaptateurs
Relais
Effecteur
Effet biologique (p.ex prolifération, migration,
adhésion, mort)
105
Voies de signalisation quelques principes de
base
Interactions entre voies de signalisation
B voie agoniste ou synergique
A
C voie régulatrice
Effet biologique (p.ex prolifération, migration,
adhésion, mort)
106
Notions essentielles dans une voie de
signalisation Quelle est la fonction (réponse
cellulaire)? Quel(s) stimulus(i) induit(sent) la
réponse cellulaire? Quels sont les événements
damont? Quels sont les événements
daval? Quelle est la localisation
intracellulaire des relais? Quelles
interactions y a-t-il avec dautres voies de
signalisation?
107
APOPTOSE-EVENEMENTS
Toxines, cytotoxicité Inhibition ou
déplétion des stimuli de croissance Engagement
de récepteurs de surface spécifiques
Induction Execution Régulation
Protéolyse de molécules nécessaires à la
survie cellulaire
Mitochondries Régulateurs de lactivité
denzymes protéolytiques
108
APOPTOSE-MOLECULES IMPLIQUEES
Toxines, granzyme B Inhibition ou déplétion des
stimuli de croissance Fas-FasL/TRAIL
Induction Execution Régulation
Activation des caspases
Famille Bcl2 IAPs, FLIP
109
La découverte de la génétique de lapoptose
110
Programmed cell death in C. elegans
131 out of 1090 cells undergo a distinct and
invariant pattern of programmed cell death in the
development of this 959 cell nemtode
Sydney Brenner ideal model organism to define
specific genes responsible for developmental
cell fates. John Sulston mapped cell lineages
in C.elegans noting that they were invariant
and that specific cells always die. Robert
Horvitz mutagenized C.elegans to identify genes
that regulate all 131 somatic cell deaths
NOBEL PRIZE 2002
111
Programmed cell death in C. elegans
2 genes required for cell death Ced-3 and
Ced-4 1 gene prevents cell death Ced-9
C.elegans Ced-3 Ced-4 Ced-9 Mammals ICE Apa
f-1 Bcl-2 Inteleukin-1 converting enzyme
112
(No Transcript)
113
Les principales molécules qui régulent
lapoptose chez les mammifères -Les récepteurs
de surface de la famille de TNFR -La famille
Bcl-2 -APAF, AIF, EndoG, Smac/DIABLO, IAPs,
FLIP -Les caspases
114
Dépletion en fac- teurs de croissance
Interactions récepteurs-ligands e.g. TNFR-TNF,
Fas-FasL
Lymphocytes cytotoxiques
Adaptateurs caspases initiatrices
Granzyme B
Regulateurs I S Bcl2 Bax Bclx Bad autres autres
Caspases executrices
Activation des endonucléases
p53
Fragmentation du DNA
DNA
Dégradation du cytosquelette
Radiation toxines
115
Apoptose-voies
Voie extrinsèque Voie intrinsèque
-activation de médiateurs associés aux
membranes mitochondriales (Bcl2)
-activation de récepteurs proapoptotiques (p.ex
Fas) -sécretion de molécules proapoptotiques par
les cellules du système immun (lymphocytes T
cytotoxiques)
Activation des caspases
116
Récepteurs de la mort et granules lytiques
Fadeel and Orrenius, 2005
117
Death receptors TNFR family
Danial and Korsmeyer, 2004
118
Apoptose Induction par les recepteurs de la
famille des TNFR
FasL
Fas
mb cellulaire
Death Domain
FADD
Procaspase-8
activation
Cytosol
Activation catalytique de la cascade des caspases
APOPTOSE
119
Apoptose Induction par les recepteurs de la
famille des TNFR
FasL
Fas
mb cellulaire
Death Domain
FADD
Cytosol
Procaspase-8
BID
APOPTOSE
apoptosome
Caspase 3
120
Apoptose Réponse différentielle aux
signaux transmis par les recepteurs de la famille
des TNFR
TNF
TNFRI
TNFRI
mb cellulaire
Death Domain
FADD
RIP
Kinase cascade
Traf2
TRADD
TRADD
Cytosol
NFkB
IkB
activation
FLIP
Procaspase-8
Activation catalytique de la cascade des caspases
NFkB
Induction dexpression génétique SURVIE
APOPTOSE
121
Programmed cell death in mammals the players I
caspases
ICE 1st member of a family of cysteine proteases
that cleave motifs possessing aspartic acid
caspases. Caspases are produced as
zymogens Cleavage of the pro-domain activates
caspases
Pro-domain large subunit
small subunit
Caspases 1, 11 processing of pro-inflammatory
cytokines Caspases 8, 9 initiation of
apoptosis (initiator caspases) Caspases 3, 7
executioners of apoptosis
122
Caspase activation
Inactive Active
Pro-domain large subunit
small subunit
Auto-cleavage or cleavage by other caspases
123
Substrats des caspases
Plus de 250 protéines identifiées protéines
impliquées dans - la structure du
cytosquelette - la signalisation - la
régulation de la transcription - le cycle
cellulaire - la réplication et la réparation du
DNA. p. ex. le clivage des kinases ROCK-1 et
PAK2 ainsi que de la gelsoline qui lie lactine,
est impliqué dans le  blebbing  membranaire
typique de lapoptose.
124
Régulation de lactivité des caspases
IAPs (inhibitor of apoptosis proteins) Contiennent
un ou plusieurs domaines de type baculovirus IAP
repeat (BIR) Une région voisine de BIR2 se lie à
caspase 3 et 7 bloquant ainsi laccès
aux substrats. Le domaine BIR3 de X-linked IAP
(XIAP) de lie directement à caspase-9 ez bloque
son activité. FLIP Bloque lactivité de
caspase-8 Smac/DIABLO (second mitochondrial
activator of caspase) Omi/HtrA2 Deux protéines
localisées dans lespace intermembranaire
mitochondrial qui sont relâchés dans le
cytoplasme lors de lactivation de la voie
intrinsèque. Ces protéines bloquent lactivité
des IAPs, permettant lactivation des
caspases. XAF1 (XIAP-associated factor 1) Bloque
lactivité des IAPs
125
Les mitochondries engins de la mort?
Molécules pro-apoptotiques relâchées par les
mitochondries -Apaf-1 -cytochrome
c -smac/DIABLO -Omi -AIF
(apoptosis-inducing factor) -EndoG Régulation
de la fonction pro-apoptotique des
mitochoindries -Famille de Bcl-2
126
Programmed cell death in mammals the players II
Apaf-1 (apoptotic protease activating factor)
adaptor molecule with homology to ced-4. Apaf-2
cytochrome c Apaf-3 pro-caspase-9
apoptosome
Cell death
Pro-caspase 3
Caspase 3
127
The cellular poison cupboard
Fadeel and Orrenius, 2005
128
Mammalian cell death pathway The Bcl-2 family
rheostat
Genotoxic damage
Growth factor deprivation
Cell death signal
Pro-apoptotic
Anti-apoptotic
Cell death checkpoint
Bax
Bcl-2
Pro-caspase 3
apoptosome
Caspase 3
Past the point of no return
129
Subfamiles of Bcl-2-related proteins
Cory and Adams, 2002
130
3-D structure similarity between Bcl-x and Bax
Cory and Adams, 2002
131
EVENEMENTS DANS LES MITOCHONDRIES FAMILLE DE BCL-2
Cytosol
Matrice mitochondriale

Bax
MPT
Pro-caspase 9
Apaf-1
apoptose
-
mb interne mb externe
Cytochrome c
Bcl-2

132
Models of Bcl-2 pro-survival activity in
c-elegans and mammalian cells
Cory and Adams, 2002
133
Regulation of BH3 protein activity
Cory and Adams, 2002
134
Bcl-2 family-dependent apoptotic and survival
signaling pathways
Gross and Korsmeyer, 1999
135
Bcl-2 and the Rb/Arf/p53 network
mitogens
Cyclin D
Cdk4
Ink4A
Rb
Ras
Mitosis
E2Fs
DNA damage
Arf
Myc
Mdm2
Atm
Chk2
Growth arrest
p53
p21
Puma
Noxa
Bim
Bcl2
NF-kB
Bax
apoptose
136
Intrinsic apoptotic pathway
Effector caspases
Multi-domain Pro-apoptotic
BAD
Survival factors
BAX
Cytochrome c
BID
apoptosome
BAK
Death receptors Caspase-8
SMAC/DIABLO
BCL-2
BIM
BCL-XL
cytokines
NOXA PUMA
MCL-1
mitochondrion
Multi-domain Anti-apoptotic
AIF
DNA damage P53-induced
C.elegans
EGL-1
CED-9
CED-4
CED-3
137
Condensation et fragmentation du
noyau caspases
ICAD
CAD
Fragmentation du noyau
CAD
CAD caspase-activated Dnase DFF 40 (DNA
fragmentation factor)
138
ATP-dependent steps in apoptosis
139
Phase de résolution
caspases
activation phospholipase A2
Sécretion de médiateurs dattraction lipidiques
attraction de macrophages
Phagocytose et élimination des cellules
apoptotiques
140
Apoptotic cell blebs -recombinant antibody
that recognizes chromatin/DNA and phosphatidyl
serine determinants
141
Phagocytic cell
CED-10 RAC-1
CED-12 ELMO
Cytoskeletal remodeling
CED-2 CRKII
CED-5 DOCK180
Membrane blebbing
CD19 PSR CD91
Phosphatidyl serine
Apoptotic cell
DNA degradation
CD14
CED-1 Scavenger receptor
Beta-5 integrins
CED-6 GULP
Beta-3-integrins
CED-7 ABC1
142
Apoptosis in disease
Tissue homeostasis
Inappropriate cell survival
Excessive cell death
Cell attrition Cell accumulation
Degenerative diseases
Proliferative diseases
Wrong death program
Other death programs (parapoptosis etc)
necrosis
Response unknown
Successful recognition and clearance
Failed clearance
Inflammation autoimmune responses
LIFE AFTER DEATH
143
Two main pathways in apoptosis
Cory and Adams, 2002
144
Summary of mitochondrial and death receptor
apoptotic pathways
145
Formes de mort cellulaire
PCD I PCD II
Apoptose Autophagie
Morphologie condensation chromatine vacuoles
autophagiques fragmentation nucléaire corps
apoptotiques Initiateurs Death
receptors déplétion en sérum, acides
aminés Endommagement DNA infection virales,
déplétion en facteurs de croissance Médiateurs
caspases, protéines BH1-3, BH3 JNK1? MKK7?
Inhibiteurs inhibiteurs caspases, protéines
BH1-4 inhibiteurs JNK?
146

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www.hospvd.ch/public/chuv/ipa/home_etu.htm