Apoptose

Apoptose , aussi appelé la mort cellulaire programmée , dans la biologie , un mécanisme qui permet aux cellules de s'autodétruire lorsqu'elles sont stimulées par le déclencheur approprié. L'apoptose peut être déclenchée par une lésion cellulaire légère et par divers facteurs internes ou externes à la cellule ; les cellules endommagées sont ensuite éliminées de manière ordonnée. En tant que forme morphologiquement distincte de cellule programmée décès , l'apoptose est différente de l'autre processus majeur de mort cellulaire connu sous le nom de nécrose. L'apoptose implique la condensation de la noyau et le cytoplasme , suivi d'une partition cellulaire en fragments bien définis pour élimination. Dans les organismes multicellulaires, le nombre de cellules résulte normalement du taux de production cellulaire moins le taux d'apoptose.

apoptose

apoptose Facteurs extrinsèques et intrinsèques de l'apoptose. Encyclopédie Britannica, Inc.



Découverte de la mort cellulaire programmée

Au début des années 1840, une utilisation biologique du mécanisme de l'apoptose planifiée est devenue apparente lorsque les scientifiques ont réalisé que le développement de l'œuf fécondé à l'adulte n'est pas un processus linéaire. Dans de nombreux cas, les structures initiales, telles que la queue du têtard, sont remplacées par des systèmes adultes entièrement distincts, tels que les pattes de la grenouille. Au 20e siècle, l'importance médicale de la mort cellulaire a été reconnue par le chercheur australien John Foxton R. Kerr et les scientifiques écossais Andrew H. Wyllie et Alastair Currie. Dans un article publié en 1972, ils ont utilisé le terme apoptose (du mot grec signifiant tomber, comme le font les feuilles en automne) pour décrire l'apparition de cellules apoptotiques dans les tissus humains.



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La découverte de la lignée de développement et la mort de chaque cellule du nématode Caenorhabditis elegans ont confirmé le rôle de la mort cellulaire programmée dans le développement. Le biologiste sud-africain Sydney Brenner, le biologiste américain H. Robert Horvitz et le biologiste britannique John E. Sulston ont partagé le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2002 pour ce travail.

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Chez les animaux adultes, l'apoptose est utilisée pour éliminer les cellules qui sont devenues une menace pour la survie. De telles cellules peuvent inclure cancer cellules ou cellules infectées par une bactérie ou un virus . L'apoptose élimine également les cellules qui sont normales mais qui ne sont plus nécessaires, telles que les cellules qui produisent anticorps après que le besoin de l'anticorps est passé. L'apoptose peut également être déclenchée dans des cellules par ailleurs normales par des stimuli externes, notamment l'élimination des nutriments, des toxines, les hormones , la chaleur et le rayonnement. On estime qu'une masse de cellules égale au poids corporel est éliminée par apoptose chaque année. Compte tenu de cette gamme de situations critiques dans lesquelles l'apoptose se produit ou est requise, la possibilité d'une intervention thérapeutique est extraordinaire. Cette prise de conscience a généré un effort de recherche massif axé sur l'apoptose.



Régulation de l'apoptose

L'apoptose se produit cellule par cellule. Pour chaque cellule atteinte, deux phases primaires sont observées : une d'initiation et une seconde d'exécution. Les restes cellulaires résultants sont traités pour être réutilisés. Les deux phases sont complexes et nécessitent exquis organisation de plusieurs systèmes cellulaires, y compris les interactions entre les protéines et les membranes cellulaires. La phase d'initiation, ou la décision de mort, est devenue d'un intérêt important suite à la description d'un groupe de protéines chez les mammifères connu sous le nom de famille de protéines BCL-2. Cette famille de protéines, qui fournit le cadre pour contrôler l'apoptose, tire son nom d'un type de cancer appelé lymphocyte B lymphome . BCL-2, le premier membre de la famille, constitue la base moléculaire pour le maintien des cellules cancéreuses du lymphome. La famille de protéines BCL-2 compte au moins 25 membres. La plupart d'entre elles sont connues sous le nom de protéines BH-3 uniquement. Les protéines BH-3 uniquement fonctionnent comme des activateurs ou des sensibilisateurs de l'apoptose et surveillent les processus cellulaires importants pour détecter un dysfonctionnement. Ils contrôlent également la fonction de deux protéines initiatrices de la mort, ou pro-apoptotiques (Bax et Bak) et d'un grand nombre de protéines prévenant la mort, ou anti-apoptotiques, parmi lesquelles BCL-XL et BCL-2. Chez les mammifères, ce contrôle se produit principalement sur les membranes des mitochondries , où la décision de mortalité pour chaque cellule est constamment révisée sous la supervision des trois factions concurrentes de la famille de protéines BCL-2.

Une deuxième famille de protéines, les enzymes protéolytiques caspases, contribue à la fois à la régulation par la famille BCL-2 et à l'exécution de l'apoptose après confirmation de la décision de mort. Les caspases fonctionnent en grande partie par l'activation d'autres enzymes qui démantèlent le cytosquelette cellulaire et les organites cellulaires et qui dégradent l'ADN nucléaire (acide désoxyribonucléique), dont il n'y a aucune possibilité de récupération. La destruction cellulaire se produit en place ( in situ ), et le système membranaire cellulaire est réorganisé pour emballer les composants dégradés, y compris le matériel génétique digéré, dans des compartiments membranaires. Ce système d'emballage empêche les matériaux d'être libérés généralement à l'intérieur des tissus. Les macrophages et autres cellules piégeuses engloutissent ensuite les paquets de membranes et les traitent pour les réutiliser en tant que composants cellulaires les plus élémentaires. Dans certains cas, les cellules voisines peuvent également engloutir les composants dégradés.

En utilisant la voie intrinsèque, les cellules cancéreuses, les cellules infectées par des bactéries ou des particules virales et les cellules mutantes peuvent être attribuées à l'apoptose. La voie extrinsèque est généralement associée à des récepteurs de mort cellulaire.



L'apoptose en médecine

La manipulation de l'apoptose est une voie par laquelle les scientifiques peuvent résoudre un certain nombre de problèmes médicaux épineux. Cancer nécessite la suppression de l'apoptose pour permettre la survie des cellules tumorales anormales. Le rétablissement d'une surveillance efficace des cellules anormales peut contribuer considérablement à l'éradication du cancer. De même, renforcée le ciblage des cellules infectées pour la destruction apoptotique imite le rôle physiologique de l'apoptose dans la résolution de l'infection en se débarrassant des cellules infectées.

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L'inhibition de l'apoptose a le potentiel de limiter considérablement les dommages résultant d'épisodes d'ischémie dans les tissus cardiaques et nerveux (l'ischémie est une réduction du flux sanguin vers les tissus affectés). De plus, le contrôle sélectif de l'apoptose dans le système immunitaire peut considérablement améliorer le traitement des maladies de diabète mellitus au VIH/SIDA. Ces opportunités et une curiosité fondamentale sur la façon dont les cellules régulent leur propre mortalité soutiennent un effort de recherche approfondi centré sur les mécanismes contrôlant et exécutant l'apoptose.