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Désassemblage cellulaire au cours de l'apoptose

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La version originale anglaise de cet article a fait l'objet d'un examen public par les pairs.

  • Date de première présentation : 9 juin 2017
  • accepté le : 20 décembre 2017
  • dernière mise à jour : 13 mai 2018

Auteurs: Aaron Smith1,#, Michael AF Parkes1,1,#, Georgia K Atkin-Smith1, Rochelle Tixeira1, Ivan KH Poon1,*

Informations sur les auteurs :

  • 1 Département de biochimie et de génétique, La Trobe Institute for Molecular Science, La Trobe University, Melbourne, Victoria, Australie. Ces auteurs ont contribué à la version originale de ce travail.


Le désassemblage d'une cellule mourante en fragments plus petits est un processus biologique fondamental au cours de l'apoptose. Récemment, un certain nombre de modifications morphologiques distinctes ont été identifiées qui pourraient médier la fragmentation d'une cellule apoptotique. Nous présentons ici une figure décrivant la progression du désassemblage des cellules apoptotiques.


Introduction

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L'apoptose, un type courant de mort cellulaire programmée, survient dans la plupart des tissus dans le cadre du développement et de l'homéostasie, ainsi que dans les processus pathogènes tels que l'inflammation et les infections[1],[2],[3],[4]. Ce processus biologique fondamental joue un rôle clé dans l'élimination des cellules indésirables et potentiellement dangereuses[2],[3],[4] L'apoptose est principalement reconnue par les caractéristiques morphologiques qui se manifestent au cours de sa progression[2],[5]. Une cellule apoptotique peut subir une série d'étapes morphologiques bien définies (comme décrit en détail ci-dessous) pour faciliter la fragmentation de la cellule, conduisant à la formation de vésicules liées à la membrane, appelées corps apoptotiques[1],[2],[5],[6] (Figure 1). Le processus de génération de corps apoptotiques pendant l'apoptose est connu sous le nom de désassemblage de cellules apoptotiques[5],[6]. La signification fonctionnelle de ce processus n'est toujours pas bien comprise. Néanmoins, on a émis l'hypothèse que la formation de corps apoptotiques médiatiserait la communication intercellulaire et favoriserait l'élimination efficace des cellules apoptotiques (processus connu sous le nom d'efférocytose)[3],[5],[7].

Figure 1 Désassemblage d'une cellule apoptotique

Étape 1: purge de la membrane apoptotique

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Lors de l'induction de l'apoptose par voie extrinsèque (activée par les récepteurs transmembranaires) ou intrinsèque (par l'intermédiaire des mitochondries)[8], la cellule en train de mourir peut générer des renflements ou des blebs ou bulles à la surface de la cellule, un processus connu sous le nom de claquage d'une membrane apoptotique[8]. La purge membranaire apoptotique est considérée comme la première étape (étape 1) du désassemblage des cellules apoptotiques, qui peut apparaître sous la forme de petites bulles superficielles aux premiers stades de l'apoptose ou de grandes bulles dynamiques membranaires aux étapes ultérieures[5],[6]. La formation de grandes bulles de membrane dynamiques pourrait faciliter la fragmentation des organites tels que le noyau au cours de la progression de l'apoptose[5],[9]. Le saignement des membranes apoptotiques est régulé par un certain nombre de facteurs moléculaires, en particulier le facteur protéine kinase 1 associée à la famille rho des GTPases contenant un enroulement hélicoïdal (ROCK1) activée par la caspase[10],[11].

Étape 2: formation de protubérances membranaires apoptotiques

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Après le débordement de la membrane apoptotique, une cellule peut subir d'autres modifications morphologiques pour générer une variété de saillies minces de la membrane apoptotique, notamment des pointes de microtubules , des "apoptopodes" et des "apoptopodes en perles"[12],[13],[14]. La formation de ces saillies membranaires apoptotiques dépend souvent du type de cellule et représente la deuxième étape (étape 2) du désassemblage des cellules apoptotiques[5],[6] (Figure 1). Par exemple, des pointes de microtubules ont été observées sur des cellules épithéliales squameuses apoptotiques[12]. Mécaniquement, la formation de pointes de microtubules dépend de la polymérisation des microtubules et de l'établissement du réseau de microtubules[12]. La formation de pointes de microtubules se réalise pour faciliter la séparation des bulles de membrane, ainsi que la distribution du contenu nucléaire dans les bulles de membrane[12]. Plus récemment, un autre type de saillie de la membrane apoptotique moins rigide et semblable à des cordes, appelée "apoptopodes" (« pieds de la mort »), a été identifié sur les cellules T , les thymocytes et les fibroblastes apoptotiques[13]. À l'instar des pointes de microtubules, la formation d'apoptopodes peut induire une séparation des blebs de la membrane[13]. En outre, les monocytes apoptotiques peuvent générer un autre type de saillie de la membrane apoptotique, appelée apoptopode perlée, qui ressemble à une "perle sur chaîne"[14]. La formation d'apoptopodes perlés commence par la génération et l'allongement d'une saillie semblable à l'apoptopode, qui se segmente et se présente sous la forme d'une chaîne de perles[14]. Actuellement, le seul régulateur moléculaire connu de la formation d'apoptopodes perlés et d'apoptopodes est le canal membranaire activé par la caspase PANX1 (pannexine 1)[13],[14].

Étape 3: fragmentation cellulaire

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Enfin, la libération de corps apoptotiques individuels liés à la membrane (généralement considérés comme ayant un diamètre d'environ 1 à 5 microns) représente l'étape finale (étape 3) du désassemblage des cellules apoptotiques[5],[6]. Bien que le mécanisme à la base du processus de fragmentation final ne soit pas bien défini, la dissociation des corps apoptotiques de différents types de saillies membranaires apoptotiques peut nécessiter une contrainte de cisaillement ou peut-être même une interaction avec les cellules voisines[5]. Il convient de noter qu’en plus des corps apoptotiques, des vésicules membranaires d’un diamètre inférieur à 1 micron sont également libérées au cours de l’apoptose[15].

La libération de corps apoptotiques à partir de la cellule en train de mourir a été proposée pour faciliter la communication entre cellules par le biais de protéines, de micro-ARN et d'ADN présents sur / dans des corps apoptotiques[3],[5],[16],[17]. Il a également été proposé que le désassemblage des cellules apoptotiques pourrait faciliter l'élimination des cellules mortes, car il pourrait s'avérer plus efficace pour une cellule phagocytaire d’engloutir des fragments cellulaires plus petits (c'est-à-dire des corps apoptotiques) plutôt qu'une cellule apoptotique comme un tout[5],[7].

Références

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  • Cet article a été créé à partir de la traduction de l'article Cell disassembly during apoptosis, WikiJournal of Medicine.
  1. ↑ 1,0 et 1,1 « Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics », Br. J. Cancer, vol. 26, no  4, 1972, p. 239–57 [lien PMID lien DOI]
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 et 2,3 « Apoptotic cell clearance: basic biology and therapeutic potential », Nat. Rev. Immunol., vol. 14, no  3, 2014, p. 166–80 [lien PMID lien DOI]
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 et 3,3 « Sterile inflammation of endothelial cell-derived apoptotic bodies is mediated by interleukin-1α », Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 108, no  51, 2011, p. 20684–9 [lien PMID lien DOI]
  4. ↑ 4,0 et 4,1 « The role of defective clearance of apoptotic cells in systemic autoimmunity », Nat. Rev. Rheumatol., vol. 6, no  5, 2010, p. 280–9 [lien PMID lien DOI]
  5. ↑ 5,00 5,01 5,02 5,03 5,04 5,05 5,06 5,07 5,08 5,09 et 5,10 « Disassembly of the Dying: Mechanisms and Functions », Trends Cell Biol., vol. 27, no  2, 2017, p. 151–62 [lien PMID lien DOI]
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 et 6,4 « Defining the morphologic features and products of cell disassembly during apoptosis », Apoptosis, vol. 22, no  3, 2017, p. 475–7 [lien PMID lien DOI]
  7. ↑ 7,0 et 7,1 « Bridge over troubled water: milk fat globule epidermal growth factor 8 promotes human monocyte-derived macrophage clearance of non-blebbing phosphatidylserine-positive target cells », Cell Death Differ., vol. 14, no  5, 2007, p. 1063–5 [lien PMID lien DOI]
  8. ↑ 8,0 et 8,1 « Apoptosis: a review of programmed cell death », Toxicol. Pathol., vol. 35, no  4, 2007, p. 495–516 [lien PMID lien DOI]
  9. ↑ « How apoptotic cells aid in the removal of their own cold dead bodies », Cell Death Differ., vol. 19, no  5, 2012, p. 735–42 [lien PMID lien DOI]
  10. ↑ « Membrane blebbing during apoptosis results from caspase-mediated activation of ROCK I », Nat. Cell Biol., vol. 3, no  4, 2001, p. 339–45 [lien PMID lien DOI]
  11. ↑ « Caspase-3-mediated cleavage of ROCK I induces MLC phosphorylation and apoptotic membrane blebbing », Nat. Cell Biol., vol. 3, no  4, 2001, p. 346–52 [lien PMID lien DOI]
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 et 12,3 « A novel role for microtubules in apoptotic chromatin dynamics and cellular fragmentation », J. Cell. Sci., vol. 119, no  Pt 11, 2006, p. 2362–74 [lien PMID lien DOI]
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 et 13,3 « Unexpected link between an antibiotic, pannexin channels and apoptosis », Nature, vol. 507, no  7492, 2014, p. 329–34 [lien PMID lien DOI]
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 et 14,3 « A novel mechanism of generating extracellular vesicles during apoptosis via a beads-on-a-string membrane structure », Nat. Commun., vol. 6, 2015, p. 7439 [lien PMID lien DOI]
  15. ↑ « Extracellular Vesicles Arising from Apoptotic Cells in Tumors: Roles in Cancer Pathogenesis and Potential Clinical Applications », Front. Immunol., vol. 8, 2017, p. 1174 [lien PMID lien DOI]
  16. ↑ « Horizontal transfer of DNA by the uptake of apoptotic bodies », Blood, vol. 93, no  11, 1999, p. 3956–63 [lien PMID]
  17. ↑ « Delivery of microRNA-126 by apoptotic bodies induces CXCL12-dependent vascular protection », Sci. Signal., vol. 2, no  100, 2009, p. ra81 [lien PMID lien DOI]
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