» Anatomie pathologique générale APOPTOSE, NECROSE ET MORT CELLULAIRE

APOPTOSE, NECROSE ET MORT CELLULAIRE


Nécrose : la mort cellulairepeut survenir de façon aveugle, globale, par altérations +/- rapides des différents constituants. C'est la mort cellulaire dite nécrose différente de la mort cellulaire programmée ou apoptose (voir ci-dessous).
C'est une perte irréversible de fonctions cellulaires altérées. La nécrose touche des groupes de cellules, tandis que l'apoptose touche des cellules isolées. La nécrose est potentialisée par des facteurs métaboliques, en particulier vasculaires.
L'apoptose (1) est un processus biologique organisé d'autodestruction de la cellule. Elle est souvent la conséquence de l'activation des caspases, famille de cystéine protéases qui clivent spécifiquement un certain nombre de protéines intracellulaires essentielles.
Au moins deux voies de signalisation majoritaires aboutisse à l'activation des caspases ont été identifiées : 1) la voie signalisation via les récepteurs membranaires dits à « domaine de mort » ; 2) la voie de signalisation mitochondrie impliquant le relargage du cytochrome c de la mitochondrie. D'autres voies indépendantes de l'activation des caspases ont également été identifiées. Cependant, les acteurs moléculaires de ces voies et leurs rôles restent encore à définir.

Des défauts dans ces différentes voies de signalisation peuvent éventuellement apporter des informations quant au pronostic des patients atteints de cancer et leur éventuelle réponse à la chimiothérapie. De plus, leur élucidation peut conduire au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à surmonter les défauts d'apoptose fréquemment impliqués dans les mécanismes de résistance. Des articles de synthèse, dont certains parus dans cette même revue, ont déjà décrit de façon détaillée certaines de ces voies.

Les critères morphologiques des cellules apoptotiques sont le bourgeonnement de la membrane cytoplasmique et la condensation du cytoplasme et du noyau. Les critères moléculaires sont l'activation des caspases et la fragmentation de l'ADN. De plus en plus de travaux démontrent l'existence d'une mort cellulaire présentant des caractères d'apoptose en l'absence d'activation de caspases. Cependant, le fait que cette mort cellulaire soit de nature apoptotique ou nécrotique reste encore sujet à débat. De plus, les mécanismes de la mort indépendante des caspases nécessitent encore des investigations.
L'activation des caspases est organisée en une cascade avec des caspases d'amont dites « initiatrices » responsables de J'activation de caspases d'aval dites « effectrices « . Les caspases initiatrices possèdent un long prodomaine qui interagit avec des activateurs spécifiques. Les caspases effectrices possèdent un prodomaine court et sont activées par protéolyse par les caspases initiatrices. Une fois activées, les caspases effectrices clivent alors un certain nombre de protéines substrat ; cette protéolyse conduit à l'exécution de l'apoptose.
Actuellement deux voies principales d'activation des caspases sont décrites (figure 1) : 1) la voie d'activation via les récepteurs « à domaine de mort « appartenant à la superfamille des récepteurs au TNF (tumor necrosis factor) ; 2) la voie d'activation via la mitochondrie impliquant le relargage du cytochrome c, de l'AIF (apoptosis inducing factor), de Smac/Diablo (second mitochondria-derived activator of caspase/direct IAP-binding protein with Low pI), de HtrA2/Omi et de l'endonucléase G. Cette voie conduit à l'activation de la caspase 9 initiatrice via la formation d'un complexe multiprotéique appelé « apoptosome « composé du cytochrome c, de la protéine Apaf 1 et de la procaspase 9. Smac/Diablo serait impliqué dans l'activation des caspases par inhibition de la famille des protéines JAP (inhibitor of apoptosis) qui régulent négativement l'apoptose en interagissant directement avec les caspases.
Chacune de ces voies de signalisation conduit à l'activation de la caspase 3 effectrice. Une troisième voie a été décrite impliquant le granzyme B, sérine protéase synthétisée dans les lymphocytes T cytotoxiques et injectée dans les cellules cibles en présence de perforine. Le granzyme B est alors capable d'activer la plupart des caspases dont la caspase 3. Enfin, une voie de signalisation de l'apoptose induite par un stress cellulaire impliquant le réticulum endoplasmique a été décrite. Cette voie conduit à l'activation d'un certain nombre de mécanismes qui permettent à la cellule d'évaluer les dommages et d'y répondre : 1) l'UPR (unfolded protein response) qui a pour conséquence J'activation de plusieurs protéines comme les chaperons BIP (CRP78), GRP94 et la calréticuline, une disulfide isomérase (PDI) et le facteur de transcription CHOP (GADD1 53) ; 2) la voie EOR (endoplasmic reticulum-overload response) qui conduit à la stimulation de la voie NFKB ; 3) la phosphorylation de eIF2a (eukaryotic translation initiation factor-2a).

Signalisation par les récepteurs « à domaine de mort «  

La signalisation via les récepteurs est initiée par les cytokines telles que TNF(X, Fas-ligand (FasL) et TRAIL/Apo2L (TNFrelated apoptosis-inducing ligand). Tous ces ligands agissent comme des activateurs extracellulaires de l'apoptose en se fixant sur leurs récepteurs spécifiques, TNFRI, TNFRII, Fas(CD95), DR4(TRAIL-Rl) et DR5 (TRAIL-R2). Ces récepteurs sont des protéines transmembranaires qui possèdent une région extracellulaire en position aminoterminale riche en cystéines et un domaine cytoplasmique appelé « domaine de mort « (DD ou death domain) responsable de la formation du DISC (death-inducing signating complex) après interaction avec des protéines adaptatrices telles que FADD (Fas associated death domain protein) et TRADD (TNFRassociated death domain protein). La fixation du ligand à son récepteur induit la mort cellulaire par activation de la caspase 8/FLICE, initiatrice, qui est recrutée et s'oligomérise par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice FADD/MORT1. Une fois activée, la caspase 8 peut propager le signal apoptotique soit en activant la caspase 3, de façon indépendante de la mitochondrie, soit en clivant Bid, un membre proapoptolique de la famille Bcl2 qui, à son tour, va déclencher la signalisation mitochondriale impliquant les protéines proapoptotiques Bax et Bak et conduisant ainsi à une amplification du processus.
Alors que l'expression des différents membres de la famille TNF est étroitement régulée, TRAIL est exprimé dans de nombreux tissus normaux. A ce jour, plusieurs récepteurs de TRAIL ont été identifiés. Deux de ces récepteurs, TRAILRl/DR4 et TRAIL-R2/DR5, possèdent un « domaine cytoplasmique de mort « et induisent l'apoptose via une signalisation caspase-dépendante, tandis que les deux autres, TRAILR3/DcR] et TRAIL-R4/DcR2 sont caractérisés par l'absence d'un tel domaine. Bien que fixant TRAIL avec la même affinité que TRAIL-RI et TRAIL-R2, ils sont alors incapables d'induire l'apoptose. Un cinquième récepteur de TRAIL, l'ostéoprotégérine (OPG, TRAIL-R5), un homologue secrété de TNFRI, impliqué dans l'homéostasie osseuse, interférerait également avec la réponse biologique induite par l'activation des récepteurs TRAIL-RI etTRAIL-R2enentrantencompétitionpourla fixation du ligand. L'existence de ces multiples récepteurs démontre ainsi la complexité inattendue de la régulation de cette cytokine.
Aussi bien TNFA que Fas L sont susceptibles d'induire l'apoptose de nombreux types cellulaires. Cependant, leur utilisation dans une thérapie anticancéreuse est limitée par des effets toxiques importants sur les tissus normaux. TRAIL peut induire sélectivement L’apoptose des cellules cancéreuses sans toxicité apparente sur les tissus normaux, comme les essais in vitro et in vivo sur la souris l'ont récemment démontré. Ainsi, TRAIL peut être efficace in vivo comme agent anticancéreux, pourvu que les cellules y soient sensibles.
Il existe un certain nombre de tumeurs qui semblent résistantes à l'action de cette cytokine suggérant la responsabilité de défauts dans cette voie de signalisation par les récepteurs « à domaine de mort « dans la chimiorésistance. Cette absence de réponse à TRAIL peut être attribuée à un déséquilibre dans les rapports des récepteurs TRAIL-RL et TRAIL-R2 et des récepteurs antagonistes TRAIL-R3 etTRAIL-R4. Des mécanismes de résistance intrinsèque de la cellule peuvent également exister. Parmi ces mécanismes, la protéine FLIP (FADDlike ICE inhibitory protein) a été identifiée comme inhibitrice de l'apoptose induite par les récepteurs de la famille TNF. En effet, FLIP se fixerait et neutraliserait les protéines adaptatrices et les procaspases normalement recrutées au niveau des domaines cytosoliques des récepteurs de TRAIL après fixation du ligand, interrompant ainsi la signalisation induite par TRAIL. La surexpression de FLIP a été démontrée dans certains cancers. Un autre mécanisme de résistance passerait par l'activation du facteur de transcription NFKB. Cette activation impliquerait une signalisation via les récepteurs et dépendrait de la présence de la protéine kinase RIP (receptor interacting protein) qui serait recrutée au niveau du DISC et contribuerait à l'activation de NFKB en induisant la phosphorylation et la dégradation de IKB.

Signalisation mitochondriale

Cette signalisation est induite par de multiples stimuli, tels que les dommages à l'ADN, l'anoxie, des agents cytotoxiques ou la dépravation en cytokines. Elle implique des perturbations au niveau de la mitochondrie et le relargage de protéines mitochondriales comme le cytochrome c, Smac/Diablo et HtRA2/Omi. Le cytochrome c agit avec Apaf1 (apoptotic protease-activating factor-1) pour activer la caspase 9 et initier ainsi la cascade d'activation des caspases, alors que Smac/Diablo et HtRA2/Omi se fixent et antagonisent les IAP.

Famille des protéines Bcl2
La signalisation mitochondriale est régulée par l'action opposée des protéines anti- et proapoptotiques de la famille Bcl2 (figure 2). Ces protéines possèdent des domaines BH1, BH2, BH3, BH4 fortement conservés (BH ou Sci.2 homology). Une grande majorité d'entre elles contiennent une région carboxy-terminale hydrophobe (Tm ou transmembranaire) assurant leur ancrage membranaire au niveau de la mitochondrie mais aussi du réticulum endoplasmique et du noyau. Les domaines BHI et BH2 sont présents chez tous les membres de la famille ayant une propriété anti-apoptotique et chez quelques-uns de type proapoptotique tels que Bax, Bak et Mtd. Le domaine BH3 est une région commune à tous les membres de la famille Bcl2. Chez ceux ayant une activité anti-apoptotique, les domaines BH1, BH2 et BH3 forment une poche qui a pour effet de masquer le domaine BH3 et d'empêcher sa fonction proapoptotique. Le domaine BH4 est retrouvé principalement chez les membres anti-apoptotiques de cette famille à l'exception des protéines telles que BAX et BAK qui ne possèdent que les domaines BH1, BH2 et BH3. Le domaine BH4 serait impliqué dans des interactions avec d'autres protéines régulatrices. Les protéines antiapoptotiques de la famille Bcl2 sont d'importants inhibiteurs de la signalisation mitochondriale de L’apoptose. Cette inhibition résulterait du défaut de relargage du cytochrome c et d'autres protéines mitochondriales dont la protéine Smac/Diablo. Une des fonctions de Smac/Diablo est de promouvoir l'activation de la cascade des caspases par leur fixation sur les domaines BIR (baculovirai IAP repeat) des protéines de la famille des IAP, protéines régulant négativement l'apoptose en inhibant l'activité caspase au travers d'une interaction directe par ces mêmes domaines BIR. Les protéines proapoptotiques de la famille Bax induisent l'apoptose en agissant également au niveau de la mitochondrie, soit en constituant des pores de perméabilité transmembranaires (PTP) ou « mégacanaux « , soit en régulant l'ouverture et la fermeture de ces pores. Quel qu'en soit le mécanisme, cela conduit au relargage de facteurs apoptotiques de la mitochondrie permettant l'activation des caspases et la perte des fonctions mitochondriales (figure 1). D'autres constituants contribuent à la formation de ces pores : les protéines ANT (adenine nucléotide translocator) et VDAC (voltage-dependent anion channel). ANT est un canal spécifique du transport ATP et ADP entre la mitochondrie et le cytosol ; VDAC est un canal ionique permettant le transport de métabolites de la mitochondrie vers le cytosol. Toutes les deux font partie du mégacanal mitochondrial impliqué dans le relargage des protéines proapoptotiques. Le domaine BH4 des protéines Bcl2 aurait un rôle stabilisateur du VDAC de la membrane mitochondriale externe (figure 1).
Des protéines, appelées « BH3-seulement « (BH3-onty), du fait quelles n'ont en commun avec cette famille de protéine que le domaine BH3, sont des inhibiteurs de Bcl2 et Bc-xl Cette action s'effectuerait par la formation d'hétérodimères. BAD a été la première protéine de ce type à être caractérisée. Normalement, ces protéines sont soumises à une régulation à la fois transcriptionnelle et traductionnelle. Récemment, deux nouvelles protéines « BH3-seulement « , cibles transcriptionnelles de p53, ont été décrites : Noxa et Puma/Bbc3. Elles seraient susceptibles d'induire la mort cellulaire suite à une activation de p53. D'autres protéines « BH3-seulement « sont soumises à une régulation post-traductionnelle. C'est le cas de deux d'entre elles séquestrées au niveau du cytosquelette, Bim, au niveau des microtubules et Bmf, au niveau du cytosquelette d'actine. Des signaux perturbant ces structures cytosquelettiques sont ainsi capables d'activer Bim ou Bmf, les libérant et leur permettant de se lier à Bcl2. Les mécanismes de mort cellulaire par cette famille de protéines restent encore à élucider. Cependant, l'essentiel des travaux à ce jour semble suggérer que ces protéines fixent Bcl2, le domaine BH3 interagissant avec les domaines BHl et BH2, et c'est en le neutralisant qu'elles activeraient les protéines de la famille Bax. En effet, les protéines de la famille Bax semblent être nécessaires pour l'induction de la mort cellulaire par les protéines « BH3seulement « . Le rôle essentiel de Bax dans l'apoptose induite par les récepteurs « à domaine de mort « tels que FasL, TNFA ou TRAIL et des agents cytotoxiques tels que les UV, la staurosporine ou la thapsigargine vient d'être également souligné. De plus, alors que les études sur les souris knock-out suggéraient que les fonctions de Bak et Bax étaient redondantes, il semble en fait que, dans cette induction de l'apoptose par les récepteurs « à domaine de mort « , Bax ne puisse être substitué par Bak à moins que celui-ci ne soit très fortement surexprimé.

L'apoptosome
Dans les cellules de mammifères, la signalisation mitochondriale fait intervenir le plus souvent un complexe multiprotéique, appelé apoptosome, associant cytochrome c, caspase 9 et protéine Apaf l (figure 4). Apafl est une protéine qui contient un domaine CARD (caspase recruitement domain), un site de fixation des nucléotides et des domaines de répétitions WD40. En présence de dATP/ATP, le cytochrome c relargué de la mitochondrie au cours de l'apoptose se fixe à Apaf l qui s'oligomérise en un complexe de 700-1400 kDa. Dans l'apoptosome, le domaine CARD d'Apafl devient exposé et interagit avec le prodomaine (également domaine CARD) de multiples molécules de procaspases 9 permettant leur auto-activation. La fonction de l'apoptosome serai donc de permettre une régulation allostérique de la caspase 9. La caspase 9, ainsi activée, active elle-même les caspases d'aval telles que la caspase 3. Bien que le concept d'apoptosome soit maintenant largement reconnu, il restait des controverses quant à sa composition, sa structure et les mécanismes d'activation de la procaspase 9. Ces imprécisions viennent d'être partiellement levées grâce à l'élucidation de la structure de l'apoptosome par la technique de cryomicroscopie électronique. Cependant, l'importance de l'apoptosome dans les échantillons tumoraux reste à évaluer. Des études fondamentales avaient déjà démontré que des cellules invalidées pour le gène Apaf 1 étaient résistantes à de nombreux stimuli apoptotiques. Récemment, il vient d'être démontré que le niveau d'expression de la protéine Apaf 1 dans des cellules de patients leucémiques pourrait déterminer la sensibilité des cellules à la chimiothérapie. D'autre part, un apoptosome non fonctionnel pourrait contribuer à la pathogenèse et à la chimiorésistance de certains cancers ovariens. Un certain nombre de mécanismes ont été proposé pour expliquer ce défaut d'activité de Apaf 1 : 1 ) l'extinction de l'expression par hyperméthylation du gène démontrée dans des cellules de mélanomes métastatiques l'existence de différentes isoformes d'Apafl résultant d'épissages alternatifs enfin, une dérégulation de J'expression d'inhibiteurs de l'apoptosome comme les protéines de choc thermiques Hsp7O, Hsp9O ou des protéines XIAP.
Un nouveau modèle d'induction de L’apoptose vient d'être proposé. Dans ce modèle, le stress cellulaire conduirait à l'activation de la caspase 2. Cette activation serait nécessaire à la perméabilisation de la mitochondrie et à la relocalisation de Bax à la mitochondrie. Ainsi, la mitochondrie apparaïtrait non comme initiatrice des voies d'activation des caspases mais juste comme un amplificateur de la signalisation apopstotique.

Interconnexions entre les différentes voies de signalisation
Jusqu'à récemment, il était établi que les voies de signalisation de l'apoptose passant par la mitochondrie et celles passant par l'activation des récepteurs à « domaine de mort « , bien que conduisant à l'activation d'un effecteur commun représenté par la famille des caspases, opéraient selon des mécanismes bien distincts. Les études récentes montrent que cette distinction n'est pas réelle. Nous avons déjà signalé la boucle d'amplification qui, dans certaines cellules, est initiée au niveau de la caspase 8 après induction de l'apoptose par activation des récepteurs « à domaine de mort « TNF ou Fas et qui met à contribution les membres de la famille Bcl2 et la mitochondrie. En effet, dans ces cellules, l'activation de la caspase 8 par les récepteurs « à domaine de mort « est insuffisante pour induire une apoptose efficace et l'activation des caspases via la signalisation mitochondriale est requise.
Dernièrement, la contribution d'une signalisation mitochondriale vient d'être démontrée dans le cas d'une apoptose induite par TRAIL. De plus, cette signalisation mitochondriale est sous le contrôle de Bax et dépendante du relargage de Smac/Diablo et non de celui du cytochrome c. Ces observations sont particulièrement importantes car elles démontrent l'interférence des voies de signalisation qui pouvaient paraïtre distinctes dans les modèles biologiques précédemment utilisés. Dans ces conditions, la réponse biologique va être déterminée par la concentration des différents effecteurs intervenant dans ces voies de signalisation. A côté de ces voies de signalisation qui conduisent finalement à l'activation des caspases, des voies de mort cellulaire dites caspase-indépendantes ont été décrites. Elles ont été initialement mises en évidence grâce à l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques des caspases.. La question de savoir si ces voies conduisent à des processus d'apoptose ou de nécrose n'est pas résolue et les interprétations controversées. il semble que, suivant une analyse phylogénétique, l'émergence de ces voies indépendantes des caspases ait précédé J'apparition des voies dépendantes des caspases et qu'elles soient impliquées dans toutes les morts cellulaires hors du règne animal. Chez les eucaryotes, le fait que les deux voies dépendantes ou indépendantes des caspases puissent coexister dans un même type cellulaire, comme récemment décrit, pourrait avoir retardé la démonstration de l'existence de ces voies « caspase-indépendantes « . L'existence d'une apoptose caspase-dépendante peut en fait masquer la voie de signalisation indépendante de l'activation des caspases. C'est probablement pour la même raison que l'analyse de ces voies est plus rarement réalisée faute de modèle cellulaire approprié. Ainsi, il reste à déterminer quels sont les effecteurs de ces voies purement caspase-indépendantes, effecteurs qui pourront constituer autant de cibles thérapeutiques.
Dernièrement, des mécanismes alternatifs de signalisation permettant l'activation de la procaspase 9 indépendamment de toute signalisation mitochondriale et indépendants de l'apoptosome ont été proposés. Ils feraient intervenir la caspase 12 libérée du réticulum endoplasmique.
Enfin, il devient de plus en plus évident qu'un des moyens de régulation du signal apoptotique est la relocalisation d'un compartiment cellulaire à l'autre de certaines protéines. Il en est ainsi de certaines protéines mitochondriales qui sont donc relarguées mais aussi de certains facteurs intervenant dans le contrôle de l'apoptose qui migrent du cytosol vers le noyau. C'est ce qui vient d'être encore démontré pour les protéines XAFI (XIAP-associated factor 1), qui interagit directement avec XIAP provoquant sa redistribution du cytosol vers le noyau, pour DEDD (DED-containing DNA-binding protein) et DEDAF (DED-associated factor). Ces échanges protéiques entre le noyau et le cytoplasme semblent être indispensables à l'exécution de l'apoptose.

Signalisations apoptotiques :
cibles pour de nouveaux agents thérapeutiques


Les agents anticancéreux induisent la mort cellulaire le plus souvent en interférant directement ou indirectement avec les différentes molécules effectrices de l'apoptose. Cependant, des défauts dans les différentes voies de signalisation de l'apoptose sont fréquemment retrouvés dans les tumeurs. Ces défauts se traduisent par des résistances à la chimiothérapie et par une réduction du taux des rémissions. La meilleure connaissance que nous ayons des voies de signalisations apoptotiques et des défauts existant a permis le développement récent de nouvelles molécules et/Ou de nouvelles stratégies visant à surmonter ces défauts. Ces stratégies ciblent aussi bien la signalisation via les récepteurs « à domaine de mort « que la signalisation mitochondriale de l'apoptose.

Signalisation par les récepteurs « à domaine de mort « 

De petites molécules qui cibleraient la voie de signalisation par les récepteurs « à domaine de mort « induisant l'activation de la caspase 3 pourraient s'avérer efficaces pour surmonter un défaut présent dans la voie de signalisation mitochondriale telle qu'une surexpression de Bcl2 ou Bcl-xL.

Trail
Au contraire de FasL, dont l'injection cause d'importants dommages hépatiques chez la souris, l'injection de la forme soluble trimérisée de TRAIL n'a pas révélé de toxicité apparente chez ces animaux. Cependant une étude récente montre que certaines préparations de TRAIL recombinant seraient toxiques pour les hépatocytes [401 et les cellules des tissus cérébraux humains. Un nouvel anticorps antiTRAIL-R2 qui présente une forte activité anticancéreuse à la fois in vivo et in vitro sans toxicité hépatique a été développe récemment. Ces observations ont fait que la signalisai on TRAIL apparaït comme une nouvelle cible thérapeutique très prometteuse.
Récemment, il a été montré que le prétraitement par des agents anticancéreux peut sensibiliser les cellules à J'action de TRAIL. Un certain nombre de mécanismes ont été proposés pour expliquer cette synergie comme la surexpression de TRAIL et de ses récepteurs, des variations dans l'expression des récepteurs antagonistes. La notion d'une contribution mitochondriale via le relargage de la protéine Smac/Diablo dans l'apoptose induite par TRAIL est un élément à prendre en considération pour comprendre cette potentialisation de l'effet de TRAIL par les agents anticancéreux. Ainsi, la possibilité de restaurer une signalisation TRAIL efficace par l'association d'agents anticancéreux utilisés à doses subtoxiques offre des perspectives tout à fait intéressantes et souligne l'intérêt de combiner des thérapies qui cibleraient des signalisations d'apoptose différentes. La confirmation de cet effet en clinique serait de grande importance, en particulier pour le traitement des tumeurs résistantes. Une meilleure connaissance de la régulation de TRAIL et de ses récepteurs et des mécanismes de potentialisation de cette signalisation par les agents anticancéreux devrait permettre le développement de stratégies permettant l'élimination des cellules tumorales sans toucher aux cellules normales. Au regard de ces résultats, des peptides de type Smac/Diablo, antagonistes des IAP, pourraient s'avérer très prometteurs dans l'arsenal des agents anticancéreux. Comme d'autre part les IAP sont souvent dérégulées dans les cancers, ces composés devraient épargner les cellules normales.
Dans le cadre de ces actions synergiques, il vient d'être démontré que des ligands naturels ou synthétiques de PPARY (peroxisome proliferator-activator receptor-y) sont capables de sensibiliser spécifiquement les cellules tumorales alors que les cellules normales demeurent insensibles à l'induction de l'apoptose par TRAIL. Le mécanisme de cette sensibilisation passerait dans ce cas par une réduction de la protéine FLIP. L'effet spécifique de cette association entre TRAIL et les modulateurs de PPARY in vitro suggère qu'il soit possible d'exploiter ces agents pour le traitement de certains cancers. Il reste maintenant à confirmer ces résultats in vivo. Dernièrement, en utilisant le bisindoylmaleimide VIII (BisVIII), un inhibiteur de PKC, et le nouvel anticorps agoniste dirigé contre le TRAIL-R2 humain, il a été démontré que la kinase INK/p38 pouvait jouer un rôle important dans le contrôle de l'apoptose.

Activateurs de caspase 8
Des agents capables d'activer la caspase 8 permettraient de surmonter un défaut bloquant l'apoptose en amont comme au niveau des récepteurs. Un dérivé triterpenoide synthétisé à partir de l'acide oléanolique, l'acide 2-cyano-3,12-dioxoolean-1,9dien-28-oique (CDDO), est susceptible d'induire l'apoptose de cellules leucémiques et d'ostéosarcomes par un mécanisme passant par l'activation de la procaspase 8 sans activation de la procaspase 9. Cette induction n'étant pas inhibée par Bcl-x,, ces observations laissent suggérer l'activation d'une signalisation similaire à celle activée par les récepteurs de la famille de TNF, par opposition à la signalisation mitochondriale. Cependant, avant son utilisation en clinique, il serait important de valider ces résultats dans des modèles animaux in vivo et d'évaluer les effets de ce composé sur les tissus normaux et la moelle osseuse.

Signalisation mitochondriale

Récemment, une grande partie des efforts pour le développement de molécules ciblant les voies de signalisations de l'apoptose s'est concentrée sur la signalisation mitocnondriale.

Ligands de Bci2 et de Bci-xL
Comme indiqué précédemment, l'hétérodimérisation entre les protéines anti-apoptotiques de type Bcl2/Bcl-xL et les protéines proapoptotiques de type Bax/Bad ou Bid régulerait la fonction de ces protéines. Dans cette interaction, le domaine BH3 de la protéine proapoptotique est fondamental. Cette interaction directe aurait pour but de neutraliser les fonctions anti-apoptotiques des protéines Bcl2 et d'induire directement ou indirectement l'apoptose. Cela suggère que l'inhibition de cette interaction protéique par des molécules qui miment le domaine BH3 conduirait à l'apoptose. Grâce aux études qui ont permis de définir les caractéristiques structurales gouvernant les événements d'hétérodimérisation entre les molécules de la famille Bcl2, des antagonistes de ces interactions Bcl-xL/BH3 ont été identifiés à la fois par modélisation moléculaire, par criblage de molécules et par l'utilisation de la polarisation de fluorescence. Ces composés sont susceptibles d'inhiber la formation des complexes Bcl-xL et Bax, d'induire l'activation des caspases et l'apoptose de cellules possédant des quantités importantes de Bcl-xL. Il reste à poursuivre la caractérisation de ces dérivés afin d'établir si les effets observés sont vraiment le résultat d'une inhibition des interactions Bcl-xL/BH3.
Des dérivés de l'antimycine A, inhibiteur du complexe il de la chaïne respiratoire, ont également été décrits comme des ligands potentiels de Bcl-xL. Ces dérivés induisent la mort des cellules surexprimant sélectivement Bcl-xL. Cependant, les cellules ainsi traitées ne présentent pas les critères morphologiques classiques, et l'activation des caspases reste modérée. Cela laisse suggérer un mode d'action de ces dérivés plus complexe que prévu.
Enfin des stratégies fondées sur des analyses de structure protéique ont permis le développement de protéines miniatures (PPBH3s) qui se fixeraient à Bcl2 avec une affinité 100 fois supérieure à celle du domaine BH3 de Bak.

Cependant, il est vraisemblable que ce type de ligand ne peut pénétrer facilement dans la cellule.
Quel que soit le type de dérivé, il est important de valider les bases moléculaires de leur fixation à Bcl2 ou à ses homologues, leurs mécanismes d'action et leur spécificité. Ce dernier point sera vraisemblablement le point le plus difficile à obtenir du fait de notre méconnaissance des voies de signalisation de l'apoptose et de leur complexité. En effet, nous ne savons toujours pas précisément comment Bcl2 peut promouvoir la survie cellulaire, ni si les protéines de la famille Bax sont vraiment des cibles des protéines « BH3-seulement « .

Toxines ciblant la mitochondrie
Des composés qui interfèrent directement avec les fonctions mitochondriales et induisent le relargage du cytochrome c peuvent constituer des agents thérapeutiques. Récemment un peptide (KLAKLAK)2, issu d'antibiotiques naturels à hélice a connus pour cibler la membrane bactérienne chargée négativement, a été décrit comme induisant le gonflement des mitochondries, l'activation des caspases et la mort cellulaire.
La démonstration de l'implication de ANT et VDAC dans la signalisation mitochondriale de l'apoptose a permis le développement de molécules qui réguleraient les constituants des mégapores mitochondriaux comme l'acide bongkrekique et l'atractyloside. Plus récemment, un composé activé par la lumière, la verteporfine, a été décrit comme se fixant sur ANT et induisant l'apoptose des cellules en culture. Cependant, il reste à démontrer que cette apoptose résulte bien de l'interaction de ce composé avec ANT et non d'une interférence avec d'autres processus cellulaires. Bien que ces agents pharmacologiques ciblant la mitochondrie soient potentiellement intéressants, la question cruciale demeure leur spécificité vis-à-vis du « ciblage « sélectif de la mitochondrie de la cellule tumorale.







(1) Segal-Bendirdjian E, Hillion J, Belmokhtar CA. [Current concepts on apoptotic signalling pathways : new targets for anticancer strategies]. Bull Cancer 2003 ; 90(1):9-17.


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