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Version PDF      Apoptose et système immunitaire


  Responsable : SUSIN, Santos A. (susin@pasteur.fr)


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L'équipe Apoptose et Système Immunitaire, qui a débuté ses travaux de recherche en Mars 2002, étudie les mécanismes de la mort cellulaire indépendante des caspases dans le contexte du système immunitaire. Notre projet de recherche se divise en deux grandes parties visant trois objectifs principaux: 1) Définir les mécanismes biochimiques de la mort cellulaire caspase-indépendante médiée par CD47 dans la leucémie lymphoïde chronique B; 2) Identifier les mécanismes moléculaires de l'un des agents essentiels de l'apoptose caspase-indépendante, la protéine mitochondriale AIF; 3) Évaluer la contribution de cette protéine dans l'exécution de la mort cellulaire du système immunitaire.



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I. Mécanismes biochimiques de la mort cellulaire caspase-indépendante médiée par CD47 dans la leucémie lymphoïde chronique B (Gaël Roué)

Au cours de l'apoptose, les cellules mettent en place un "mécanisme de suicide" qui se traduit par de multiples changements. Parmi les modifications les plus significatives figurent l'altération du potentiel de membrane mitochondrial, les condensations du cytoplasme et du noyau, la fragmentation de l'ADN et l'exposition des résidus de phosphatidylsérine à la couche externe de la membrane plasmique. Grâce à tous ces signaux, la cellule apoptotique peut être reconnue et éliminée. Chez les mammifères, l'apoptose est étroitement liée à l'activation d'une famille de protéase, dites caspases. Ces dernières clivent de nombreuses protéines du noyau et du cytosquelette et sont ainsi à l'origine des modifications biochimiques et morphologiques caractéristiques de l'apoptose. Bien que les caspases soient nécessaires à l'exécution de l'apoptose dans beaucoup de système, elles ne sont pas toujours requises. Dans ce cas on parlera de mort cellulaire caspase-indépendante.

L'engagement de l'antigène CD47 (IAP) par son ligand physiologique, la thrombospondine, ou par un anticorps agoniste anti-CD47 mimant les effets du ligand, induit l'adhésion et la mobilité des cellules via les intégrines ß3 auxquelles le récepteur est associé, mais aussi une forme de mort cellulaire indépendante des caspases, caractérisée par des évènements cytoplasmiques comme l'ecto-exposition de phosphatydilsérines et la chute du potentiel membranaire mitochondrial. La mort induite par un anticorps anti-CD47 semble être indépendante des voies de signalisation décrites pour l'apoptose classique. Les cellules mourantes présentent en effet des noyaux intacts ou peu modifiés (absence de fragmentation oligonucléosomique).

Toutefois, la réorganisation du cytosquelette via les protéines à domaine BH3 et la RhoGTPase Cdc42, la mise en place d'un efflux potassique et la participation de la mitochondrie sont impliquées dans cette nouvelle forme de mort cellulaire programmée. Mais les mécanismes exacts de l'apoptose CD47-dépendante doivent encore être déterminés. Dans le contexte de la leucémie lymphoïde chronique B (la néoplasie hématologique la plus importante chez l'homme adulte qui représente près de 30 % de toutes les leucémies), la compréhension des mécanismes qui régulent l'apoptose indépendante des caspases pourrait contribuer au développement de nouvelles voies thérapeutiques visant à promouvoir une stimulation de la réponse anti-tumorale chez les patients. En effet, mis à part quelques cas isolés de rémission spontanée, la réponse immunitaire anti-tumorale ne semble pas efficace chez la plupart des malades et on n'observe pas de régression de la masse tumorale y compris chez les patients qui présentent une évolution lente de leur maladie. Des études récentes effectuées par l'équipe du Dr. Sarfati (équipe collaboratrice dans ce projet) rapportent que les lymphocytes B de LLC-B se montrent plus sensibles que les lymphocytes B et T de donneurs sains à la mort induite par CD47. Ces éléments nous permettent d'envisager que la connaissance des mécanismes biochimiques et moléculaires de mort impliqués dans la signalisation de CD47 favorisera l'élaboration d'un traitement pour la LLC-B. La combinaison 1) d'une connaissance approfondie des mécanismes biochimiques et moléculaires impliqués dans la signalisation de la mort médiée par CD47, 2) du succès de l'induction d'une réponse anti-tumorale in vitro et 3) de l'utilisation de nouvelles stratégies pour augmenter le nombre de cellules dendritiques in vivo, pourrait aboutir au développement de nouvelles voies thérapeutiques dans la LLC-B.

II. Mécanismes moléculaires qui déterminent la fonction de AIF (Cécile Delettre-Cribaillet & Victor J. Yuste-Mateos)

Un des agents essentiels de l'apoptose caspase-indépendante est la protéine AIF (ou "Apoptosis Inducing Factor"), caractérisé par Susin et al. en 1999 (Nature, vol 397, pp. 441-446). AIF est une protéine de l'espace intermembranaire mitochondrial possèdant à la fois une fonction oxydo-réductase et une fonction apoptotique. Après un stimulus apoptotique, AIF est transloqué vers le noyau où il induit deux signes spécifiques de la mort caspase-indépendante: la condensation partielle de la chromatine et la fragmentation de l'ADN en fragments de 50Kbp. Il est intéressant de remarquer que AIF n'est pas capable à lui tout seul de provoquer la fragmentation de l'ADN, ce qui signifie que celle-ci dérive de la coopération entre AIF et d'autres facteurs non encore identifiés. En plus de ses effets au niveau nucléaire, AIF agit également sur les mitochondries isolées. En présence de certains facteurs cytosoliques non encore déterminés, il provoque en effet un gonflement mitochondrial, ainsi que la perte du potentiel transmembranaire mitochondrial. Son expression ectopique dans le cytosol cause également l'exposition des phosphatidylsérines sur la couche externe de la membrane plasmique cellulaire, selon un mécanisme qui reste encore à établir. Récemment, il a aussi été démontré que l'inactivation génique de AIF provoque un phénotype létal chez la souris. Ceci dit, les mécanismes responsables de ce phénotype létal doivent encore être déterminés. Les résultats préalablement obtenus amènent plusieurs considérations importantes dans le domaine de la mort cellulaire indépendante des caspases. L'identification de molécules intervenant dans la voie de mort médié par AIF reste un champ de recherche encore ouvert. Il est important d'analyser les voies de mort caspase-indépendante et de comprendre comment AIF contribue à ces mécanismes d'apoptose. Bien que les fonctions oxydo-reductase et apoptotique de AIF aient été déjà caractérisées (Nature, 1999, vol 397, pp. 441-446, Journal of Biological Chemistry, 2001, vol 276, pp. 16391-16398), un grand nombre de questions relatives au mode d'action de la protéine reste encore sans réponse.

L'objectif de notre projet est ainsi de définir les mécanismes moléculaires qui déterminent les fonctions de AIF afin de combler les lacunes qui existent aussi bien dans la connaissance actuelle de AIF que dans ses modes d'action. Pour cela nous souhaitons répondre à plusieurs questions: 1) Quels sont les facteurs cytosoliques, nucléaires et mitochondriaux modulés par AIF ou interagissant avec AIF? L'objectif est de réaliser, en collaboration avec les plate-formes existantes à l'Institut Pasteur, une identification des partenaires nucléaire, cytosolique et mitochondrial de AIF afin de mieux comprendre le mode d'action de celui-ci. 2) Quelles sont les relations structures/fonctions au niveau moléculaire de AIF? La séquence du domaine C-terminale de AIF montre qu'il existe des régions polaires et hydrophobes ainsi que certains résidus réactifs. La séquence du domaine N-terminale possède un site d'interaction possible entre AIF et son cofacteur le FAD et un site d'interaction avec le possible donneur d'électrons de la protéine, le NADH. Il serait donc intéressant de muter les différents résidus qui appartiennent aux régions fonctionnelles de AIF afin de déterminer ceux qui sont important dans chacune de deux fonctions de AIF. 3) Quelle est l'implication de AIF dans l'exécution de la mort cellulaire du système immunitaire? Il existe deux isoformes de AIF qui varient au niveau de la séquence d'adressage à la mitochondrie mais qui sont toutes deux localisées dans la mitochondrie. La fonction de ces variants est inconnue. C'est pourquoi nous souhaitons étudier leur distribution et leur implication dans l'exécution de la mort cellulaire associé au système immunitaire.

À travers la démarche mise en route dans cette partie de notre projet de recherche, nous obtiendrons une double connaissance: -Fondamentale: grâce aux nouveaux résultats dans la compréhension de la fonction biologique de AIF. -Appliquée: grâce aux possibles bénéfices que nous pourrions obtenir à travers la production d'inhibiteurs de AIF pour le traitement de maladies dans lesquelles l'apoptose semble suivre une voie indépendante des caspases.

III. Mise en évidence de nouveaux outils pour le transfert intracellulaire de biomolécules (Victor J. Yuste-Mateos & Nadine Robert en collaboration avec Frédéric Dessauge & Alphonse Garcia du Laboratoire de Signalisation Immunoparasitaire à l'I. Pasteur)

Ce travail en collaboration réalisé au sein de mon laboratoire, a permis de tester l'effet biologique (pénétration intracellulaire et effet sur la survie) de peptides dont les séquences miment des sites d'interaction avec les protéines phosphatases de la famille PP2A. Nous avons ainsi pu identifier plusieurs peptides pénétrants dérivés de trois protéines (CK2, Vpr-HIV-1, protamine), capables d'interagir avec des PP2A. Nous avons caractérisé, d'une part, des peptides pénétrants sans effet biologique capables de transférer des macromolécules dans le cytoplasme ou dans le noyau des cellules Jurkat et Hela, et d'autre part, des peptides pénétrants capables d'induire l'apoptose de ces mêmes cellules. Les mécanismes d'induction de l'apoptose ainsi que le potentiel anti-tumoral de ces peptides sont en cours d'analyse.

Mots-clés: Apoptose, Apoptosis Inducing Factor (AIF), Cancer, LLC-B, Mort caspase-indépendante



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
    SUSIN, Santos A., CNRS, CR1,susin@pasteur.fr DELETTRE-CRIBAILLET, Cécile, Chercheur post-doctoral

ROUÉ, Gaël, Chercheur post-doctoral

YUSTE-MATEOS, Victor J., Chercheur post-doctoral

ROBERT, Nadine (Technicienne,nadou@pasteur.fr)

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