Cours 7 - Apoptose (complet) Flashcards
La survie d’un neurone dépend de quoi? (2)
- facteurs de survie solubles (fournis par un autre élément)
- contacts synaptiques
Comment se nomment les facteurs de survie?
facteurs trophiques
Pyknose?
condensation irréversible de la chromatine
rétraction du noyau qui marque sa dégénérescence
3 voies de mort cellulaire
- autophagie
- nécrose
- apoptose
Autophagie?
- le neurone se digère lui-même
- cellules recyclent
leur cytoplasme et dégradent leurs organites
Morphologie de l’autophagie (5)
- chromatine : se décompose, mais pas de condensation (donc plus de noyau)
- autophagosomes : séquestrent les protéines cytoplasmiques
- autolysosomes : fusion entre un autophagosome et un lysosome pour dégrader les protéines cytoplasmiques
- densité cytoplasme accrue
- mitochondries denses
Nécrose? (2)
- arrêt de la production d’énergie par les mitochondries
- le neurone devient incapable de réguler le contenu ionique et la pression hydrostatique.
La nécrose est observée dans quels cas?
lésions traumatiques
Morphologie de la nécrose (3)
- neurone et ses organites gonflent
- les enzymes lysosomales s’activent, - les composants cytoplasmiques sont dégradés
- finalement, le soma éclate
Apoptose?
Suicide cellulaire
Morphologie de l’apoptose (4)
- rétrécissement des neurones
- pycnose du noyau
- les protéines réticulées se lient à la membrane
- de petits corps apoptotiques se détachent de la cellule. Ils sont phagocytés par les macrophages.
Technique de marquage TUNEL pour l’apoptose
- pendant l’apoptose, l’ADN est dégradés en fragments double brin de faible poids moléculaire
- ces fragments d’ADN sont détectés par le marquage TUNEL :
- un nucléotide modifié (qui peut être visualisé par la suite) se fixe à chaque fragment d’ADN
Techniques de visualisation des fragments d’ADN lors de l’apoptose (2)
- marquage TUNEL
- électrophorèse sur gel d’agarose
En électrophorèse sur gel d’agarose, qu’est-ce qui distingue des cellules en apoptose ou en nécrose?
- apoptose : patron en « échelle »
- nécrose : traînée diffuse
Cause extérieure principale de l’apoptose
radiation gamma
Cause principale de l’autophagie
starvation
Cause principale de la nécrose
ischémie
Étapes de l’apoptose (2)
1 :
- la cellule se compacte
- le noyau devient en pyknose
- perte du potentiel de membrane des mitochondries
2 :
- membrane cellule forme des « blebs » : corps apoptotiques
- noyau se fragmente
Étapes autophagie (2)
1 : - formation d'autophagosomes - formation de vacuoles - fusion des autophagosomes avec lysosomes 2 : - perte des organites - grande production de vacuoles
Étapes nécrose (2)
1 :
- ouverture de canaux dans la membrane cellule, flux vers l’intérieur de la cellule
- organites et cellule gonflent
2 :
- des protéases et lysosomes s’échappent
- rupture de la membrane cellulaire
V ou F. La cascade génétique impliquée dans l’apoptose s’est révélée remarquablement conservée de C. elegans à l’homme.
V
V ou F. Le lignage cellulaire chez C elegans est précis, mais pas identique dans tous les vers (comme chez l’humain).
F. Le lignage cellulaire est très précis et identique dans tous les vers.
C. elegans. Si l’on bloque l’apoptose par des mutations, qu’est-ce qui arrive aux cellules qui auraient dû mourir?
se différencient, généralement comme leurs soeurs de lignage, et peuvent être fonctionnelles
C elegans. En microscopie optique à contraste différentiel, de quoi a l’air une cellule en apoptose?
- le noyau devient très net
- au bout d’un certain temps, la cellule apparaît comme un disque plat qui sera phagocyté
C elegans. Des cellules en apoptose, mutantes pour ced-1, ont quoi comme différence avec des cellules en apoptose non mutantes pour ced-1?
Les cadavres de cellules s’accumulent si ced-1 est mutant, car les cellules mortes ne sont pas phagocytées
Le premier épisode de la mort cellulaire programmée se produit dans quelles cellules d’un organisme?
les cellules du système nerveux
V ou F. Pendant le développement embryonnaire tardif, les cellules progénitrices neurales commencent à mourir en grand nombre.
V
Quelle est la différence entre les techniques de marquage TUNEL et ISEL?
TUNEL : marque les noyaux des cellules apoptotiques
ISEL : marque les noyaux dans toutes les cellules
Dans quel type de zone du cortex le marquage ISEL est présent en plus grande quantité?
zone ventriculaire en prolifération
Comment déterminer le nombre de neurones différenciées qui meurent? (2)
- marquage : marquer
- Compter le nombre de neurones chez un jeune animal, et soustraire ce nombre au nombre obtenu par un compte identique chez l’adulte, si nombre est négatif, alors des neurones doivent avoir été éliminés
Quelles sont les difficultés de la méthode de comptage des cellules qui meurent?
- Si la neurogenèse et la mort cellulaire se chevauchent dans le temps, le nombre de cellules peut rester stable, donc on ne peut pas compter le nombre de cellules qui meurent
- des estimations sont faites à partir de coupes de tissus, mais des changements de taille ou de densité peuvent influer sur les chiffres globaux
Pour déterminer le nombre de cellules qui meurent, qu’est-ce qui est préférable de faire?
compter les cellules saines et les cellules pycnotiques dans la même section de tissu
Pourquoi y’a-t-il abondance de mort neuronale ?
la mort cellulaire sert à faire correspondre le nombre de neurones afférents à la taille de la population cible (on raffine le positionnement des neurones comme on taille un bloque de béton en statue)
Quels sont les 2 mécanismes de régulation du nombre de neurones?
premier : neurogenèse
deuxième : mort cellulaire
Qu’arrive-t-il si la cible d’une cellule nerveuse en développement est enlevée?
la cellule nerveuse meurt
V ou F. La survie des neurones est corrélée à la quantité de tissu cible.
V (si + de tissu cible, alors + de survie cellulaire)
Quelles stratégies expérimentales (2) on peut utiliser pour déterminer la corrélation entre la quantité de tissu cible et la survie des neurones?
1 - dans un poussin embryonnaire, on enlève chirurgicalement un bourgeon de membre : les neurones survivent en moins grande quantité (moins de motoneurones)
2 - dans un poussin embryonnaire, on ajoute chirurgicalement un bourgeon de membre : le processus de mort cellulaire est diminué (il y a + de motoneurones)
Qu’est-ce qui explique le lien entre la quantité de tissu cible et la survie cellulaire?
si + de tissu cible, alors + de facteurs trophiques, alors + de survie cellulaire
V ou F. Dans un organisme en développement, les neurones qui innervent la musculature axiale meurent en plus grande quantité par rapport aux neurones qui innervent les bourgeons des membres.
V
Expérience sur l’hypothèse qu’un facteur soluble issu d’une cible peut aider à la survie.
Expérience : transfert d’une tumeur de souris dans un embryon de poussin.
- la tumeur est implantée dans un seul côté (droit ou gauche) : la taille de la racine dorsale ganglionnaire du côté où la tumeur a été implantée est plus grosse que le côté qui n’a pas la tumeur
- OU : la tumeur est implantée de façon à ce que le fibres nerveuses n’ont pas un accès direct à la tumeur : la taille des ganglions de chaque côté (droit et gauche) augmente de façon égale
Qu’est-ce que le NGF?
nerve growth factor (facteur de croissance des nerfs) : substance neurotrophique
Neurotrophines importantes (4).
- NGF
- NT-3
- BDNF
- NT-4
Comment TrkA a été découvert?
1 - il a été montré que NGF induit la phosphorylation des protéines dans les cellules PC12
2 - quand TrkA est éliminé des cellules PC12, les cellules PC12 deviennent insensibles au NGF
Quel est le récepteur de :
- NGF
- NT-3
- BDNF
- NT-4
- NGF : TrkA
- NT-3 : TrkC
- BDNF : TrkB
- NT-4 : TrkB
V ou F. L’internalisation de NGF est absolument nécessaire pour que les neurones survivent.
F. Seul le contact est nécessaire, par obligatoire d’avoir une « entrée » de NGF
Voie de signalisation intracellulaire de NGF-TrkA (jusqu’à la transcription)
1 - NGF se lie à TrkA : ça induit la dimérisation et l’autophosphorylation de TrkA
2 - le complexe NGF-TrkA subit une endocytose dépendante de la clathrine, et les protéines effectrices en aval sont recrutées à la vésicule d’endocytose et acitvées
3 - L’endosome est transporté par voie rétrograde le long des microtubules par un moteur dynéine vers le soma
4 - quand l’endosome atteint le soma, il fournit un signal qui entre dans le noyau pour contrôler la transcription (par exemple de CREB)
Qu’est-ce qui peut diminuer la survie neuronale en rapport avec la voie de signalisation NGF-TrkA?
les inhibiteurs de kinases qui bloquent la phosphorylation de TrkA au début de la voie (si TrkA pas phosphorylée, alors la voie est bloquée)
C’est quoi le P75NTR? (2)
- un récepteur à neurotrophine à faible affinité pour NGF
- glycoprotéine membre de la famille des récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TNFr)
V ou F. P75NTR possède un domaine catalytique intracellulaire comme les récepteurs Trk.
F, il n’en possède pas
V ou F. P75NTR peut déclencher la mort cellulaire.
V
Quelle est la différence entre NGF et pro-NGF?
- NGF : neurotrophine qui induit la survie neuronale, se lie à TrkA
- pro-NGF : neurotrophine non-clivée, mais biologiquement active, qui induit la mort neuronale en se liant au récepteur P75NTR
Récepteur de pro-NGF?
P75NTR et son co-récepteur appelé sortiline
Voie de signalisation intracellulaire activée par P75NTR, qui induit la survie cellulaire.
1 - recrutement d’une protéine adaptatrice cytoplasmique qui transduit les signaux de plusieurs membres de la famille TNFr (entre autres, TRAF6)
2 - la transduction de TRAF6 induit la libération d’un activateur de la transcription : le facteur nucléaire kB (NF-kB)
3 - NF-kB entre dans le noyau et active la transcription de gènes qui favorisent la survie
Voie de signalisation intracellulaire activée par P75NTR, qui induit la mort cellulaire.
1 - recrutement de TRAF6 et du facteur d’interaction au récepteur de neurotrophine (NRIF)
2 - le recrutement de TRAF6 et de NRIF induit l’activation de c-Jun kinase (JNK)
3 -JNK phosphoryle le facteur de transcription c-Jun
4 - c-Jun entre dans le noyau et active la transcription de gènes proapoptotiques
V ou F. La signalisation du système endocrinien contrôle de nombreux aspects du développement, dont la mort cellulaire programmée.
V
À quoi serait dû le dimorphisme sexuel (différences dans les structures cérébrales entre mâle et femelle d’une même espèce)?
différences dans la quantité d’hormones stéroïdes ou de leurs récepteurs au cours du développement
V ou F. Les hormones stéroïdes sont des molécules solubles dans l’eau.
F, elles le sont dans les lipides
Les hormones stéroïdes sont libérées par quoi?
par les gonades
Quelle est la première structure du cerveau montrant un écart anatomique entre les hommes et les femmes (dimorphisme sexuel)? Quelle est la différence?
noyau de l’air préoptique (SDN-POA)
différence : le noyau est beaucoup plus gros chez l’homme
De quoi dépend la grosseur du noyau de l’air préoptique (SDN-POA) pendant le développement chez le mâle?
la formation des gonades intactes pendant le développement
Comment peut-on moduler la grosseur du noyau de l’aire préoptique (SDN-POA) chez le mâle vs la femelle?
- mâle : le nombre de cellules du noyau peut être considérablement réduit par la castration génétique dans les quelques jours suivant la naissance
- femelle : si traitée à la testostérone, développe un noyau élargi
Le noyau spinal bulbocavernosus (NSB) innerve quoi et à quelle hauteur de la ME chez les rats mâles?
au niveau de la ME lombaire, il innerve le muscle strié du pénis (c’est un noyau moteur)
Quelle est le dimorphisme sexuel chez le rat par rapport au noyau spinal bulbocavernosus (NSB)?
- mâle : présent chez l’adulte
- femelle : presque absent
À quoi est dû le dimorphisme sexuel chez le rat par rapport au noyau spinal bulbocavernosus (NSB)?
à la perte sélective de neurones moteurs chez les rats femelles au cours du développement
Quelle est l’expérience qui permet de déterminer ce qui a un effet sur la mort cellulaire dans le dimorphisme sexuel des motoneurones NSB chez le rat?
- femelle : on traite les nouveau-nés femelles avec de la testostérone = mort des motoneurones NSB est diminuée
- mâle : on castre les nouveau-nés et on les traite avec un antagoniste des androgènes (le flutamide) = mort des motoneurones est accrue
Qu’arrive-t-il à un neurone privé d’un facteur trophique?
il ne parvient pas à maintenir les niveaux normaux de synthèse et de métabolisme, et expire simplement
De quelle façon les neurones en développement participent à leur propre mort?
en exprimant des gènes et synthétisant des protéines qui endommagent la structure et la fonction cellulaire
Protéines impliquées dans la mort cellulaire
- actinomycine D
- cycloheximide
Rôle de l’actinomycine D dans la mort cellulaire
inhibe la transcription en se liant à l’ADN et en empêchant le mouvement de l’ARN polymérase
Rôle de la cycloheximide dans la mort cellulaire
empêche la traduction en bloquant la réaction de la transférase peptidyl sur les ribosomes
Que se passe-t-il avec les protéines apoptotiques quand les facteurs de survie sont retirés?
elles sont activées par phosphorylation et leur expression augmente
Forme active de la neurotrophine?
dimère (2 chaînes identiques)
Étapes d’activation du récepteur Trk
1 - La neurotrophine dimérique se lie à la protéine Trk (monomérique)
- La liaison induit la dimérisation de 2 récepteurs Trk ensemble
- Le complexe ligand-récepteur conduit à la transphosphorylation des résidus de tyrosine
sur la queue cytoplasmique de récepteurs Trk voisins
- Les protéines adaptatrices cytoplasmiques (Shc) se lient aux sites de phosphorylation
spécifiques sur la queue cytoplasmique des récepteurs Trk, et ces substrats sont alors phosphorylés
Résultat des 2 voies du survie possible en présence de NGF
1 - conduit à activation de la kinase Akt
2 - conduit à l’activation de la cascade des MAPK (mitogen-activated protein kinase)
Voie de survie possible en présence de NGF qui est en lien avec la kinase Akt
1- Deux protéines (GRB-2, Gab-1) sont recrutées au complexe du récepteur, ce qui entraîne l’activation d’une phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K).
2 - PI3K génère des phosphoinositide phophases qui activent la sérine/thréonine kinase Akt.
Voie de survie possible en présence de NGF qui est en lien avec la cascade des MAPK
1 - Ras, une protéine G associée à la membrane, devient activée par le biais d’un échange du GDP-GTP, médié par un facteur d’échange de nucléotide guanine (Sos).
2 - La Ras activée phosphoryle plusieurs substrats, y compris une kinase sérine / thréonine (Raf).
3 - La Raf active déclenche la cascade de signalisation MAPK, finissant par l’activation d’une protéine kinase S6 ribosomale (RSK).
4 - Akt et RSK phosphorylent le facteur de transcription, CREB (Cyclic AMP response element binding protein)
5 - CREB phosphorylé entre alors dans le noyau où il peut augmenter l’expression de protéines anti-apoptotiques, telles que Bcl-2.
2 voies de mort possible en présence de NGF
1 - activation séquentielle de 2 kinases : ASK et JNK
2 - activation de la kinase 4 dépendante de la cycline
Voie de mort possible en absence de NGF qui est en lien avec la voie JNK
1 - activation séquentielle de deux kinases (ASK, JNK)
2 - phosphorylation d’un facteur de transcription (c-Jun) qui pénètre ensuite dans le noyau
3 - dans le noyau, le facteur de transcription c-Jun augmente l’expression de protéines pro-apoptotique, comme Bim
Voie de mort possible en absence de NGF qui est en lien avec la voie de la kinase 4 dépendante de la cycline
1 - quand la kinase 4 dépendante de la cycline est activée, elle entre dans le
noyau et hyperphosphoryle p130
2 - p130 attache des protéines (dont le facteur de liaison
promoteur, E2F) à un promoteur et réprime la transcription
3 - Lorsque le complexe protéique se dissocie, le facteur de transcription, Myb, est exprimé
4 - Avec c-Jun, Myb peut induire la transcription des protéines proapoptotiques, telles que Bim.
Compléter la phrase. NGF ne peut pas induire la survie si __ (__) est constitutivement activé.
la MAP kinase (JNK)
Compléter la phrase. Si __ est constitutivement activé, il y a survie même en l’absence de NGF
ERK
Compléter la phrase. Il y a survie sans NGF si __ (_) est exprimé par un vecteur viral.
p21 (inhibiteur de cdk)
C. elegans. Quels gènes doivent être exprimés par une cellule pour pouvoir mourir naturellement au cours du développement.
ced-3 et ced-4
Quelles protéines sont les « agents de la mort »?
caspases
V ou F. Quand un seul gène de la mort cellulaire est muté, la quasi-totalité de la mort cellulaire naturelle est empêchée.
V
Processus des caspases?
coupent les protéines
Quels gènes sont impliqués dans l’apoptose? (4)
- egl-1
- ced-9
- ced-4
- ced-3
V ou F. Ce n’est pas l’ensemble des cellules qui expriment les gènes impliqués dans l’apoptose.
F, toutes les cellules les expriment
Fonction de egl-1
régule négativement la protéine anti-apoptotique
Fonction de ced-9
régule négativement l’activité du couple CED-4/CED-3.
Qu’est-ce que la protéine ced-3 a de spécial à comparer aux autres protéines impliquées dans l’apoptose?
elle est la seule
douée d’une activité catalytique et joue donc un rôle primordial
Quelles protéines forment le complexe appelé apoptosome?
CED-9, CED-4, CED-3
V ou F. La protéine CED-4 est un constituant nécessaire de la voie de la mort.
F, c’est un des produits de CED-4 qui est nécessaire
Qu’est-ce qui conduit à l’activation de CED-3?
quand CED-4 se lie à la forme inactive de CED-3
V ou F. Dans la cascade de signalisation de l’apoptose, les caspases sont présentes chez toutes les espèces (conservé).
F, seulement présent souris (et mammifères), mais pas chez c. elegans et la drosophile
V ou F. La cascade de signalisation de l’apoptose est conservée (en général).
V
Caractéristiques de l’état moléculaire d’un neurone qui indique qu’il est en mode « survie » (6)
- mitochondries sont conservées dans un état non perméable grâce au régulateur anti-apoptotique Bcl-2
- Bcl-x (un régulateur anti-apoptotique) se lie à un régulateur proapoptotique, Bax, et l’empêche d’agir sur la mitochondrie
- Bcl-x se lie aussi à Apaf-1 empêchant l’activation de la caspase-9
- Bad, un régulateur proapoptotique, est phosphorylé par une kinase dépendante des neurotrophines et donc est inactif
- IAP se lie à la pro-caspase-9, pour l’inactiver
- Une nucléase qui est responsable de la fragmentation de l’ADN, CAD, est liée à son inhibiteur, ICAD, et est donc inactive.
Caractéristiques de l’état moléculaire d’un neurone qui indique qu’il est en mode « apoptose » (6)
- Bad est déphosphorylé et devient actif. Il se lie à la protéine Bcl-x (ce qui empêche Bcl-x de se lier à Bax pour l’inactiver)
- Cela permet à Bax de s’associer à la mitochondrie (ce qui la rend perméable), entraînant la libération du cytochrome c, de AIF, et de Smac
- Dans une voie indépendante des caspases, AIF entre dans le noyau et fragmente l’ADN
- Smac se lie à IAP, ce qui permet également le process de la pro-caspase-9.
- Apaf-1 forme un apoptosome avec le cytochrome c pour activer la caspase-9, puis la caspase-3.
- L’une des cibles de la caspase-3 est ICAD, ce qui libère CAD, lequel peut alors fragmenter l’ADN
Qu’est-ce qui s’occupe de l’élimination des neurones morts?
microglies
Chez les vertébrés, la microglie dérive de quoi?
des cellules mésodermiques qui migrent dans le SNC au cours du développement
Rôle microglie dans SNC adulte.
protéger le SNC contre les infections ou les blessures en phagocytant, en présentant des antigènes et en sécrétant des cytokines.
Comment sont identifiés les neurones mourants qui doivent être éliminés?
1 - quand un neurone subit l’apoptose, les phosphatidylsérines (PS), qui se trouvent à l’intérieur de la membrane plasmique, sont exposés (ils sont cachés dans la membrane quand le neurone est vivant)
2 - quand les PS sont exposés, ça identifie le neurone et un agent chimioattractif de la microglie est relâché
3 - Lorsque les récepteurs des cellules microgliales se lient aux PS, le cytosquelette de la microglie se réorganise et le corps apoptotique est englouti.
4 - La phagocytose se produit lorsque les effecteurs dérivés de la microglie tels que le superoxyde vont détruire le cadavre.
Il y a combien de gènes impliqués dans le processus de l’élimination des neurones morts?
7
Les gènes impliqués dans le processus de l’élimination des neurones morts ont un contrôle sur quoi? (2)
- reconnaissance des corps cellulaires
- contrôle des réarrangements du cytosquelette.
V ou F. Des mutations nulles des gènes responsables de la phagocytoses des neurones morts entraînent une plus grande survie.
F, mais ça participe activement à la mort cellulaire
Des mutations dans des gènes de la phagocytoses des neurones morts bloquent la phagocytose et se traduisent par
la persistance de corps morts. Quels sont les gènes impliqués? (7)
- ced-l
- ced-2
- ced-5
- ced-6
- ced-7
- ced-10
- ced-12
2 voies de la phagocytose des neurones morts.
–> voie 1 :
1 - ced-2, ced-5 et ced-12 ont un effet sur ced-10
2 - ced-10 est une protéine qui régule l’organisation du cytosquelette des cellules phagocytaires
–> voie 2 :
1 - ced-7 (localisé dans la membrane plasmique des cellules apoptotiques et des cellules phagocytaires) a un effet sur ced-1
2 - ced-1 (récepteur transmembranaire reconnaissant les modifications faites par ced-7) a un effet sur ced-6
3 - ced-6 reconnaît les phosphoprotéines dans les cellules phagocytaires
Qu’est-ce qui se passe chez les mutants de la phagocytose (pour digérer les neurones morts)?
les corps morts finissent par disparaître, mais en plusieurs heures au lieu de 30 à 40 minutes
Pourquoi de nombreux gènes impliqués dans le processus de phagocytose n’ont pas encore été identifiés?
parce qu’ils sont essentiels au développement embryonnaire (les mutations de la phagocytose connues sont viables, car on les fait muter pour connaître leur rôle et on ne peut pas voir l’effet si la mutation n’est pas viable)
V ou F. Il y a un corrélation entre le début de l’activité neuromusculaire chez les poussins et l’apparition de la mort cellulaire normale des neurones moteurs.
V
Par rapport à la mort neuronale, qu’est-ce qui se passer si la transmission synaptique est bloquée? Quelle est l’hypothèse pourquoi?
ça empêche la mort neuronale!
-> hypothèse : la survie des neurones dépend de leur niveau d’accès au facteur de survie issu de la cible. Donc, l’augmentation de la ramification pourrait améliorer la capacité des neurones moteurs à obtenir les facteurs trophiques issus des muscles
V ou F. Même si la transmission synaptique est faible au cours du développement, les neurones post synaptiques continuent à vivre normalement.
F. Si le niveau de transmission synaptique est trop faible au cours du développement, alors les neurones post-synaptiques peuvent arrêter la synthèse protéique, deviennent atrophiques, et meurent.
V ou F. Une trop grande activation excitatrice peut être fatale pour les neurones.
V, en ouvrant les canaux voltage-dépendants et chargeant le cytoplasme en calcium.
V ou F. Plus une innervation afférente est enlevée tôt, plus le nombre de neurones perdus est grand.
V, le nombre perdu est minime chez l’adulte, mais très important au début du développement
V ou F. Les niveaux de calcium intracellulaire
n’influent pas sur la survie et la mort.
F
V ou F. CREB et BDNF sont activés/exprimés lors de l’activation de la voie de la mort cellulaire.
F, c’est lors de l’activation de la voie de la survie
Quel est le % de mort cellulaire normale au cours du développement?
80%
