vignette|381x381px|La desquamation de l'épiderme est due à la mort cellulaire des cellules de l'épiderme. Sur la photo, la desquamation est pathologique et liée à une scarlatine. L'apoptose (du grec : apo, « au loin » et ptosis, « chute ») (ou mort cellulaire programmée) est le processus par lequel des cellules déclenchent leur autodestruction en réponse à un signal. C'est l'une des voies possibles de la mort cellulaire, qui est physiologique, génétiquement programmée, nécessaire au développement et à la survie des organismes multicellulaires. Son équilibre avec la prolifération cellulaire permet l'homéostasie tissulaire. Contrairement à la nécrose, elle ne provoque pas de réaction du système immunitaire : les membranes plasmiques ne sont pas détruites, du moins dans un premier temps, et la cellule émet des signaux (en particulier, elle expose sur le feuillet externe de sa membrane plasmique de la phosphatidylsérine, un phospholipide normalement constitutif de son feuillet interne) qui permettront sa phagocytose par les cellules macrophagiques et particulièrement les macrophages.
Découverte et étymologie vignette|John Sulston, co-lauréat du prix Nobel de médecine de 2002, qui, avec Sydney Brenner et H. Robert Horvitz, identifia des gènes responsables de l'apoptose chez un petit ver. Le naturaliste suisse et allemand Carl Vogt a été le premier à décrire le principe de mort cellulaire programmée en 1842 chez le crapaud accoucheur.
Seulement un siècle plus tard, en 1965 l'intérêt sur le sujet réémerge quand John Kerr qui travaillait à l'Université de Queensland, a été capable de distinguer, lors d'une étude sur les tissus par microscopie électronique, la mort cellulaire programmée de la nécrose. En conséquence de son travail, John Kerr a été invité à joindre Alastair Currie et Andrew Wyllie à l'Université d'Aberdeen où en 1972, le trio a mis en évidence l'apoptose.
Ils ont choisi le terme apoptosis pour décrire le phénomène de mort cellulaire naturelle. Ce mot provient d'une locution grecque évoquant la « chute des feuilles ». Le terme avait déjà été employé en médecine par Hippocrate de Kos (460-377 av. J.-C.) dans son traité Des Instruments de réduction pour décrire la décomposition des tissus après la mort (« chute des os »)chap 2, l'apoptose de la thèse de doctorat en sciences vétérinaires, Identification de nouveaux mécanismes régulateurs de l'apoptose des granulocytes, 2007.« Useful known and unknown views of the father of modern medicine, Hippocrates and his teacher Democritus », Hellenic journal of nuclear medicine, The Journal of the Hellenic Society of Nuclear Medicine, Hell J Nucl Med, 2008, vol. 11, 1, p. 2-4..
En 2002, le Prix Nobel en Médecine a été attribué à Sydney Brenner, H. Robert Horvitz et John Sulston pour leur travail dans l'identification des gènes responsables de l'apoptose chez le nématode C. elegans.
Exemples de rôles physiologiques
Morphogenèse
L'apoptose joue un rôle dans la formation du corps d'un organisme, par exemple l'émergence des doigts. Au début de sa formation, la main ressemble à une moufle (ou une palme), puis les cellules se trouvant entre les futurs doigts disparaissent. De même, la disparition de l'appendice caudal, chez le fœtus humain, est due à ce phénomène d'apoptose. La régression de la queue chez les têtards lors de leur métamorphose en grenouille est elle aussi due à l'apoptose.
Elle joue un rôle dans la formation du cerveau : très tôt dans l'embryogenèse, le cerveau subit une vague apoptotique qui le remodèle. Ensuite, les neurones forment entre eux des liaisons synaptiques au hasard , et une deuxième vague apoptotique élimine ceux qui n'ont pas établi de liaisons utiles.
Elle peut également avoir un rôle moteur, la rétraction des cellules mortes entraînant la mobilisation des tissus voisins. Ce mécanisme a notamment été décrit chez l'embryon de la drosophileL.A. Davidson, « Apoptosis turbocharges epithelial morphogenesis », Science, 21, 2008, p. 1641-1642..
Système immunitaire
En réponse à l'apparition d'un antigène étranger dans le corps, des lymphocytes B se mettent à produire chacun un anticorps particulier, en recombinant au hasard leurs gènes d'immunoglobulines (recombinaison V(D)J). Ceux qui produisent des anticorps inactifs ou autoimmuns sont éliminés par apoptose. En cas d'infection virale, les lymphocytes T cytotoxiques produisent des molécules toxiques pour les cellules infectées ; ils sont détruits par apoptose lorsque l'infection est maîtrisée. C'est le cas dans l'infection par le VIH, mais cette voie entraîne par la suite des effets néfastes car les LT4 détruits en grande quantité ne peuvent plus sécréter les interleukines à l'origine de la sélection et de l'amplification clonale.
Différenciation intestinale
Les cellules intestinales sont en perpétuel renouvellement (avec une durée de vie de quelques jours seulement) et migrent du bas des cryptes vers le sommet des villosités intestinales de l'intestin grêle où elles assurent leur fonction d'absorption des nutriments. Ultimement elles se décrochent et enclenchent un phénomène apoptotique particulier appelé anoïkose, dû à la perte de contact cellule-cellule ou cellule-matrice extracellulaire.431px|droite|Étapes que suit une cellule lors de l'apoptose.
Dédifférenciation mammaire Les acini des glandes mammaires après la période d'allaitement, et en absence du maintien du signal de prolifération/différenciation dû à la prolactine, vont se résorber, et perdre un nombre important de cellules épithéliales par un processus d'apoptose.
Causes
Une cellule normale a constamment besoin que le corps lui confirme son utilité, aux moyens de facteurs de croissance. La perte de ces signaux peut déclencher un processus apoptotique.
Des signaux émis à la suite des dommages subis par l'ADN (par exemple à la suite d'une irradiation aux rayons UV ou aux rayons X) sont capables de déclencher l'apoptose : en effet c'est alors soit une cellule potentiellement cancéreuse, soit une cellule totalement dysfonctionnelle. Dans les deux cas, cette cellule doit être éliminée sans dommage pour le reste du tissu adjacent.
Des signaux hormonaux, notamment par les glucocorticoïdes, peuvent déclencher l'apoptose. C'est un mécanisme important, de régulation du système immunitaire.
Pression sur le réticulum endoplasmique : lorsqu'une cellule a un problème dans la conformation d'une protéine, qui aboutit à une accumulation de cette protéine dans le réticulum endoplasmique, elle peut entrer en apoptose.
La perte des contacts entre certaines cellules, ou bien entre ces cellules et leur matrice extracellulaire environnante induit de façon extrêmement rapide un processus apoptotique appelé anoïkose.
L'apoptose peut aussi être causée par la dégradation des télomères des chromosomes. Elle peut être inhibée par les télomérases. Ce processus est aussi appelé horloge biologique.
Manifestation cytologique
vignette|Une cellule enclenche un processus apoptotique. Il s'agit là d'un des multiples scénarios de l'apoptose : le processus est ici déclenché à la suite des signaux émis par une cellule voisine. La cellule en apoptose transmet un signal indiquant aux phagocytes, qui font partie du système immunitaire, d'effectuer leur travail de phagocytose.
L'apoptose se manifeste sur ces cellules isolées (non regroupées). On constate sur les cellules concernées une compaction et une marginalisation de la chromatine nucléaire (pycnose) ainsi qu'une convolution des membranes cytoplasmiques et nucléaires et une condensation du cytoplasme.
L'intégrité des membranes est conservée au cours du processus apoptotique évitant ainsi toute réaction inflammatoire. Les corps apoptotiques sont protégés par une enveloppe membranaire issue de la convolution des membranes.
Désassemblage cellulaire au cours de l'apoptose
Étape 1 : purge de la membrane apoptotique Lors de l'induction de l'apoptose par voie extrinsèque (activée par les récepteurs transmembranaires) ou intrinsèque (par l'intermédiaire des mitochondries)., 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. 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... 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.. 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 petites GTPases contenant un enroulement hélicoïdal () activée par la caspase..A. Smith, M. Parkes, G. Atkin-Smith, R. Tixeira, I. Poon, « Cell disassembly during apoptosis », WikiJournal of Medicine, vol. 4, 1, 2017, p. 8. doi:10.15347/wjm/2017.008 ..
Étape 2 : formation de protubérances membranaires apoptotiques 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 ».... 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 (figure 1). Par exemple, des pointes de microtubules ont été observées sur des cellules épithéliales squameuses apoptotiques. Mécaniquement, la formation de pointes de microtubules dépend de la polymérisation des microtubules et de l'établissement du réseau de microtubules. 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. 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. À l'instar des pointes de microtubules, la formation d'apoptopodes peut induire une séparation des blebs de la membrane. 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 ». 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. , le seul régulateur moléculaire connu de la formation d'apoptopodes perlés et d'apoptopodes est le canal membranaire activé par la caspase (pannexine 1).
Étape 3 : fragmentation cellulaire Enfin, la libération de corps apoptotiques individuels liés à la membrane (généralement considérés comme ayant un diamètre d'environ 1 à 5 micromètres) représente l'étape finale (étape 3) du désassemblage des cellules apoptotiques. 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. Il convient de noter qu’en plus des corps apoptotiques, des vésicules membranaires d’un diamètre inférieur à un micromètre sont également libérées au cours de l’apoptose..