La mort cellulaire est l'arrêt définitif des métabolismes et des fonctions vitales, puis la destruction, de la cellule (unité de base des processus vitaux).
Ce phénomène est un phénomène physiologique. Il intervient de manière naturelle lors de l'embryogenèse afin de contrôler le nombre de cellules dans l'organisme ou pour la formation d'une immunité efficace.. Une trop grande mortalité cellulaire peut entrainer des dégénérescences ou au contraire une trop faible mortalité cellulaire peut entrainer des cancers..
Il existe différents types de morts cellulaires qui peuvent être caractérisés selon la morphologie des cellules, mais également selon les enzymes impliquées (nucléases, lipases, ou protéases tel que les caspases. ou les calpaïnes) ou le contexte pathologique ou physiologique de la mort cellulaire.
Historique
Jusqu’au , la mort n’était comprise qu’au niveau de l’organisme individuel, et le concept de mort cellulaire n’était pas facilement accepté par les médecins et les biologistes. Après le développement de la microscopie optique, des pratiques de coupe de tissus et des techniques de coloration, la mort au niveau cellulaire a été reconnue. Malgré les partisans de la théorie cellulaire tels que le botaniste Mathias Jakob Schleiden et le zoologiste Theodore Schwann dans les années 1830-1860, l'utilisation des microscopes en médecine était limitée. L'application des progrès techniques de la microscopie optique et du concept selon lequel les organismes sont composés de cellules à la médecine a été dirigée par le pathologiste allemand Rudolf Virchow. Dans ses articles publiés en 1855Virchow, R. Cellular-pathologie. Arch. für. Pathologische Anat. und Physiologie und für. Klinische Med. 8, 3–39 (1855). et dans un livre intitulé « Cellular Pathology », basé sur une compilation de conférences qu'il a données en 1858Virchow, R. & Chance, F. N. Cellular Pathology as Based Upon Physiological and Pathological Histology: Twenty Lectures Delivered in the Pathological Institute of Berlin [luring the Months of February, March and April, 1858]. (P. Blakiston, Son & Company, 1880)., Virchow a formalisé la pathologie cellulaire comme base fondamentale de la pathologie. Cette nouvelle perspective a radicalement changé la façon dont la pathologie était perçue. Virchow a reconnu pour la première fois la nécrose comme une mort au niveau cellulaire lors de son étude des changements cellulaires accompagnant les lésions tissulaires causées par l'inflammationCummings, Margaret C. M.B., B.S.; Winterford, Clay M.; Walker, Neal I. M.D.. Apoptosis. The American Journal of Surgical Pathology 21(1):, January 1997..
En 1842, l’anatomiste allemand Carl Vogt a proposé pour la première fois que la mort cellulaire spontanée était un phénomène physiologique. Il a rapporté que la mort cellulaire lors de la métamorphose chez le crapaud éliminait la notocorde et permettait aux vertèbres de se développer. En 1882, le biologiste russe Elie Metchnikoff, considéré comme un pionnier de l’immunologie moderne, observait que les cellules phagocytaires engloutissaient les cellules mourantes de plusieurs organismes. La découverte de Metchnikoff a contribué de manière significative à notre compréhension du rôle du système immunitaire dans l’élimination des cellules mourantes et le maintien de l’homéostasie des tissus. Plus tard, en 1972, le pathologiste John F. Kerr et ses collègues découvrirent une sorte de mort cellulaire différente de la nécrose, qu’ils appelèrent « apoptose » 12,13. La découverte de l’apoptose a été une étape fondamentale dans l’étude de la mort cellulaire.
Définition des différents types
Les différents types de mort cellulaire ont été définis en 2018 par le Nomenclature Committee on Cell Death 2018
Les deux grands types de mort cellulaire sont :
La mort cellulaire accidentelle La disparition instantanée et catastrophique de cellules exposées à de graves agressions physiques (par exemple, des pressions élevées, des températures ou des forces osmotiques), chimiques (par exemple, des variations extrêmes de pH) ou mécaniques (par exemple, des forces de cisaillement)
La mort cellulaire régulée La mort cellulaire régulée est une mort cellulaire génétiquement codée pour l'élimination ciblée de cellules superflues, irréversiblement endommagées et/ou potentiellement nocives. Curieusement, la mort cellulaire régulée n'est pas propre aux formes de vie multicellulaires, un contexte dans lequel la programmée présente un avantage évident pour l'homéostasie de l'organisme dans des contextes physiologiques et pathologiques, mais on la retrouve également (dans des variantes simplifiées) parmi les eucaryotes unicellulaires vivant (au moins pendant une partie de leur cycle de vie) en colonies (comme plusieurs espèces de levures et Dictyostelium discoideum), et au moins dans certaines procaryotes (par exemple Escherichia coli). La mort cellulaire régulée repose sur une machinerie moléculaire dédiée, ce qui implique qu'elle peut être modulée (c'est-à-dire retardée ou accélérée) par des interventions pharmacologiques ou génétiques.
Bien que les mécanismes moléculaires sous-jacents présentent un chevauchement considérable, la mort cellulaire régulée est impliqué dans deux scénarios diamétralement opposés. D'une part, la mort cellulaire régulée peut survenir en l'absence de toute perturbation environnementale exogène, fonctionnant ainsi comme un effecteur intégré de programmes physiologiques de développement ou de renouvellement tissulaire. Ces formes complètement physiologiques de mort cellulaire régulée sont généralement appelées mort cellulaire programmée. D'autre part, les morts cellulaires régulées peuvent provenir de perturbations du microenvironnement intracellulaire ou extracellulaire, lorsque ces perturbations sont trop intenses ou prolongées pour que les réponses adaptatives puissent faire face au stress et restaurer l'homéostasie cellulaire. Il est important de noter que la mort cellulaire régulée induite par le stress constitue également une stratégie de préservation d’un équilibre biologique, ressemblant ainsi à des réponses adaptatives au stress. Cependant, alors que les réponses adaptatives au stress opèrent au niveau cellulaire (ce qui, par extension, favorise le maintien de l'homéostasie au niveau de l'organisme ou de la colonie), la mort cellulaire régulée opère directement au niveau de l'organisme ou de la colonie malgré l'homéostasie cellulaire. Une telle fonction homéostatique reflète non seulement l’élimination des cellules inutiles ou potentiellement dangereuses, mais aussi la capacité des cellules mourantes à exposer ou à libérer des molécules qui alertent l’organisme ou la colonie d’une menace potentielle. De tels signaux de danger sont communément appelés motifs moléculaires associés aux dégâts ou alarmines.
+ Définitions des morts cellulaires du Nomenclature Committee on Cell Death 2018 Nom Définition Mort cellulaire accidentel Forme quasi instantanée et incontrôlable de mort cellulaire correspondant au démontage physique de la membrane plasmique provoqué par des signaux physiques, chimiques ou mécaniques extrêmes.AnoïkisVariante spécifique de l'apoptose intrinsèque initiée par la perte de l'ancrage dépendant de l'intégrine.Mort cellulaire dépendante de l'autophagieUne forme de mort cellulaire régulée qui dépend mécaniquement du processus autophagiqueAutosisUn exemple spécifique de mort cellulaire dépendante de l’autophagie qui repose sur l' ATPase membranaire Na+/K+ATPase.Mort cellulaireDégénérescence irréversible des fonctions cellulaires vitales aboutissant à la perte de l'intégrité cellulaire (perméabilisation permanente de la membrane plasmique ou fragmentation cellulaire).Sénescence cellulairePerte irréversible du potentiel prolifératif associée à des caractéristiques morphologiques et biochimiques spécifiques, notamment le phénotype sécrétoire associé à la sénescence. La sénescence cellulaire ne constitue pas une forme de forme de mort cellulaire régulée.EfférocytoseMécanisme par lequel les cellules mortes et leurs fragments sont absorbés par les phagocytes et éliminés.EntoseUn type de mort cellulaire régulée qui provient de l'internalisation d'une cellule dans une autre cellule dépendante de l'actomyosine (entose) et qui est exécuté par les lysosomes.Apoptose extrinsèqueVariante spécifique de mort cellulaire régulée initiée par des perturbations du microenvironnement extracellulaire détectées par les récepteurs membranaires plasmiques, propagées par CASP8 et précipitées par les caspases bourreaux, principalement CASP3.FerroptoseUne forme de mort cellulaire régulée initiée par des perturbations oxydatives du microenvironnement intracellulaire qui est sous le contrôle constitutif de GPX4 et peut être inhibée par des chélateurs du fer et des antioxydants lipophiles.Mort cellulaire immunogèneUne forme de mort cellulaire régulée par activation d'une réponse immunitaire adaptative chez des hôtes immunocompétents.Apoptose intrasèqueType de mort cellulaire régulée initiée par des perturbations du microenvironnement extracellulaire ou intracellulaire, délimité par MOMP, (mitochondrial outer membrane permeabilization) et précipité par des caspases bourreaux, principalement CASP3.Mort cellulaire dépendante du lysosomeUn type de mort cellulaire régulée par la perméabilisation de la membrane lysosomal primaire et précipité par les cathepsines, avec implication facultative de la MOMP et des caspases.Nécrose induite par la protéine mitochondrial permeability transition poreForme spécifique de mort cellulaire régulée déclenchée par des perturbations du microenvironnement intracellulaire et s'appuyant sur la cyclophyline D.Catastrophe mitotiqueDéfaillance des mécanismes oncosuppresseur lors de la mitose par mort cellulaire régulée ou sénescence cellulaire. En soi, la catastrophe mitotique ne constitue pas une forme ou une mort cellulaire régulée.Mort mitotiqueVariant spécifique de mort cellulaire régulée (le plus souvent, apoptose intrinsèque) provoquée par une catastrophe mitotique.NécroptoseUne modalité de mort cellulaire régulée déclenchée par des perturbations de l'homéostasie extracellulaire ou intracellulaire qui dépend de manière critique de MLKL (Mixed lineage kinase domain like pseudokinase), RIPK3 (Receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 3) et (au moins dans certains contextes) de l'activité kinase de RIPK1.NétoseUne modalité de mort cellulaire régulée dépendante des dérivés réactifs de l'oxygène limitée aux cellules hématopoïétiques et associée à l'extrusion de filament de chromatine.ParthanatosUne modalité de mort cellulaire régulée initiée par l'hyperactivation de poly(ADP-ribose) polymérase 1 et précipitée par la catastrophe bioénergétique qui en résulte, couplée à la dégradation de l'ADN dépendante de l'apoptosis inducing factor et du facteur d'inhibition de migration des macrophages.Mort cellulaire programméeForme particulière de mort cellulaire régulée qui survient dans des scénarios strictement physiologiques, c'est-à-dire qu'elle n'est pas liée à des perturbations de l'homéostasie et ne se produit donc pas dans le contexte d'un échec d'adaptation au stress.PyroptoseUn type de mort cellulaire régulée qui dépend essentiellement de la formation de pores de la membrane plasmique par les membres de la famille des protéines gasdermines, souvent (mais pas toujours) en conséquence de l'activation des caspases inflammatoires.Mort cellulaire réguléeForme de mort cellulaire résultant de l'activation d'un ou plusieurs modules de transduction de signal et pouvant donc être modulée pharmacologiquement ou génétiquement (au moins cinétiquement et dans une certaine mesure).
Typologies de mort cellulaire On peut classer différents types de morts cellulaires selon les voies impliquées et les cellules touchées :
Apoptose