Etude mutationnelle des morts cellulaires non-apoptotiques dans le modèle dictyostelium

Mutagenesis approach to study non-apoptotic types of cell death in the dictyostelium model

• Auteur / Autrice : David Lam
• Direction : Pierre Golstein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dictyostelium

Calcium

Nécrose

Mort cellulaire

Résumé

Des cellules de mammifères peuvent mourir principalement par ''apoptose'', ''nécrose'', ou ''mort cellulaire autophagique''. Le protiste Dictyostelium discoideum qui ne possède pas de gènes codant pour des membres de la famille des caspases, excepté un seul gène codant pour une paracaspase, est un modèle approprié pour étudier les mécanismes moléculaires des morts nonapoptotiques caspase-indépendantes. Cet organisme présente une mort dévelopementale et possède un génome compact, haploïde et entièrement séquencé, ce qui facilite un abord génétique. Dans des conditions de carence, et après addition du facteur de différenciation DIF, les cellules Dictyostelium présentent une mort vacuolaire autophagique (MCA). Dans des conditions similaires, les cellules dans lesquelles le gène d’autophagie atg1 est inactivé meurent aussi, mais d'une mort rapide non-vacuolaire aux caractéristiques de nécrose (MCN). Dans cette étude, nous montrons d’une part que le gène paracaspase n’est pas impliqué dans la MCN (comme déjà démontré pour la MCA), d’autre part qu’il n’existe pas de gènes codant pour des membres de la famille bcl-2 dans le génome de Dictyostelium. Ces résultats permettent de conclure que les morts non-apoptotiques chez Dictyostelium sont indépendantes des membres principaux de la machinerie apoptotique. Par ailleurs, nous montrons par une approche de mutagénèse insertionnelle aléatoire que le gène iplA, le seul gène codant pour les canaux calciques de type récepteur à l’IP3 (IP3R) chez Dictyostelium, est nécessaire à la MCA. De plus, nous montrons que la MCA nécessite une voie impliquant le calcium. Finalement, nous montrons que la MCN induite par DIF ne nécessite IP3R que partiellement. Ainsi, ces résultats contribuent à l’analyse moléculaire des morts non-apoptotiques chez Dictyostelium.

Three major types of cell death have been described in mammalian cells, apoptosis, necrosis and autophagic cell death. The protist Dictyostelium discoideum, which bears only one gene encoding for a member of the caspase family (the paracaspase gene), provides a tractable model for the study of caspase-independent non-apoptotic types of cell death. Investigations in Dictyostelium benefit from the favorable experimental and genetic properties of this model organism including a small, sequenced and haploid genome. This organism undergoes developmental cell death. In in vitro monolayer conditions mimicking this developmental death, and upon activation with the differentiation factor DIF, starved wild type Dictyostelium cells underwent autophagic vacuolar cell death (ACD). Inactivation of the autophagy gene atg1 revealed another type of death, which turned out to be necrotic cell death (NCD). In this study, we demonstrate the non-involvement of paracaspase in NCD (previously shown for ACD), and the absence of any bcl-2 family members in the Dictyostelium genome. Thus, the non-apoptotic cell death mechanisms in Dictyostelium can function in the absence of apoptosis machinery. By random insertional mutagenesis, we showed that the iplA gene, the only gene in Dictyostelium encoding the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R), is involved in ACD through a calcium-dependent pathway, but is only partially required for NCD. Altogether, these results contribute to define molecular mechanisms leading to non-apoptotic types of cell death in Dictyostelium.