Fonctions et modes d'action des Bcl-x et Bax dans la réponse cellulaire aux agents anticancéreux

Abstract

L'apoptose est un processus de mort cellulaire contrôlé génétiquement qui joue un rôle fondamental dans la maintenance de l'homéostasie cellulaire. Des deregulations de l'apoptose sont impliquées dans la tumorigénèse et la progression des cellules tumorales. Dans le traitement des cancers, la plupart des drogues utilisées en chimiothérapie induisent la mort des cellules tumorales par apoptose. Par conséquent, les gènes impliqués dans le contrôle de l'apoptose peuvent déterminer la réponse et la sensibilité des cellules tumorales aux drogues utilisées en chimiothérapie. Un contrôle défectif de l'apoptose représente une nouvelle forme de résistance aux traitements. Les gènes de la famille des ced9/egl-l/bcl jouent un rôle déterminant dans la phase d'engagement de l'apoptose. Parmi les produits de ces gènes, certains uihibent et d'autres stimulent l'apoptose et de nombreux travaux suggèrent que le niveau d'expression des protéines Ced-9/Egl-l/Bcl modulent la sensibilité des cellules tumorales aux agents cytotoxiques utilisés en chimiothérapie. Dans le but d'étudier la fonction et le mode d'action de certains membres de la fainille des Ced-9/Egl-l/Bcl, nous avons exprimé dans les cellules tumorales humaines Namalwa et U937, les protéines Bcl-xL et Bax-a ainsi que deux nouvelles isof ormes, Bcl-xES et Bax-o, que nous avons identifiées et clonées. Les cinétiques de fragnientation de l'ADN associée à l'apoptose, dans les cellules témoins et transfectées, montrent que Bcl-xL et Bcl-xES protègent les cellules face à l'apoptose induite par différentes drogues anticancéreuses telles que la camptothécine, l'étoposide, la vinblastine, le cisplatine et le taxol. En revanche, Bax-a ainsi que Bax-a, sensibilisent les cellules à l'effet cytotoxique de certaines de ces drogues. La quantification des complexes de clivage induits par la camptothécine ainsi que les mesures du taux d'inhibition de la synthèse de l'ADN dans les cellules transfectées et les cellules témoins, indiquent que Bcl-xL et Bax-a n'interfèrent pas avec le mécanisme d'action primaire de la drogue. Les mitochondries jouent un rôle central dans l'activation de l'apoptose. Suite à un dommage à l'ADN, la libéradon du cytochrome e par les mitochondries conduit à l'activation des caspases impliquées dans l'exécution du processus de mort cellulaire. L'utilisation d'un système acellulaire, la mesure des activités des caspases à l'aide de substrats fluorescents spécifiques ainsi que des analyses par buvardage Western, nous ont permis de démontrer que Bcl-xL et Bcl-xES retardent la libération du cytochrome e et l'activation subséquente des caspases alors que Bax-a et Bax-o exercent l'effet opposé. Nous montrons également que l'expression de la protéine Bcl-xL dans les cellules Namalwa modifie la réponse cellulaire face aux dommages induits par la camptothécine d'une part, en inhibant l'activation du programme apoptotique et d'autre part en permettant la restauration d'un point-contrôle du cycle cellulaire à la transidon G2/M. Des expériences de co-immunoprécipitations in vivo montrent que Bcl-xL interagit avec les complexes cdc2/cdkl-cycline A/B1 impliqués dans la progression S/G2 et la régulation de la transition G2/M du cycle cellulaire. De plus, la protéine recombinante Bcl-xL(ATM) inhibe de façon dose-dépendante l'activité kinase de cdc2/cdkl in vitro. Des expériences de compétition in vitro avec des peptides correspondant à des séquences spécifiques de Bcl-xL, ont permis de détenniner un domaine d'interaction de Bcl-xL avec les complexes cdkl/cdc2-cycline A/B1, localisé dans la région flexible de Bcl-xL. Ces résultats suggèrent, qu'en plus de son activité anti-apoptotique au niveau des mitochondries, Bcl-xL participe à un point-contrôle du cycle cellulaire en réponse à un doiiunage à l'ADN.