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L’apoptose, une forme de mort cellulaire programmée, joue un rôle clé dans le développement et l'homéostasie des organismes multicellulaires en contrôlant le nombre et l'organisation des cellules dans les tissus et les organes. Les protéines de l’apoptose ont fait l’objet de nombreuses études au cours des dernières décennies. Ces études se sont particulièrement concentrées sur les mammifères ou certains organismes modèles (e.g. le nématode Caenorhabditis elegans ou la mouche Drosophila melanogaster). Étonnement, les protéines de l’apoptose n’ont été analysées que dans un nombre limité d’espèces d’insectes, ce qui restreint notre compréhension de leur rôle physiologique chez ces organismes qui représentent pourtant 85% de la biodiversité animale. Des chercheurs de l’UMR BF2i, en collaboration avec les Universités de Leuven et d’Oxford, viennent de découvrir que, chez les pucerons, les protéines inhibitrices de l’apoptose (IAP) ont subi une grande expansion génique et des modifications structurales suggérant de nouveaux rôles pour ces protéines, en lien avec le grand potentiel invasif de ces insectes ravageurs des cultures.

 

Les IAP chez les insectes : inhibiteurs de l’apoptose mais pas que !

INRAE INSTIT. Publié le 10 février 2021

 

"L’apoptose figure parmi les formes de mort cellulaire programmée les plus conservées dans l’arbre du vivant et intervient dans des processus aussi divers que le développement embryonnaire, la métamorphose ou l’immunité. Chez tous les organismes, l’activation de l’apoptose semble impliquer un même ensemble de protéines, parmi lesquelles les caspases (protéines effectrices de l’apoptose, capables de cliver de nombreux composants cellulaires) et les IAP (protéines inhibitrices de l’apoptose, capables de bloquer l’action des caspases et donc l’apoptose). Ces protéines n’ont été étudiées que chez une dizaine d’insectes, bien loin des 1 million d’espèces estimées ! Pourtant, grâce à des initiatives récentes comme le i5k (projet visant à séquencer 5000 génomes d’arthropodes), plus de 400 génomes séquencés d’insectes sont aujourd’hui disponibles, un nombre qui augmente de jour en jour et rend envisageable des études élargies à un nombre beaucoup plus conséquent d’organismes. La présente étude, publiée le 7 décembre 2020 dans la revue PNAS, est la première à analyser d’un point de vue évolutif et fonctionnel la voie de l’apoptose chez un insecte hémiptère, le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum. Elle a permis la découverte d’une amplification exceptionnelle des IAP et de l’émergence de nouvelles fonctions chez cet insecte."

(...)

 

Références :
Ribeiro Lopes M., Parisot N., Gaget K., Huygens C., Peignier S., Duport G., Orlans J., Charles H., Baatsen P., Jousselin E., Da Silva P., Hens K., Callaerts P., Calevro F. (2020)

 

• Evolutionary novelty in the apoptotic pathway of aphids. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 117, 32545-32556. doi : 10.1073/pnas.2013847117

 

Mais aussi :

Ribeiro Lopes M., Parisot N., Callaerts P., Calevro F. (2019) Genetic diversity of the apoptotic pathway in insects. Dans : Evolutionary Biology Book series: Evolution, Origin of Life, Concepts and Methods (ed. Pontarotti P.), 253-285, Springer Nature Switzerland AG. doi : 10.1007/978-3-030-30363-1_13

 

Insects comprise the largest class of animals and include numerous species of direct importance to humans, including pests and pollinators. Cold tolerance is arguably among the most important traits determining the distribution of insects. Hypothermia has been proposed to induce cell injury directly by promoting membrane phase transitions resulting in cell leak. Additionally, hypothermia induces hemolymph hyperkalemia, and it has been proposed that hypothermia induces injury indirectly through the resulting depolarization by inducing Ca2+ influx promoting apoptosis/necrosis. Here we show that depolarization is a principal mechanism for hypothermic cell injury. Furthermore, we show that intracellular Ca2+ increases upon depolarization and that this increase must flux through Ca2+ channels in the membrane to accumulate and induce injury.

 

• Cold exposure causes cell death by depolarization-mediated Ca2+ overload in a chill-susceptible insect, PNAS, 25.09.2018

 

[via] Recherche animale sur Twitter, 27.09.2018 : "#Hypothermie #insecte: une étude chez le #criquet montre que le #froid provoque la mort cellulaire par #apoptose et #nécrose suite à une dépolarisation membranaire et une surcharge intracellulaire en calcium https://t.co/yfyAJXoKVm… https://t.co/OxpsAJZPgl"
https://twitter.com/recherche_anima/status/1045303311572848640

 

Bien que la couverture médiatique se soit un peu émoussée et que dans certaines régions l’épidémie semble marquer le pas, le virus Zika continue à compter parmi les principales préoccupations des autorités sanitaires internationales et nationales. Il faut dire que les publications et présentations scientifiques qui se succèdent demeurent alarmantes. Ainsi, des chercheurs brésiliens de l’Institute for Research and Education (IDOR) et de l’Université de Rio de Janeiro viennent récemment de publier dans Science leurs observations des conséquences sur des cellules souches neurales humaines de l’exposition au virus Zika. Il apparaît que l’infection entraîne une réduction de 40 % de la croissance des cellules souches neurales, des neurosphères et des organites et favorise leur apoptose.

 

JIM, 13.04.2016

 

[L'étude] Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids | Science, 10.04.2016 http://science.sciencemag.org/content/early/2016/04/11/science.aaf6116

 

[Image] ZIKV infects human neural stem cells

                          

Les cellules souches adultes assurent un renouvellement constant des tissus, par exemple la peau, l’intestin, ou encore le sang et certains tissus neuraux, pour compenser l’accumulation des stresses et dommages subis. Pour remplir ces fonctions essentielles, les cellules souches doivent donc pouvoir survivre tout au long de la vie adulte. Grace à l’analyse de la drosophile, l’étude publiée dans la revue Nature Communications vient d’identifier comment les cellules souches survivent chez l’adulte, en échappant à la mort cellulaire programmée.

 

CNRS - Sciences biologiques - Parutions, 05.12.2018

 

"... En étudiant les tubules de Malpighi, qui assurent la fonction rénale chez la mouche drosophile, les chercheurs ont identifié un mécanisme favorisant la survie des cellules souches adultes. Les tubules de Malpighi possèdent des cellules souches dont le nombre (~350) reste normalement relativement stable au cours de la vie adulte. Ils mettent en évidence qu’un facteur de transcription, Shavenbaby (OvoL chez les mammifères) bien connu pour son rôle dans la différenciation épithéliale dans l’embryon, est spécifiquement exprimé dans les cellules souches adultes. L’inactivation spécifique du gène shavenbaby, chez l’adulte, conduit progressivement à la perte complète des cellules souches. Cette perte des cellules souches est due à leur mort cellulaire programmée (apoptose) ; l’inhibition de l’apoptose permettant de garder un nombre normal de cellules souches même en absence de shavenbaby (voir Figure). Ces résultats démontrent donc que l’activité du facteur de transcription Shavenbaby est de protéger les cellules souches contre l’apoptose."

(...)

 

• Shavenbaby and Yorkie mediate Hippo signaling to protect adult stem cells from apoptosis. Nature Communications. 2018 Nov 30 : https://doi.org/10.1038/s41467-018-07569-0

 

[Image] La voie de signalisation Hippo (Hpo/ MST1-2) inhibe le facteur nucléaire Yorkie (Yki /YAP/TAZ) conduisant à la mort cellulaire programmée, l’apoptose. Dans les cellules souches adultes du système rénal de drosophile, le facteur de transcription Shavenbaby (Svb /OvoL) s’associe physiquement avec Yki, permettant l’expression du facteur anti-apoptotique DIAP1. L’inactivation ciblée de Svb (svb-RNAi) conduit à la perte des cellules souches adultes qui meurent par apoptose, comme démontré par leur survie suite à l’expression forcée de DIAP1 en absence de Svb (svb-RNAi+DIAP1).

Crédit : Jérôme BOHERE, Cédric POLESELLO et François PAYRE

Berne, 09.06.2016 - Les colonies de l’abeille mellifère asiatique sont l'hôte naturel de l’acarien Varroa destructor et survivent aux infections par ce parasite. Une équipe de chercheurs d’Agroscope et de l’institut de la santé de l’abeille (Suisse) avec des partenaires thaïlandais et chinois a découvert que la majorité des larves asiatiques infestées par le parasite meurent durant leur développement et sont, avec leur parasite, expulsés de la colonie. Paradoxalement, ce sont donc les individus faibles qui renforcent la colonie en empêchant la propagation du parasite. Ce phénomène représente un exemple de suicide altruiste favorisé par la nature.

 

Agroscope, www.news.admin.ch, 09.06.2016

 

[Image] Un acarien sur une larve de l’abeille mellifère
(Photo: Vincent Dietemann, Agroscope).

 

[L'étude] Social apoptosis in honey bee superorganisms : Scientific Reports, 06.06.2016 http://www.nature.com/articles/srep27210