Approches génétiques des mécanismes moléculaires de mort cellulaire programmée chez Dictyostelium

Genetic approaches to molecular mechanisms of programmed cell death in Dictyostelium

Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy, INSERM-CNRS-Université de la Méditerranée, Parc Scientifique de Luminy, Case 906, 13288 Marseille Cedex 9, France

Auteurs de correspondance : lam@ciml.univ-mrs.fr golstein@ciml.univ-mrs.fr

Reçu : 25 Janvier 2005

Résumé

Les morts cellulaires indépendantes des caspases ont été découvertes dans de nombreuses espèces dont l'Homme. Cependant, les mécanismes qui les gouvernent sont encore relativement peu connus. Nos travaux actuels portent sur un organisme modèle, le protiste Dictyostelium discoideum, qui présente au cours de son développement un type de mort caspase-indépendant. En milieu riche, Dictyostelium se multiplie comme un organisme unicellulaire, mais en condition de carence, les cellules de Dictyostelium s'agrègent, se différencient et subissent un développement aboutissant à une structure multicellulaire, appelée sorocarpe, composée d'une masse de spores soutenue par une tige. Les cellules de la tige sont considérées comme mortes sur la base de non-repousse en milieu riche et se trouvent être vacuolisées. Il s'agit donc d'une mort cellulaire programmée vacuolaire développementale et, de plus, caspase-indépendante puisqu'il n'existe pas de gènes caspases dans le génome de Dictyostelium. Afin d'étudier cette mort cellulaire dans un contexte expérimental plus favorable, un protocole in vitro a été adapté, qui nous a permis de décrire la cascade d'évènements morphologiques au cours de cette mort. Par une approche de mutagenèse insertionnelle, suivie d'une sélection appropriée de mutants potentiellement résistants à la mort, nous tentons actuellement d'établir la cascade d'évènements moléculaires aboutissant à la mort vacuolaire des cellules de Dictyostelium. Une meilleure compréhension des voies de morts caspasesindépendantes contribuera, à long terme, à l'élaboration de nouveaux traitements visant à contrôler les différents types de morts cellulaires dans les cas de cancers ou de maladies neurodégénératives. Dans cette courte revue, nous rappellerons très brièvement quelques généralités sur le développement de Dictyostelium et nous insisterons sur les particularités de la mort cellulaire programmée chez Dictyostelium, et sur les moyens génétiques mis en oeuvre pour en élucider les mécanismes moléculaires.

Abstract

Caspase-independent cell deaths have been observed in many species including the human. However, the molecular mechanisms which govern them are largely unknown. Our present work makes use of a model organism, the protist Dictyostelium discoideum, which displays a caspase-independent cell death during its development. In rich medium, Dictyostelium multiplies vegetatively as a unicellular organism, but in starvation conditions, Dictyostelium cells aggregate, differentiate and morphogenize into a multicellular structure, called sorocarp, containing a mass of spores supported by a stalk. Cells in the stalk are considered dead on the basis of non-regrowth in a rich medium and are vacuolized. This programmed cell death is therefore developmental and vacuolar, and in addition, caspase-independent since the Dictyostelium genome does not contain caspases genes. In order to study in detail this cell death without induction of development, an in vitro experimental protocol has been adopted, which enabled us to describe the cascade of morphological events during this cell death. An insertional mutagenesis approach, followed by appropriate selection or screening of mutants potentially resistant to death, attempted at establishing the cascade of molecular events leading to vacuolar death of Dictyostelium cells. A better understanding of alternative death pathways may allow to control different types of cell deaths in the cases of cancers or neurodegenerative diseases. In this short review, we will discuss briefly some generalities about the development of Dictyostelium in starvation conditions, and we will focus on the course of programmed cell death in Dictyostelium and on the genetic tools used to elucidate the corresponding molecular mechanisms.