La mort cellulaire est un processus physiologique fondamental chez tous les organismes vivants. Ces dernières années, des études substantielles ont montré que la mort cellulaire est impliquée dans l’immunité et l’équilibre de l’organisme. L’étude de la mort cellulaire nous aide à mieux comprendre l’apparition et le développement des maladies. Plusieurs formes de mort cellulaire programmée ont été décrites, et certaines cibles clés de ces processus ont été identifiées. La pyroptose, l’apoptose et la nécroptose sont les trois voies de mort cellulaire programmées définies génétiquement impliquées dans l’équilibre interne et la maladie1.
La pyroptose se caractérise par la formation de pores membranaires et la libération du contenu cellulaire. Les caspases activées ou granzymes clivent les gasdermines pour séparer leurs domaines N-terminaux, qui s’oligomérisent ensuite, se lient à la membrane et forment des pores 2,3,4. Le pore de gasdermine fournit un canal de sécrétion atypique à travers les membranes cellulaires, ce qui entraîne des réponses cellulaires en aval, y compris la libération de contenu et l’afflux d’ions 2,3,4. En fin de compte, les cellules subissent finalement une rupture de la membrane plasmique et une lyse pyroptotique facilitée par la ninjurine-15. Dans l’apoptose, Bax et Bak activés forment des oligomères sur la membrane externe mitochondriale et libèrent le cytochrome C, qui est régulé par un équilibre entre les protéines pro-apoptotiques et anti-apoptotiques de la famille BCL-2, les caspases initiatrices (caspases-8, -9 et -10) et les caspases effectrices (caspases-3, -6 et -7)1,6,7. Les changements morphologiques de l’apoptose comprennent la coloration membranaire, le rétrécissement cellulaire, la fragmentation nucléaire, la condensation de la chromatine et la formation de corps apoptotiques 6,8. La sérine/thréonine-protéine kinase 1 (RIPK3) et la kinase de lignée mixte de type domaine (MLKL) sont deux composants centraux en aval du mécanisme nécroptotique1. RIPK3 recrute et phosphoryle MLKL, p-MLKL oligomérise, s’associe à la membrane cellulaire, initie les perforations membranaires, provoque un afflux d’ions, augmente l’osmolarité intracellulaire et finalement la rupture cellulaire 6,9. Les gasdermines et MLKL se lient à la membrane plasmique et médient respectivement la pyroptose et la nécroptose, tandis que BAX/BAK médie l’apoptose en se liant à la membrane externe des mitochondries6.
Bien que chaque voie ait des mécanismes et des résultats spécifiques, elles entraînent des changements similaires sur la membrane cellulaire. Dans des circonstances normales, la phosphatidylsérine (PS) n’est localisée que dans le feuillet interne de la membrane plasmique. Cependant, dans les premiers stades de la pyroptose, de l’apoptose et de la nécroptose, la PS sera exposée, à l’extérieur de la membrane plasmique. La caspase-3/caspase-7 active les familles TMEM16 et XKR, ce qui conduit à une membrane cellulaire asymétrique et extériorise la PS lors de l’apoptose10. L’influx de Ca2+ médié par la gasdermine D et MLKL entraîne une perte de symétrie de la bicouche phospholipidique sur la membrane cellulaire et l’exposition de PS. L’exposition se produit avant la perte d’intégrité de la membrane cellulaire11,12. Sur la base des changements similaires dans la membrane de ces trois types de mort cellulaire programmée, nous utilisons la cytométrie en flux pour analyser la double coloration de l’annexine V/7-aminoactinomycine D (7-AAD) afin de détecter la mort cellulaire. L’annexine V, une protéine de liaison aux phospholipides dépendante du calcium, a une grande affinité pour le PS, qui peut servir de sonde sensible pour détecter le PS exposé à la surface de la membrane plasmique13. Le 7-AAD est une coloration d’acide nucléique qui ne peut pas traverser toute la membrane cellulaire. Il est similaire à l’iodure de propidium (PI), un colorant d’acide nucléique couramment utilisé. Ils ont des caractéristiques de fluorescence similaires, mais le 7-AAD a un spectre d’émission plus étroit et moins d’interférences avec d’autres canaux de détection. En raison de ces similitudes, il ne suffit pas de faire la distinction entre la pyroptose, l’apoptose et la nécroptose. Nous avons utilisé la cytométrie en flux pour détecter la mort cellulaire à partir de cellules entières. Une deuxième méthode est utilisée pour capturer la membrane cellulaire à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB) afin d’observer les formes possibles de mort cellulaire dans les cellules individuelles.
Nous avons établi un modèle de dépôt lipidique différencié du dépôt lipidique différencié dans le monocyte humain (THP-1) induit par le lipopolysaccharide (LPS) et l’adénosine triphosphate (ATP) pour observer la mort cellulaire. Ce protocole se concentre sur l’observation de la mort cellulaire plutôt que sur l’étude des mécanismes.