La mort cellulaire programmée (PCD), ou apoptose, fait partie du métabolisme normal des animaux. Parfois, ce processus peut se produire au mauvais stade de développement, provoquant une maladie. Normalement, des enzymes appelées caspases sont responsables de l’induction de la mort cellulaire. Un processus alternatif pour provoquer la PCD est une protéine appelée facteur d’induction de l’apoptose (AIF). Cette protéine est située dans les mitochondries et se déplace vers le noyau pour provoquer la dégradation de l’ADN et la mort cellulaire subséquente.
L’apoptose est une partie normale du métabolisme cellulaire. Le corps humain fait constamment mourir des cellules, puis les remplace. Si le processus n’est pas régulé correctement, il peut avoir de graves effets sur la physiologie humaine. Par exemple, les cellules cancéreuses subissent une PCD beaucoup moins fréquemment que les cellules saines et sont capables de se propager et de devenir des tumeurs. Alternativement, si la régulation provoque une apoptose trop fréquente, les cellules peuvent mourir lorsqu’elles sont nécessaires au fonctionnement des tissus.
Les mitochondries sont des structures cellulaires séparées du reste de la cellule par une membrane externe. Ils ont également une membrane interne. Entre ces deux membranes se trouve un espace rempli de fluide qui contient de nombreuses protéines, notamment celles impliquées dans la production d’énergie pour les cellules. Le facteur inducteur de l’apoptose se trouve dans cet espace et fonctionne dans la voie respiratoire.
La plupart des protéines impliquées dans la mort des cellules sont des caspases, mais le facteur induisant l’apoptose est un type de protéine totalement différent. Cette enzyme est une flavoprotéine, une protéine spécialisée impliquée dans le transfert d’électrons. On le trouve dans un large éventail de cellules eucaryotes, allant de l’homme à l’organisme cilié Tetrahymena. Des études sur la séquence de la protéine et des gènes qui codent pour les facteurs inducteurs de l’apoptose ont montré qu’il s’agit d’une protéine ancienne et dont l’évolution remonte à très loin.
Lorsque les premiers signaux déclenchent la PCD, la membrane externe des mitochondries devient perméable. L’AIF est libéré de son compartiment dans les mitochondries et pénètre dans le cytosol, le milieu liquide de la cellule. De là, il atteint le noyau. Cette protéine provoque la fragmentation de l’ADN dans le noyau. Dans le processus, il affecte l’intégrité structurelle du noyau en perturbant la structure de la chromatine, provoquant un stade précoce de la mort cellulaire programmée.
La régulation du facteur d’induction de l’apoptose a été étudiée de manière très approfondie dans des modèles animaux. Cela a conduit à des corrélations entre l’activité de l’AIF et la mort des cellules neuronales. Des maladies telles que la maladie de Lou Gehrig ont été corrélées à une telle activité dans des études sur des animaux.
De nombreuses maladies humaines sont connues pour être dues à des problèmes fonctionnels avec les mitochondries. Un autre type de dérégulation peut arriver au facteur induisant l’apoptose alors qu’il est encore dans son emplacement mitochondrial. Les études génétiques ont corrélé des mutations qui affectent l’AIF alors qu’elle est localisée dans son compartiment cellulaire normal à un certain nombre de maladies humaines basées sur un dysfonctionnement des mitochondries.