Etude mécanistique de la mort cellulaire induite par la curcumine dans un modèle cellulaire d’hépatocarcinome

Mechanistic study of the cellular death led by the curcumine in a cellular model of hépatocarcinome

• Auteur / Autrice : Aoula Moustapha
• Direction : Patrice Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Toxicologie expérimentale
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réticulum endoplasmique

Lysosomes

Apoptose

Résumé

La curcumine, principe actif de Curcuma Longa L. Présente des propriétés inhibitrices sur certains cancers. Nous avons disséqué les conséquences de la déstabilisation du réticulum endoplasmique (RE) et des lysosomes par 25 M de curcumine ce qui impliquent une rupture de l’homéostasie mitochondriale. La curcumine induit un stress du réticulum qui permet la libération de calcium depuis le RE vers la mitochondrie dont l’homéostasie est alors perturbée. Ces évènements sont aussi associés à une perméabilisation lysosomale avec activation de la caspase-8 par les cathepsines et les calpaïnes ce qui donne un clivage de Bid-FL and tBid. Il a été récemment suggéré que l’autophagie puisse jouer un rôle important dans le contexte de la thérapie anticancéreuse. Dans ce travail, une conversation croisée s’engage entre autophagie et apoptose dès lors que le compartiment mitochondrial est perturbé et, produit des anions superoxides et des hydropéroxides délétères. L’induction de l’autophagie est marquée par l’apparition de vacuoles autophagiques marquées à l’acridine orange et la monodansylcadavérine, après exposition à 25 M de curcumine, une dose à laquelle l’apoptose est proéminente. La conversion de LC3-I en LC3-II dans ces conditions est un argument supplémentaire prouvant une exacerbation de l’autophagie. Nous avons également observé que la production de ROS et la formation de vacuoles autophagiques par la curcumine est presque totalement bloqué par l’antioxydant; acétylcystéine et par le MitoQ10, antioxydant ciblé à la mitochondrie, mais aussi par le BAPTA-AM, un chélateur de calcium cytosolique. Cependant l’autophagie induite par la curcumine échoue à protéger les cellules Huh-7 de l’apoptose. De ce fait, par l’induction indirecte d’une production de radicaux libres oxygénés d’origine mitochondriale, la curcumine perturbe les mécanismes de survie cellulaire telle que l’autophagie et conduit un fort taux de mortalité cellulaire.

Curcumin, a major active component of turmeric Curcuma longa, L. , has been shown to have inhibitory effects on cancers. In vitro studies suggest that curcumin inhibits cancer cell growth by activating apoptosis, but the mechanisms underlying the anticancer effects of curcumin are unclear. We have dissected the mechanistic consequences of endoplasmic reticulum (ER) and lysosomal destabilization involved in a mitochondrially associated apoptosis. Curcumin at 25 M induces an ER stress with calcium release which, in turn, destabilizes the mitochondrial compartment to induce apoptosis. These events are also associated with lysosomal membrane permeabilization and activation of caspase-8 mediated by activation of cathepsins and calpains which induce Bid cleavage. Recently, it has been suggested that enhanced autophagy may play an important role in cancer therapy. In this work, I show that a fine interplay is at work which involves early autophagy as soon as the mitochondria produce superoxide anions and hydrogen peroxide. Induction of autophagy, as shown by autophagic vacuole formation, was detected by acridine orange staining and monodansylcadaverine dye after exposure to curcumin at a concentration of 25 M at which only early events of apoptosis are detectable. Conversion of LC3-I to LC3-II, a marker of active autophagosome formation, was also detectable by Western blotting following curcumin treatment. We also observed that reactive oxygen species production and autophagic vacuole formation following curcumin treatment was almost completely blocked by N-acetylcystein or by the mitochondrial specific antioxidant MitoQ, but also by the mitochondrial calcium uniporter inhibitor ruthenium red and to a lesser extend by the calcium chelators, BAPTA-AM and EGTA-AM. Curcumin-induced autophagy failed to rescue the cell from death and the cells undergo apoptosis after a try for survival. Curcumin successfully induces oxidative stress in Huh-7 cells, perturbs important cell survival mechanisms, and thus achieves high degree of killing of these cancer cells