Généralités sur les hormones et la signalisation

Généralités sur les hormones

• Les cellules coordonnent leurs activités avec leur environnement.
• Une cellule qui émet un message chimique est une cellule émettrice.
• Une cellule qui reçoit un message chimique est une cellule réceptrice.
• Il existe deux types de signalisation : intracellulaire et intercellulaire.

Importance de la signalisation inter et intra cellulaire

• Un signal extracellulaire entraîne une cascade de réactions intracellulaires, résultant en une réponse physiologique.
• La signalisation intercellulaire permet à une cellule d'influencer d'autres cellules de manière spécifique.

Signalisation intercellulaire

• Elle influence la plupart des réactions physiologiques de l'organisme.
• Elle contrôle les fonctions cellulaires comme la différenciation, le métabolisme, la division, la croissance et le développement.
• Elle permet de transmettre des informations sensorielles.

Messagers extracellulaires et leurs voies

• Nerveuse: Transmission synaptique de signaux par les cellules nerveuses.
• Humorale: Via le sang.
  • Transmission endocrinienne : une hormone est synthétisée et exportée dans le sang vers des cellules cibles éloignées.
  • Transmission neuroendocrinienne : un neurone émet un messager chimique (neurohormone) dans le sang vers une cellule cible éloignée.
• Locale: Par des médiateurs locaux.
  • Signalisation paracrine : L'hormone atteint les cellules cibles par diffusion passive, nécessitant une proximité entre les cellules productrices et réceptrices.
• Signalisation autocrine: Les cellules du même type communiquent entre elles.
• Jonctions lacunaires: Communication directe par des canaux reliant des cellules voisines, permettant l'échange de métabolites et de molécules de signalisation.
• Protéines de surface: Une protéine de surface d'une cellule se lie à une protéine complémentaire spécifique d'une autre cellule.
• Signalisation électrique: Conduction d'impulsions électriques par les cellules nerveuses via des changements dans le potentiel de la membrane.

Étapes de signalisation

• Un signal de déclenchement induit la libération d'un messager stocké ou stimule sa biosynthèse.
• Acheminement vers la cellule cible par diffusion ou par la circulation sanguine.
• Réception du signal par la cellule cible.
• Conversion du signal en une cascade intracellulaire.

Régulation de la signalisation intercellulaire

• Elle est principalement régulée par des signaux de déclenchement externes.
• Boucles de rétrocontrôle.
• Dégradation et modification des signaux.
• Quantité de récepteurs.
• Activité du récepteur.

Messagers chimiques

• Les signaux intercellulaires médiés par des messagers chimiques extracellulaires sont classés comme hormones, neurohormones et neurotransmetteurs.

Différences entre hormones et neurotransmetteurs

• Les hormones sont produites dans les glandes endocrines et libérées dans la circulation sanguine, agissant à distance.
• Les neurotransmetteurs sont libérés par une terminaison nerveuse présynaptique dans l'espace synaptique local.

Neurohormones

• Une neurohormone est un messager chimique produit par un neurone agissant comme une hormone à distance.

Cytokines

• Glycoprotéines informationnelles qui affectent les cellules autocrines ou paracrines, et peuvent être produites par différents tissus avec des effets sur les réponses inflammatoires et immunitaires.

Facteurs de croissance

• Substances protéiques ou stéroïdiennes qui permettent la multiplication et la prolifération cellulaires, et peuvent être des cytokines.

Hormones

• Molécule messagère véhiculée par le sang, agissant à distance par fixation sur des récepteurs.

Propriétés des hormones

• Messager chimique actif à faible concentration.
• Efficacité proportionnelle à la quantité sécrétée.
• Sécrétion par des cellules endocrines vascularisées.
• Sécrétion avec des pics selon un rythme.
• Libération dans le sang et action à distance.

Classification des hormones

• Selon la distance sur laquelle elles agissent, leur fonction, leur nature chimique et leur solubilité.

Action des hormones selon la distance

• Endocrinienne: Agit sur des cellules éloignées (ex: insuline).
• Paracrine: Agit sur des cellules proches (ex: IL-1).
• Autocrine: Agit sur la cellule qui les a libérées (ex: IL-2).

Système endocrinien

• Les glandes endocrines déversent leur contenu hormonal dans les espaces interstitiels avant de rejoindre le système circulatoire.
• Elles sont situées partout dans le corps et contrôlées par les hormones, les signaux locaux et la stimulation neuroendocrinienne.
• Le système endocrinien sécrète des hormones pour maintenir l'homéostasie, répondre aux stimuli externes et suivre des programmes cycliques.

Nature chimique des hormones

• Majoritairement des polypeptides, des dérivés d'acides aminés ou des stéroïdes.

Action des hormones

• Seules les cellules ayant un récepteur spécifique pour une hormone réagissent.
• On observe plusieurs types, dont : péptidique, dérivés d'acides aminés, lipidique, et petites molécules inorganiques.

Degré de solubilité dans l'eau

• Les hormones hydrosolubles interagissent avec des récepteurs membranaires.
• Les hormones liposolubles interagissent avec des récepteurs intracellulaires.

Sécrétion des hormones

• Elle varie selon l'âge, le sexe, l'état physiologique et l'heure biologique.

Destinées des hormones

• Dans le sang, les hormones doivent être transportées vers les organes cibles à des concentrations élevées.
• Les hormones hydrosolubles se déplacent sans mécanisme de transport, sont à action courte et en concentration femtomolaire.
• Les hormones liposolubles se lient à des protéines porteuses spécifiques et peuvent être spécifiques, ou non spécifiques, et sont en concentrations picomolaire à micromolaire.

Catabolisme hormonal

• La demi-vie est inversement liée à l'élimination de la circulation, par conversion, remaniement structural ou conjugaison dans le foie.

Excrétion hormonale

• Les hormones sont éliminées par les reins (libres) à travers l'urine, ou par le foie, dans la bile.

Régulation

• Trois mécanismes de stimulation des glandes endocrines existent : stimuli humoraux, stimuli hormonaux et stimuli neuraux.
• Un mécanisme extrinsèque utilise le rétrocontrôle.

Signalisation intracellulaire

• Les signaux externes sont reconnus par des récepteurs qui traduisent le signal en une chaîne de signalisation intracellulaire.
• Ces voies contrôlent les fonctions cellulaires comme le métabolisme, la division, la morphologie et la transcription.

Récepteurs

• L'action hormonale nécessite la liaison à des récepteurs spécifiques sur les cellules cibles.

Réception des signaux externes

• Par des récepteurs transmembranaires, cytosoliques ou nucléaires.

Fonctions des transducteurs

• Des transducteurs font plusieurs fonctions pour réaliser transduction du signal:
• Modification covalente
• Transitions conformationnelles
• Liaison d'autres molécules de signalisation
• Ciblage des membranes
• Compartimentation
• Elimination des inhibiteurs

Activation et désactivation des protéines de signalisation

• La liaison entraîne une transduction de signal par des transducteurs protéiques.

Traitement de signaux multiples

• Une protéine de signalisation reçoit simultanément des signaux.
• Sa structure modulaire lui permet de traiter différents signaux d'entrée.
• Un traitement est rendu possible, ainsi que des interactions avec différents signaux.

Outils moléculaires pour la signalisation intracellulaire

• Les outils moléculaires sont : récepteurs, enzymes de signalisation, adaptateurs, et seconds messagers.

Récepteurs

• Réception de signaux externes qui déclenchent une signalisation intracellulaire.

Caractéristiques des récepteurs

• Spécificité, affinité, réversibilité, saturabilité et couplage.

Classification des récepteurs

• Transmembranaires et nucléaires.

Interaction hormone-récepteur

• Les récepteurs sont des partenaires de liaison spécifiques pour la signalisation.
• Ils reconnaissent et lient les messagers en fonction de leur structure chimique.

Signalisation des récepteurs

• L'intensité dépend de la concentration du complexe hormone-récepteur.
• La signalisation dépend de la concentration hormonale, de la concentration du récepteur, et de l'activité et la modification du récepteur.

Régulation de l'activité du récepteur

• L'activité est rigoureusement régulée, ce dans le but d'adapter la signalisation à l'intensité, et la durée des signaux extra cellulaire. 

Protéines adaptatrices

• Les protéines adaptatrices ne possèdent pas d'activité enzymatique, mais servent de sites d'ancrage pour d'autres protéines de signalisation, forment des complexes multiprotéiques, et apportent des modifications régulatrices.

Enzymes de signalisation

• Enzymes de la signalisation, modifiant ou transmettant les signaux.
• Les plus importantes sont les protéines kinases et les phosphatases, les seconds messagers et les protéines GTPasique.
• Agissent d'ailleurs en activant, ou désactivant d'autres protéines de signalisation.
• Elles peuvent ensuite transmettre des signaux ou produire des messagers de faible poids moléculaire ou passer un état actif à un état inactif.

Messagers intracellulaires diffusibles

• Ils conduisent à la formation de petites molécules de signalisation diffusables dans la cellule.

###Caractéristiques des messagers

• Formation et inactivation par des réactions enzymatiques.
• Libération et stockage.
• Possibilité d'aller à l'emplacement cytosolique ou à la membrane.
• Ils activent les enzymes de la signalisation.

Voies de signalisation

• Récepteurs couplés à la protéine G (GPCR), qui caractérisent une extrémité N-terminale extracellulaire.

Protéine G

• Amplifie le signal en le stimulant avec de nombreuses molécules.
• La cellule devient inactive quand stimulée.

Voies de signalisation (suite)

• Activation - désactivation des protéines G à travers le récepteur couplé aux protéines G.

Exemples de signalisation par protéines G

• L'adrénaline se lie à son récepteur ce qui permet la séparation de la sous unité a pour qu'elle active l'Adénylate cyclase qui va provoquer la production de l'AMPc.  L'Adrénaline permet aussi la dégradation du glycogène.

Récepteurs guanylate cyclase

• Les récepteurs possèdent une protéine transmembranaire et le seul ligand connu pour ce jour est le facteur natriurétique atrial. 
• Il agit directement en activant les phosphodiestérases et certains canaux de la membrane plasmique, particulièrement indirectement.

Récepteurs tyrosine kinase : Les récepteurs

• Les récepteurs à activité tyrosine kinase médiatisent le signal par phosphorylation des tyrosines par des protéines cibles.

• Ce processus commence par une autophosphorylation induisant des changements qui provoquent, à leur tour, l’activation de l’activité tyrosine kinase.

• Les récepteurs associés à tyrosine kinase peuvent entraîner le recrutement de la membrane et l'activation tyrosine kinase.

• Ils peuvent impliquer des cytokines, hormones ou prolactine.

Récepteurs couplés à la sérine et la thréonine kinase

• Des activités sur un facteur de croissance bêta TGF ou par l'utilisation d'un récepteur monomérique.

Récepteurs canaux ioniques

• Des ligands vont ouvrir ou fermer ces canaux transmembranaires.
• Ce sont le plus souvent des neurotransmetteurs.

Récepteurs nucléaires

• Petites molécules qui peuvent passer à travers la membrane plasmique pour interagir.
• Cela leur permet d'interagir avec tous les composants dans la cellule.
• Les médiateurs des effets de ces petites molécules lipophiles sont les récepteurs nucléaires et ils agissent en Trans.

Voies de signalisation pathologiques

• La communication est indispensable à la vie cellulaire.
• les six consigne importantes sont:
• Se reproduire, ou se différencier.
• Demeurer attaché, ou migrer.
• survivre, ou mourir.