Signalisation Cellulaire et Hormones

Généralités sur la signalisation cellulaire et les hormones

• La signalisation cellulaire est essentielle car elle coordonne les organes, tissus et cellules de l'organisme.
• La signalisation intercellulaire assure la transmission des signaux entre les cellules.
• La signalisation intracellulaire permet l'exécution du signal à l'intérieur de la cellule cible.
• La communication cellulaire peut se faire via des messagers chimiques ou par contact direct (molécules d'adhésion, jonctions lacunaires).

Rôle de la signalisation intercellulaire

• La signalisation intercellulaire contrôle des processus biochimiques comme le métabolisme, la division, la croissance, la différenciation et le développement.
• Les outils de signalisation intercellulaire varient selon la distance entre les cellules émettrices et réceptrices.
• Les neurotransmetteurs agissent au niveau des synapses.
• Les hormones circulent via le système sanguin.
• Les médiateurs locaux agissent par action paracrine ou autocrine.
• Les molécules d'adhésion et les jonctions lacunaires permettent le contact direct.
• La signalisation électrique est un autre moyen de communication.

Messagers chimiques

• Les messagers chimiques incluent les hormones, neurotransmetteurs, neurones, cytokines et facteurs de croissance.
• Une cellule émettrice peut influencer différentes cellules cibles via divers messagers.
• Une cellule réceptrice peut recevoir des signaux via différentes voies (neurotransmetteurs, médiateurs locaux, hormones).
• La distance entre les cellules détermine le type de messager utilisé (synapse, circulation sanguine, milieu extracellulaire).

Hormones

• Les hormones sont des molécules transportées par le sang qui agissent à distance.
• Elles agissent à faibles concentrations, proportionnellement à la quantité d'hormone.
• Les hormones sont classées selon leur fonction (trophique ou systémique), nature chimique et solubilité.
• Les hormones trophiques stimulent d'autres cellules, tandis que les hormones systémiques régulent directement un facteur.
• La nature chimique inclut les dérivés d'acides aminés, les peptides, les protéines, les dérivés d'acides gras (stéroïdes) et les petites molécules.
• Les hormones hydrosolubles ont des récepteurs membranaires, tandis que les hormones liposolubles ont des récepteurs intracellulaires.
• La sécrétion hormonale peut être basale, suivre des rythmes circadiens ou nycthéméraux.
• La destinée des hormones inclut l'action sur la cellule cible, la métabolisation et l'excrétion.
• La régulation hormonale se fait par rétrocontrôle positif ou négatif, ou par stimulation humorale ou nerveuse.

Sécrétion hormonale

• La sécrétion hormonale est régulée par des voies métaboliques contrôlées par des enzymes.
• Elle varie en fonction du sexe, de l'état physiologique et des rythmes biologiques (circadien).

Transport hormonal

• Le transport dépend de la solubilité de l'hormone.
• Les hormones liposolubles nécessitent des protéines de transport.
• Les hormones hydrosolubles peuvent être transportées librement ou liées.
• La protéine de transport peut moduler la quantité d'hormone libre disponible et jouer un rôle dans la régulation.

Métabolisme hormonal

• Les hormones sont métabolisées, en particulier les liposolubles, pour faciliter leur élimination.
• Une petite quantité d'hormone active peut être excrétée directement dans l'urine à des fins de diagnostic.

Régulation de l'activité hormonale

• La régulation se fait par rétrocontrôle négatif ou positif, ou par stimulation humorale (ex: glycémie).

Signalisation intracellulaire et récepteurs

• La signalisation intracellulaire commence lorsque le messager atteint la cellule cible et se lie à un récepteur.
• Le récepteur peut être activé ou désactivé de différentes manières.
• Les récepteurs peuvent être membranaires ou intracellulaires (cytosoliques ou nucléaires).

Composants de la signalisation intracellulaire

• Les récepteurs reçoivent le signal.
• Les protéines adaptatrices assurent la liaison entre le récepteur et les protéines cibles.
• Les enzymes de signalisation amplifient le signal et produisent des seconds messagers.
• Les protéines régulatrices (GTPases) modulent l'activité des protéines G.

Facteurs influençant la signalisation

• L'activation ou l'inactivation des composants influence la signalisation.
• Le ciblage membranaire (recrutement de protéines membranaires) joue un rôle.
• L'amplification du signal (réception de plusieurs signaux simultanément) est importante.

Récepteurs: Rôle et Caractéristiques

• Le récepteur reçoit le signal et le transmet à l'intérieur de la cellule.
• Les caractéristiques des récepteurs sont la réversibilité, l'affinité, la spécificité, la saturabilité et le couplage.
• L'intensité et la régulation de la signalisation dépendent de la quantité d'hormone, de récepteur et de leur interaction.

Classification des récepteurs

• Les récepteurs sont classés en récepteurs transmembranaires et récepteurs nucléaires.
• Les récepteurs transmembranaires incluent les canaux ioniques (ionotropiques), les récepteurs couplés aux protéines G (métabotropiques) et les enzymes (guanylate cyclase, tyrosine kinase, sérine/thréonine kinase...).

Récepteurs transmembranaires

• Il faut d'abord déterminer si c'est un récepteur canal ionique. Si oui, on le nomme récepteur canal ionique ou ionotropique.
• Ensuite, déterminer si c'est un récepteur couplé à la protéine G. Si oui, on s'intéressera à ses effecteurs et on nommera le récepteur métabotropique.
• Sinon, on s'intéressera au fait que le récepteur est couplé à une enzyme. Si oui, on classera le récepteur en fonction de l'activité de l'enzyme.

Récepteurs Nucléaires

• Les ligands des récepteurs nucléaires sont lipophiles (hormones stéroïdiennes, thyroïdiennes, vitamine D, rétinoïdes).
• Ils agissent comme facteurs de transcription en se liant à l'ADN et en modulant la transcription.
• Le récepteur peut être localisé dans le cytosol ou le noyau.

Protéines adaptatrices

• Les protéines adaptatrices servent d'échafaudage.
• Elles permettent au récepteur stimulé de se lier avec une protéine qu'on souhaiterait également stimuler.
• Elles permettent ainsi la propagation du signal.
• La liaison entre la protéine adaptatrice et le récepteur se fait par des domaines de reconnaissance.
• La liaison peut s'effectuer malgré l'absence d'activité enzymatique.

Enzymes

• Les enzymes assurent soit l'amplification du signal, soit la réponse physiologique.
• Les enzymes qui assurent une réponse physiologique sont appelées Enzymes de signalisation.
• Les enzymes qui assurent l'amplification du signal sont celles qui fabriquent des seconds messagers.

Second Messagers

• Les seconds messagers amplifient le signal et sont produits à partir d'enzymes.
• Caractéristiques des seconds messagers: ils sont synthétisés de novo, peuvent diffuser s'ils sont cytosoliques et peuvent être membranaires ou cytosoliques.

Voies de signalisation via les récepteurs couplés à la protéine G

• Ces voies sont prédominantes.
• Le récepteur possède 7 domaines transmembranaires.
• Les types de récepteurs couplés aux protéines G sont classés en fonction de la sous-unité alpha.
• Un récepteur peut recruter plusieurs protéines G du même type et/ou de types différents.
• Pour activer la protéine G, il faut un échange entre le GDP et le GTP.
• Le récepteur possède toujours une activité catalytique de la sous-unité alpha.

Voies de signalisation via les récepteurs à activités guanylate cyclase

• La guanylate cyclase transmembranaire et cytosolique a pour rôle de synthétiser un second messager : le GMP cyclique.
• Le GMP cyclique va soit cibler d'autres protéines, soit être dégradé.

Voies de signalisation via les récepteurs à activités tyrosine kinase

• Après la fixation de l'hormone, une dimérisation est opérée.
• La phosphorylation est auto.

Voies de signalisation via les récepteurs couplés aux tyrosine kinases

• L'enzyme (tyrosine kinase) qui n'est pas un composant du récepteur est recrutée après la fixation de l'hormone.

Voies de signalisation via les récepteurs activités sérine thréonine

• C'est également après la fixation de l'hormone qu'une dimérisation est opérée.

Voies de signalisation via les récepteurs Nosotropiques

• Suite à la fixation de l'hormone, des ions sont impliqués dans la signalisation.

Récepteurs Nucléaires : Particularités

• Il fait partie des facteurs de transcription
• Une partie vient fixer l'hormone, l'autre vient fixer l'ADN.
• Le ligand est lipophile.
• La classification dépendra de la localisation.