Signalisation Cellulaire : Membrane Plasmique - PDF

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26/10/2024 Plan du cours: 1- Définition 2- Structure 3- Composition biochimique LA MEMBRANE PLASMIQUE 3-1- Les lipides Signalisation cellulaire 3-2- Les protéines Enseignant Intervenant : Pr Rhrich-Haddout 3-3- Les glucides 4- Modèle de la mosaïque fluide Module : Biologie cellulaire moléculaire et génétique 5- Mécanismes des rôles physiologiques de la MP Elément de Module: Biologie cellulaire Chapitre : Membrane plasmique 5-1- Echanges membranaires 5-2- Signalisation cellulaire Semestre: S1 5-3- Interactions cellulaires 2 www.um6ss.ma 1  26/10/2024 Objectifs pédagogiques: 5-2- Signalisation cellulaire Introduction 5-2-1- Molécules de signalisation 5-2-1-1- Propriétés des molécules de signalisation - Connaitre la structure de la MP 5-2-1-2- Classes des molécules de signalisation - Décrire la composition biochimique de la MP 5-2-2- Récepteurs membranaires - Décrire le Modèle de la mosaïque fluide 5-2-2-1- Caractéristiques des récepteurs - Décrire les échanges membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires - Connaître la signalisation cellulaire Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) - Décrire les interactions cellulaires Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) 2/ Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (ANF) 5-2-3- Voies de signalisation 5-2-3-1- Signalisation neuronale : RCCI 5-2-3-2- Signalisation Hormonale : Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKA Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKC 5-2-3-3- Signalisation par voie des MAP kinases 3 4 2  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire Introduction : Comment les cellules communiquent-elles ? Comment les cellules communiquent-elles ? Entre cellules éloignées : Etapes : Entre cellules proches : 1/ Synthèse et libération du messager ; L’interaction se fait par contact entre deux cellules et 2/ Interaction entre le messager et le récepteur ; s’accompagne d’adhésion intercellulaires. On parle de 3/ Transmission du signal capté du récepteur à la cellules ; communication juxtacrine. 4/ Transformation du signal reçu par le récepteur de la cellule en effet(s) Les cellules échangent les informations par le biais des biologique(s) jonctions. (GAP) 5 6 3  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 1/ Communication locale : autocrine, paracrine et synaptique 2/ Communication systémique : endocrine  La signalisation cellulaire est un Système complexe de communication  Elle représente l’ensemble des processus au cours desquels une cellule reçoit des signaux de son environnement.  Ces molécules de signalisation extracellulaire vont lui permettre de réagir de façon rapide ou tardive. 7 8 4  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire La cellule reçoit des signaux pour assurer ses multiples fonctions cellulaires : - Fixation d’une molécule de signalisation sur Schéma générale la signalisation Différenciation une protéine spécifique, ou récepteur Division (généralement transmembranaire mais peut Contraction être intracellulaire), Signal Cellule Migration - Activation d’une voie de signalisation Métabolisme intracellulaire qui est mise en jeu par Neurotransmission l’intermédiaire d’une cascade de protéines de Sécrétion signalisation. Développement - Ces protéines de signalisation activent des gènes cibles et la production de protéines Mort cellulaire spécifiques qui vont moduler le comportement de la cellule 9 10 5  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire Introduction 5-2-1- Molécules de signalisation 5-2-1-1- Propriétés des molécules de signalisation La signalisation cellulaire fait intervenir : 5-2-1-2- Classes des molécules de signalisation 1/ Molécules de Signalisation ( informatives) ou messagers 5-2-2- Récepteurs membranaires 2/ Récepteurs membranaires (cellule cible) 5-2-2-1- Caractéristiques des récepteurs 3/ Voies de signalisation 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) 2/ Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (ANF) 5-2-3- Voies de signalisation 5-2-3-1- Signalisation neuronale : RCCI 5-2-3-2- Signalisation Hormonale : Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKA Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKC 5-2-3-3- Signalisation par voie des MAP kinases 11 12 6  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-1- Molécules de signalisation (2/4) 5-2-1- Molécules de signalisation (1/4) 5-2-1-1- Propriétés des molécules de signalisation  Les molécules de signalisation se distinguent par :  Les molécules informatives ou premiers messagers sont des  Leur mécanisme d’action ligands qui possèdent une affinité envers leurs récepteurs spécifiques,  Leur nature chimique : Gaz (NO=oxyde nitrique), peptides, protéines, lipides, hormones suite a leur fixation il se produit une émission d’un signal La nature chimique du ligand extracellulaire influe sur leur mécanisme d’action. intracellulaire appelée « transduction du signal ».  La plupart sont des molécules hydrosolubles qui se fixent sur des récepteurs La transduction de signal désigne le mécanisme par lequel une cellule membranaires de surface alors que d’autres sont hydrophobes et se lient à des répond à l'information récepteurs cytosoliques (= nucléaires ) La transduction du signal = Transmission intracellulaire  Durée de vie des molécules de signalisation est brève 13 14 7  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-1- Molécules de signalisation (3/4) 5-2-1- Molécules de signalisation (4/4) 5-2-1-2- Classes des molécules de signalisation  Les cellules peuvent recevoir plusieurs signaux en même temps et doivent les intégrer pour déterminer une réponse appropriée. L’intégration de différents signaux  Ces molécules possèdent des structures chimiques différentes allant d’un définit le devenir d’une cellule. simple gaz (NO) aux protéines.  3 types de molécules de signalisation :  Neuromédiateurs (= neurotransmetteurs = Médiateur chimique assurant la transmission de l'influx nerveux)  Hormones  Médiateurs locaux (Cytokines, Facteurs de croissance) 15 16 8  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire Introduction 5-2-1- Molécules de signalisation 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-1-1- Propriétés des molécules de signalisation 5-2-1-2- Classes des molécules de signalisation 5-2-2- Récepteurs membranaires Un récepteur qui est une protéine spécifique composée de deux parties : 5-2-2-1- Caractéristiques des récepteurs - partie externe (ligand) 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) - partie catalytique interne qui provoque une réponse cellulaire : c’est la Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) transduction (réception d’un signal externe et formation d’un deuxième signal Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) intracellulaire pour y répondre). 2/ Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (ANF) 5-2-3- Voies de signalisation 5-2-3-1- Signalisation neuronale : RCCI 5-2-3-2- Signalisation Hormonale : Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKA Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKC 5-2-3-3- Signalisation par voie des MAP kinases 17 18 9  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-1- Caractéristiques des récepteurs 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 3 types :  Spécificité : il fixe un type de ligand donné  Réversibilité : la liaison entre récepteur et ligand étant de nature non  Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) : neurotransmetteurs covalente. Le complexe ligand–récepteur se dissocie lorsque la  Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) : hormones, peptides, ions, concentration du ligand diminue. lumière…..  Couplage : la fixation du ligand au récepteur transmet un signal à la  Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) : cytokines, facteurs de cellule, c’est la caractéristique la plus importante. croissance, hormones (insuline)… 19 20 10  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) :  Comportent un canal qui fait communiquer le cytoplasme avec le milieu extracellulaire  Sont impliqués essentiellement dans la signalisation synaptique rapide entre les cellules électriquement excitables.  Signalisation s’effectue par l’intermédiaire de neurotransmetteurs qui ouvrent et ferment La molécule informative module l’ouverture du canal et régule, en transitoirement le canal ionique formé par des général, l’entrée dans la cellule soit protéines à plusieurs domaines des cations Na+ ou Ca2+, soit d’anions Cl–. transmembranaires. 21 22 11  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-2--2 Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplées aux protéines G (RCPG) (2/6) Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG)(1/6)  Leur activité nécessite la présence de guanosine triphosphate (GTP).  Ils régulent l’activité d’une autre protéine liée à la membrane plasmique, qui peut être soit une enzyme soit un canal ionique.  Ils comportent : 1/ partie extracellulaire fixant le messager, 2/ partie transmembranaire à sept hélices  L’interaction entre le récepteur et la protéine se fait par l’intermédiaire de la protéine 3/ partie intracellulaire en contact avec les trimérique de liaison au GTP (ou protéine G). protéines G (3 sous-unités différentes : α, β, γ) qui assurent le transfert et l’amplification du  Tous les récepteurs couplés à la protéine G appartiennent à une grande famille de signal reçu par le récepteur. protéines homologues à 7 domaines transmembranaires 23 24 12  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) : (3/6)  Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) : (4/6) 25 26 13  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) : (5/6)  Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) : Fonctions des récepteurs couplées aux protéines G : Ces récepteurs assurent d’importantes fonctions  Sont formés de protéines à un seul domaine transmembranaire  Régulation de nombreuses fonctions Métaboliques (glucose, lipides, protéines,contrôlent la  Ont leur site de liaison au ligand situé à l’extérieur de la cellule et leur site catalytique libération d'hormones, déclenchent des cascades de signalisation intracellulaire (via l'AMPc, ou de liaison enzymatique situé à l’intérieur. IP3, DAG, etc.) qui modifient l'activité métabolique des cellules)  Sensorielles puisque cette famille de RCPG comprend les récepteurs Olfactifs dans le nez, Gustatifs dans la langue, rhodopsine se trouve dans les **bâtonnets** de la rétine de l'œil. La rhodopsine fait partie de la famille des RCPG.  Régulations de l’expression des gènes 27 28 14  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2- Récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) :  Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) : Selon l'activité enzymatique de leur région cellulaire, 3 familles se distinguent :  Après la fixation de la molécule de signalisation extracellulaire, les récepteurs couplés aux enzymes peuvent avoir une : 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) (EGF, NGF, FGF, PDGF, insuline,  activité enzymatique intrinsèque (schéma de gauche) ou cytokines…)  recruter et activer une enzyme associée (schéma de droite) 2/ Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase (TGFβ, BMP, TNF=facteurs de l’inflammation libérés lors réactions immunitaires) 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (ANF= facteur natriurétique auriculaire = hormone polypeptidique (oreillette du cœur)) 29 30 15  26/10/2024 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (1/8) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (2/8)  Les Récepteurs couplés aux enzymes sont responsables à eux seuls du mécanisme de transduction (Récepteurs couplés aux enzymes = effecteurs, contrairement aux  Les récepteurs à activité tyrosine kinase médient le signal perçu en phosphorylant des récepteurs couplés aux protéines) tyrosines des protéines cibles.  Possèdent 2 niveaux d’activation : réponse cytosolique avec effet métabolique et réponse  Récepteur constitué : nucléaire (exemple : activité mitotique cellulaire ) - Domaine membranaire de surface (N terminal) avec site spécifique d’une molécule de signalisation (MS)  les protéines de signalisation extracellulaire agissant sur les RTK : EGF (Epidermal growth factor) : stimule la survie, la croissance et la prolifération ou la - Domaine transmembranaire différenciation des divers types cellulaires. Domaine Insuline: Stimule l'utilisation des glucides et la synthèse des protéines. - Domaine intracytoplasmique avec deux régions : tyrosine IGF-1 (Insulin-like growth factor) : Stimule la croissance cellulaire et la survie dans divers types Région régulatrice: site d’autophosphorylation kinase cellulaires. NGF (Nerve growth factor) : Stimule la survie et la croissance de certains neurones. Région catalytique qui porte l’activation kinase (pouvoir VEGF (vascular endothelial growth factor) : Stimule l'angiogenèse enzymatique) 31 16  26/10/2024 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (3/8) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (4/8) Mécanisme d’action : 1/ Fixation du ligand sur le domaine extracellulaire du récepteur. Espace extracellulaire 2/ Transconformation (= modification de la structure) du domaine extracellulaire du récepteur qui se rapproche d’un récepteur voisin. Cytoplasme 3/ Dimérisation des récepteurs, cette dimérisation provoque l’interaction des domaines cytosolique du récepteur. Recrutement d’un certain nombre de protéines qui portent des domaines de reconnaissance de ces 4/ Activation de l’activité tyrosine kinase et déclenchement d’une autophosphorylation phosphotyrosine dans la région régulatrice (phosphorylation de la tyrosine) (phosphorylation croisée) 5/ Recrutement de protéines de signalisation cytosoliques spécifiques dans des sites de Les molécules recrutées au niveau des récepteurs phosphorylation et de l’activité enzymatique  formation d’un signalosome (= ensemble de peuvent recruter d’autres molécules qui vont transmettre le signal à l’intérieur de la cellule)  la cellule engage partenaires car celles-ci ont changé de conformation. Le l’activation des voies (Exp : voie des MAP Kinase, voie de PI3 kinase/Akt, voie de NF-κB voie signal va donc être relayé. Wnt) 17  26/10/2024 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (5/8) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Description et Fonctionnement des RTK (7/8) Signalosome  = Complexe formé par l’association de molécules  Exerce une activité biologique précise ( prolifération, expression de gènes..)  Si dissolution du complexe signalosome : effet s’arrêtera 18  26/10/2024 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Principaux récepteurs (8/8) 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) : Principaux récepteurs 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Récepteurs couplées aux enzymes : 2/ Récepteurs à activité sérine /thréonine kinase (1/3)  Ligands : facteurs de croissance : BMP, TGFβ  Activité enzymatique intrinsèque de type Ser/Thr kinase  Les seconds messagers sont différents types de protéines appelées SMAD  Réponse de l'effecteur est transcriptionnelle 38 19  26/10/2024 2/ Récepteurs à activité sérine / thréonine kinase (2/3) 2/ Récepteurs à activité sérine / thréonine kinase (3/3) homodimère Récepteur 2 Récepteur 1 homodimère Implication de TGF-β dans l’inhibition de la prolifération :  Sont des récepteurs membranaires dont les ligands sont des facteurs de croissance comme : TGF, BMP).  Ils sont formés de doubles homodimères : Activation du gène cible : les sous-unités R2 reçoivent le ligand, les sous-unités R1 activent les seconds Exemple gène de La protéine P21 = protéine clé impliquée dans l'arrêt messagers, et chaque sous-unité a une activité enzymatique intrinsèque de type du cycle cellulaire en réponse à divers signaux Ser/Thr kinase. Dans les cellules normales, le TGF-β, agissant par l'intermédiaire de sa voie de signalisation, arrête  Les seconds messagers sont différents types de protéines appelées SMAD, et la le cycle cellulaire en phase G1 et stoppe la prolifération, la différenciation et induit l'apoptose. réponse de l'effecteur est transcriptionnelle. ( oligomère = complexe protéinique composé de deux sous-ensembles) 39 40 20  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-2- Récepteurs membranaires Introduction 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires 5-2-1- Molécules de signalisation 5-2-1-1- Propriétés des molécules de signalisation  Récepteurs couplées aux enzymes : 5-2-1-2- Classes des molécules de signalisation 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (1/2) 5-2-2- Récepteurs membranaires Les **guanylate cyclases**, sont des enzymes capables de convertir la guanosine 5-2-2-1- Caractéristiques des récepteurs triphosphate (GTP) en **GMP cyclique** 5-2-2-2- Types de récepteurs membranaires  Le récepteur est une protéine Récepteurs couplés aux canaux ioniques (RCCI) transmembranaire et le seul ligand connu à Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) ce jour est le facteur natriurétique atrial Récepteurs couplés aux enzymes (RCE) 1/ Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) (ANF), hormone produite par les cellules des 2/ Récepteurs à activité sérine/thréonine kinase oreillettes du cœur. 3/ Récepteurs à activité guanylate cyclase (ANF)  Le ligand est homodimérique 5-2-3- Voies de signalisation  Le ligand active le récepteur ce qui conduit à 5-2-3-1- Signalisation neuronale : RCCI la conversion du GTP en GMP cyclique. 5-2-3-2- Signalisation Hormonale :  GMP cyclique est un second messager  Production de GMPc Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKA  GMP cyclique va stimuler différentes voies Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKC de signalisation. 5-2-3-3- Signalisation par voie des MAP kinases 41 42 21  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3- Voies de signalisation 5-2-3- Voies de signalisation 5-2-3-1- : Signalisation neuronale (RCCI) (1/3) Message ou influx nerveux est délivré sous  Lorsque l’influx nerveux (ou potentiel forme de neurotransmetteurs (acétylcholine, Signalisation neuronale adrénaline…) d’action) atteint le bouton synaptique du Les voies PKA, PKC Les voies des MAP kinases premier neurone, il déclenche la libération La voie de PI3 kinase/Akt de neurotransmetteurs (substances La voie de NF-κB La voie JAK/STAT chimiques), qui lui servent de relais en La voie des récepteurs TLR traversant l’espace qui sépare les deux La voie des récepteurs intracellulaires NOD et de l’inflammasome NLRP3 La voie Wnt neurones.  En s’attachant aux récepteurs synaptiques du second neurone, ils lui transmettent le message qui est à nouveau codé sous forme de signal électrique. 43 44 22  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- 3-1- Signalisation neuronale (RCCI) (2/3) 5-2-3-1- Signalisation neuronale (RCCI) (3/3) Message ou influx nerveux est délivré sous forme de neurotransmetteurs  Mécanisme : (acétylcholine, adrénaline…) - Activation du neurone par l’influx nerveux (IN) et progression du neurotransmetteur (NT) - Propagation du NT le long de l’axone vers les terminaisons nerveuses - Libération NT dans la fente synaptique - Fixation NT sur canaux Na+ « ligand-dépendants » (=RCCI) dans la région post synaptique - Lorsque le NT se fixe le canal s’ouvre. - L’ ouverture de ces canaux  passage de Na+ dans la cellule changement de la dépolarisation de la membrane de la cellule réceptrice, qui au repos était négatif et en recevant Na+ vas changer de la différence de potentiel ( était négatif devient positif) ce qui va créer un voltage au niveau de la cellule, - Ce voltage va ouvrir des canaux ioniques Na+ voisins qui sont voltage dépendant ce qui va permettre le passage de l’influx nerveux à la cellule voisine - Propagation IN vers la cellule cible. 45 46 23  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-2- Signalisation par voie PKA (hormones hydrosolubles) 5-2-3-3- Signalisation par voie PKC (1/2) (hormones hydrosolubles) Récepteurs couplés aux protéines G -Fixation hormone, molécule signal (1er messager) sur Récepteurs couplés aux protéines G RCPG -Activation protéine G -Déplacement de la sous unité α de la protéine G et Récepteurs couplés aux protéines G : PKC activation l’enzyme : adénylate cyclase (= enzyme) - PLC β = phospholipase C β -L’adénylate cyclase va dégrader l’ATP en AMP cyclique - PIP2 = phospholipide inositol (AMPc) (= second messager) - IP3 = inositol triphosphate -l’AMPc produite va activer une protéine kinase A (PKA) - DAG = diacylglycérol qui est formée par 4 sous unités : 2 sous unité catalytiques (activatrices) en bleu et 2 sous unités régulatrices en gris -Les 2 sous unités activatrices vont aller dans le noyau et vont phosphoryler des protéines régulatrice d’un gène (CREB) inactive en vert -Ensuite elle va se lier avec une autre protéine et le complexe va se fixer sur le précurseur du gène et le gène va s’exprimer. Donc transcription, traduction donc cette hormone commande la biosynthèse des protéines. 47 48 24  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-3- Signalisation par voie PKC (2/2) Récepteurs couplés aux protéines G Deux principales voies de transduction par les RCPG : voies de l’adénylate cyclase - Fixation d’une hormone à son Récepteur (PKA) et de la phospholipase C-β/Ca2+ (PKC) couplé à la protéine G - Activation de la protéine G qui va se déplacer et va activer une phospholipase C (= enzyme), spécifique des phosphoinositides (phospholipase C β)(PLC β) - La phospholipase C activée va dégrader un phospholipide inositol ( PIP2) en inositol triphosphate (IP3) (dans le cytoplasme) et en Dégrade l’ATP en AMP cyclique  Dégradation un phospholipide inositol ( PIP2) (AMPc) diacylglycérol (DAG) - L’IP3 va aller sur son site au niveau d’un canal calcique au niveau du réticulum endoplasmique - La protéine kinase C est activée lisse qui va libérer le Ca2+, qui est le second elle va phosphoryler une enzyme messager. Ce calcium va activer une protéine ou un canal et la réponse aura lieu kinase C (PKC) qui a besoin pour être activer le en fonction de l’hormone utilisée diacylglycérol libéré par catalyse du - Exemple de réponse : contraction phospholipide inositol membranaire par la musculaire phospholipase C 49 50 25  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) Seconds messagers (intracellulaires)  Réponse cellulaire à divers stimuli : mitogène (une substance qui stimule la = Petites molécules diffusibles prolifération cellulaire), Facteurs de croissance, cytokines… - Ca2+ - AMPc  Régulent les fonctions cellulaires : mitose, expression des gènes, survie - SMAD cellulaire et apoptose - Second messager lipidique : reste lié à la MP mais bouge latéralement et  La voie de signalisation MAPK/ERK (également connue sous le nom de voie Ras-Raf- agglutine les bactéries dans le cas de la réaction immunitaire. MEK-ERK) (ERK = extracellular Signal Regulated Kinase = Kinase régulée par le signal extracellulaire) 51 52 26  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) Kinase) Activation de la voie MAP Kinases : Cascade d’activation des MAPK : - Activation des récepteurs MAPK  activation de petites protéines G Ras (Rat Sarcoma) ou Rac (Ras-related C3 botulinum toxin substrate) - Ras et Rac sont des petites protéines G monomériques, sous membranaires, liées à la Partie cytosolique Protéines sous membranaires MP Petites Protéines G - L’activation de Ras ou Rac induit l’activation d’une cascade de kinases par activation phosphorylations successives aboutissant à l’activation de facteurs de transcriptions nucléaires induisant la réponse cellulaire (expression de gènes, prolifération…) Cascade de kinases - Les MAPKinases s’activent les unes les autres en cascade: la MAP-Kinase est activée par = protéine une MAP-Kinase-Kinase, elle-même activée par la MAP-Kinase-Kinase-Kinase MAP activation Kinase Nucléaire Facteurs de transcription Partie 53 54 27  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) Exemple de voie des MAP Kinases : La voie MAP Kinase est organisée en 3 niveau de phosphorylation : - La protéine cytosolique spécifique la plus importante de 1/ RAS active, phosphoryle la RAF cette voie est la Grb2 (Growth factor Receptor Binding 2) 2/ RAF active, phosphoryle la MAK (Mitogène Activating Kinase) appelée aussi MEK Grb2 (=adaptateur) possède un domaine SH2 qui lui (Mitogène extra-nucléaire Kinase) permet d’interagir avec les phosphotyrosines du 3/ La MAK phosphoryle ERK (= la MAPK) (Mitogène Activated Protein Kinase) récepteur. Elle possèdent également un domaine SH3 qui lui permet d’interagir avec une autre protéine cytosolique appelée SOS, cette interaction permet à la protéine SOS d’activer la Ras. Le rôle de SOS (GEF) est de faciliter l’échange GDP en GTP de la protéine G = RAS) - SOS exerce son action sur la protéine RAS qui devient active - La RAS ( = protéine sous membranaire) inactive fixe le GDP - La RAS s’activent après interaction avec SOS, elle fixe GTP SOS est un facteur d'échange de - La RAS est appelée petite protéine G par analogie à la sous unité alpha des protéines G nucléotides guanine (GEF = Guanine Nucleotide Exchange Factor) 55 56 28  26/10/2024 5-2- Signalisation cellulaire 5-2- Signalisation cellulaire 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein 5-2-3-4- Signalisation par voie des MAP kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) Kinase) Voie des MAP kinases et Cancer La MAPK active pénètre dans le noyau et aura 2 fonctions : Dans de nombreux cancers, Ras présente une mutation ponctuelle qui le rend constitutivement actif. 1/ Activer la transcription d’un facteur de transcription : Cfos qui va provoquer la transcription de gènes intervenant dans le cycle cellulaire. Ras muté MAPK Prolifération continue toujours active 2/ Phosphoryler deux facteurs de transcription : TCF et SRF, qui vont activer la transcription des gènes des protéines impliquées dans la prolifération cellulaire. Ras est un oncogène 57 58 29  26/10/2024 A retenir A retenir La signalisation cellulaire fait intervenir : 1/ Molécules de Signalisation ( informatives) ou message 3 types de molécules de signalisation :  Neuromédiateurs  Hormones  Médiateurs locaux (Cytokines, Facteurs de croissance) 2/ Récepteurs membranaires (cellule cible) 3 types :  Récepteurs couplées aux canaux ioniques (RCCI) : neurotransmetteurs  Récepteurs couplées aux protéines G (RCPG) : hormones  Récepteurs couplées aux enzymes (RCE) : cytokines, facteurs de croissance, hormones 3/ Voies de signalisation - Signalisation neuronale : RCCI - Signalisation Hormonale : Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKA Récepteurs couplés aux protéines G : Signalisation par voie PKC 59 - Signalisation par voie des MAP kinases 60 30  26/10/2024 A retenir Conclusion Les récepteurs cellulaires presentent une grande variabilité dans leurs structures, ainsi que leur mode d’activation, ils signalent des voies intracellulaires multiples interconnectées les unes aux autres, tel que l’activation des enzymes impliquées dans le métabolisme, et la transcription de l’ADN. Comprendre leurs mécanismes de signalisation est la clé de la recherche en physiopathologie cellulaire et domaine de l’oncologie. 61 62 31  26/10/2024 Bibliographie: Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2017). Molecular Biology of the Cell. Lavoisier, Médecine sciences, Goodenough, D. A., & Paul, D. L. (2009). Gap junctions. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 1(1), a002576 Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger principles of biochemistry. Macmillan. Voet, D. & Voet, J. G. (2011). Biochemistry, John Willey & Son 63 32