UE2 Cours 1 Pathologies liées à des anomalies de la signalisation DFGSM2 2023-2024 PDF

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UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Groupe n°1 Ronéistes : - DUFLO Sloane - DUGOUJON Axelle Noms des chefs d’UE : - ADELAÏDE Daryl - SMITH Joatham Date : 06/09/2023 Heure : 8h-9h30 Matière : UE2 : Bases moléculaires et Professeur : Dr. Yohann GARNIER cellulaires des pathologies Cours 1 : Pathologies liées à des anomalies de la signalisation b) Gène du récepteur de vasopressine ou d’AQP2 muté...................................... 10 Table des matières c) Récepteur de TSH............................ 12 Chapitre 1. Signalisation physiologique................ 2 d) Récepteur de TSH muté.................. 12 I. Introduction............................................... 2 e) Récepteur de TSH, protéine G mutée II. Types de communications cellulaires........ 2 13 1) La communication par facteur sécrété. 3 f) Exemple de mutation d’un récepteur 2) La communication par contact direct... 3 de TSH...................................................... 13 3) La communication par contact direct 2) Récepteurs à activité tyrosine kinase entre 2 cytoplasmes...................................... 4 (RTK)............................................................ 15 III. Architecture des communications II. Anomalies des récepteurs à activité cellulaires........................................................... 4 nucléaire.......................................................... 15 IV. Liaison ligand-récepteur............................ 5 1) Action des récepteurs à activité nucléaire...................................................... 15 V. Récepteurs couplés aux protéines G......... 6 2) Mutation des récepteurs à activité VI. Types de protéines G................................. 7 nucléaire...................................................... 16 VII. Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) III. Anomalies des ligands............................. 17 7 1) Anomalies liées aux ligands................. 17 VIII. Récepteurs à activité nucléaire................. 8 2) Ligand régulant la prise alimentaire : Chapitre 2. Anomalies de signalisation................. 9 leptine......................................................... 17 I. Anomalies des récepteurs membranaires. 9 a) Fonctionnement de la leptine......... 17 1) Récepteurs couplés aux protéines G b) Anomalies du gène de la leptine (LEP) (RCPG)............................................................ 9 17 a) Récepteur de vasopressine (AVP)..... 9 c) Conclusion de l’étude...................... 19 Page 1 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 d) Anomalie : déficience congénitale de 5) Anomalies dues à des anticorps ciblant la leptine.................................................. 20 le récepteur de l’ACh................................... 22 3) Anomalies de FasL............................... 20 4) Anomalies dues à des anticorps ciblant le récepteur de la TSH................................. 21 Pr GARNIER souligne qu’il a modifié ses cours il y a 2 ans. Il conseille donc de s’entrainer avec les annales des 2 années précédentes et non les plus anciennes. Les cours de cette année vont souvent s’appuyer sur ceux de l’an dernier vu avec Pr DOS SANTOS et lui. Sinon, il ne s’attend pas à ce qu’on retienne le détail des structures des molécules : « Aucune formule n’est à connaitre pour l’examen il faut simplement en avoir une idée ». Chapitre 1. Signalisation physiologique I. Introduction L’être humain est composé d’une infinité de cellules, on parle d’organisme pluricellulaire. Ainsi, certaines pathologies sont dues à des anomalies de communication entre ces cellules ou entre les tissus. On peut avoir des : - Anomalies au niveau de la réception des messages (le message sans anomalie est reçu par des récepteurs mutés et la réaction au message sera alors anormale) - Anomalies dans l’interprétation (en aval des récepteurs, le message reçu est interprété par des effecteurs mutés) - Anomalies au sein du message (a/n du ligand qui se lie à son récepteur, si le message est en très forte concentration comme dans le cas des tumeurs ou si sa structure en 3 dimensions est modifiée cela peut favoriser une liaison à d’autres récepteurs) - Anomalies qui causent la perte de réponse ou de contrôle entraînant l’apoptose, la sénescence ou un processus de cancérisation Nous verrons deux exemples de pathologies liées à des composants cellulaires, à savoir, des pathologies communes ou représentatives d’anomalies de biologie cellulaire. Ces affections seront généralement à mettre en parallèle avec des cibles thérapeutiques potentielles ou des médicaments. II. Types de communications cellulaires Il existe 3 principaux types de communications cellulaires : Page 2 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 1) La communication par facteur sécrété Ce terme regroupe 3 sous-types de communication : Paracrine : La cellule émettrice est proche/voisine de la cellule réceptrice Endocrine : Il s’agit d’une communication à plus longue distance, le message (ex : hormones) est véhiculé par la circulation sanguine puisque la cellule émettrice est très éloignée de la cellule réceptrice dans le corps Synaptique : Entre deux neurones par exemple. Au niveau du bouton synaptique, la membrane pré-synaptique relargue, par exocytose, des neurotransmetteurs qui sont ensuite reçus par les récepteurs enchâssés dans la membrane post- synaptique de la cellule cible. Ainsi, au niveau de la jonction neuro-musculaire, le motoneurone envoie de l’Acétylcholine, pourvu qu’il y ait un potentiel d’action. Cette ACh, par fusion des vésicules avec la membrane pré-synaptique, est relarguée dans la fente synaptique puis reçue par le récepteur de l’ACh, entraînant alors la contraction musculaire. 2) La communication par contact direct Cette illustration représente, par exemple, un phagocyte qui digère partiellement un pathogène. Une portion de ce pathogène est ensuite présentée par une molécule du CMH à un lymphocyte T (sur son TCR). Ceci afin que le lymphocyte puisse reconnaître que l’antigène a été détecté. Page 3 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 3) La communication par contact direct entre 2 cytoplasmes Il s’agit de Gap junctions permettant aux petites molécules de passer d’une cellule à une autre en connectant les deux cytoplasmes. (ex : jonctions communicantes du cœur permettant la synchronisation) Dans les types de communications précédents, la cellule émettrice était différente de la cellule réceptrice. Il existe également une communication autocrine dans laquelle la cellule émettrice est aussi la cellule réceptrice. Le message est sécrété par la cellule, donc il sort, puis il est reçu par cette même cellule. On parle de communication intracrine lorsque l’émettrice est la même que la réceptrice mais que le message ne sort pas de la cellule. III. Architecture des communications cellulaires On retrouve : L’activité directe : Le stimulus entraîne le relargage d’une hormone de signalisation puis une réponse. Cette réponse exerce un rétrocontrôle. o Rétro-inhibition : Puisqu’on a déjà eu la réponse, alors on a déjà eu l’hormone donc il faut en produire moins --> l’inhibition de sa production se fait par rétrocontrôle négatif o Rétro-activation : par une boucle d’activation en augmentant le stimulus. La réponse consiste, entre-autre, à potentialiser la production de cette hormone Page 4 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 La cascade endocrine Dans cet exemple de cascade hormonale (plusieurs intermédiaires), l’hypothalamus et stimulé, il produit la TRH (hormone thyréotrope ou Thyrotropin releasing hormone), cette hormone pousse l’adénohypophyse à sécréter la TSH (Thyroid Stimulating Hormone) qui stimule la thyroïde produisant alors des hormones (ex : T3 🡪 triiodothyronine ou T4 🡪 tétraiodothyronine). Après réception de ces hormones, les cellules cibles présentent une réponse qui exerce un rétrocontrôle (en général une rétro- inhibition). Les rétrocontrôles peuvent être positifs ou négatifs. IV. Liaison ligand-récepteur La liaison entre le ligand (hormone) et son récepteur est une liaison non covalente et réversible (association des deux ou dissociation) selon des paramètres biophysiques bien précis, spécifiques à chaque couple ligand-récepteur. Plusieurs ligands peuvent potentiellement s’ancrer aux récepteurs mais en fonction du ligand considéré, la constante de dissociation (Kd) sera différente. Sur la courbe, l’hormone en bleu à un Kd différent de l’hormone en vert. La concentration en hormone bleu doit être plus importante pour permettre une saturation (association de la moitié des récepteurs) par rapport à l’hormone en vert, qui se fixe mieux aux récepteurs. Le récepteur à donc une plus grande affinité pour l’hormone en vert que celle en bleu. Les constantes de dissociation sont différentes pour un même récepteur. Ainsi, chaque couple ligand-récepteur est caractérisé par des paramètres d’association et de dissociation propres. Cela entraîne une compétition entre les ligands d’un même récepteur. En fonction du ligand qui aura gagné la compétition, la réponse cellulaire sera différente. Dans l’exemple du chimiotactisme, plusieurs types de chimiokines sont sécrétées, le site reçoit telle ou telle chimiokine il sera alors soit sécrété soit repoussé. Page 5 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Si on fait varier le nombre de récepteurs disponibles, la symétrie sera changée puisque la quantité d’hormones fixées sera modifiée. V. Récepteurs couplés aux protéines G Le RCPG est composé de 7 domaines transmembranaires et est couplé à une protéine G. Ces protéines G sont des trimères composés d’un monomère alpha (protéine GTPase), d’un monomère bêta et d’un monomère gamma. Lorsque le RCPG reçoit (1) son ligand (qui peut être une hormone) il change de conformation (2). Ainsi, la protéine G, qui contient du GDP, fixe du GTP, perd son GDP et est activée à cause du changement du récepteur. La protéine G active se dissocie (3) en un dimère béta-gamma et un monomère alpha. Cette sous-unité alpha, avec son GTP, s’associe à la protéine effectrice qui s’active et provoque une réponse cellulaire. Pour que cette réponse cesse, il faut hydrolyser le GTP (4), qui redevient du GDP, afin de favoriser la dissociation du monomère alpha de la protéine effectrice et la réassociation avec le RCPG. Cette boucle peut alors recommencer. Si un autre ligand est reçu alors la protéine effectrice sera à nouveau activée. 1 2 3 4 Page 6 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 VI. Types de protéines G Il existe 3 types de protéines G : La protéine Gs qui entraîne l’activation de la PKA Lorsque le ligand est reçu par le RCPG, la sous unité alpha de cette protéine Gs, qui contient du GTP, active l’adénylate cyclase (AC). L’AC est responsable de la transformation de l’ATP (Adénosine triphosphate) en AMPc. Cet AMP cyclique active la PKA (Protéine Kinase de type A) qui phosphoryle d’autres protéines. Ainsi, en raison de la réception du ligand, la phosphorylation des protéines est responsable de l’élaboration de la réponse cellulaire. La protéine Gq Lorsque le RCPG reçoit son ligand il active la protéine Gq, la dissocie en dimère et monomère. La sous-unité alpha active la phospholipase C qui clive le PIP2 (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate) en DAG (diacylglycérol qui reste a/n de la membrane) et IP3 (inositol triphosphate) qui permet l’ouverture de canaux calciques. La réserve de calcium près du réticulum endoplasmique sert à augmenter la concentration cytoplasmique en calcium ce qui entraîne la réponse cellulaire, puisque le calcium se fixe à des protéines impliquées dans la réponse cellulaire. La protéine Gi possède une action contraire à la protéine Gs : elle inhibe l’adénylate cyclase (AC). Lorsque le récepteur auquel elle est associée reçoit son ligand, cela entraîne l’inhibition de l’AC. VII. Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) Lorsque ce récepteur RTK reçoit son ligand, il dimérise par autophosphorylation du domaine cytoplasmique. Les groupements phosphates seront reconnus par les protéines qui vont elles-mêmes phosphoryler d’autres protéines permettant l’élaboration de la Page 7 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 réponse cellulaire. Parfois, se réalise le rapprochement d’un récepteur et de son corécepteur. La phosphorylation-déphosphorylation est un mode important de contrôle de l’activité des protéines. Il existe des sérine-thréonine kinases et des tyrosine kinases. Pour pouvoir phosphoryler (action des kinases) il est nécessaire d’avoir un groupement hydroxyle (OH) libre retrouvé au niveau de la sérine, la thréonine et la tyrosine. Ces 3 aa peuvent donc être phosphorylés. VIII. Récepteurs à activité nucléaire Certains récepteurs ne sont pas membranaires mais on une activité nucléaire donc l’hormone doit pouvoir traverser la membrane plasmique. Elle sera reçue par son récepteur qui lui-même lié à une protéine associée à une protéine chaperonne qui est son inhibiteur. La fixation de l’hormone au récepteur permet un changement de sa conformation puis une dissociation de l’inhibiteur. Cela favorise l’exposition du motif qui n’était pas accessible puisqu’il était masqué par l’inhibiteur. Parmi ces motifs, il existe ceux qui permettent de se lier à l’ADN et qui motivent la transcription de certains gènes, mais également les NLS (Signal de Localisation Nucléaire). Lorsque le NLS est exposé, la protéine est reconnue comme une protéine qui doit être importée dans le noyau par les complexes de pores nucléaires. La protéine s’associe ensuite à l’ADN, seule, sous forme de monomère, d’hétérodimère ou avec des cofacteurs pour activer ou inhiber la transcription de certains gènes. Page 8 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Voilà comment, en raison d’une hormone, le transmetteur d’une cellule peut être modifié. Chapitre 2. Anomalies de signalisation I. Anomalies des récepteurs membranaires 1) Récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) Concernant le RCPG, il existe plusieurs anomalies pouvant altérer la transduction du signal : L’altération du récepteur : o Autoactivé constitutivement (de façon constitutive), même lorsqu’il n’y a pas le ligand, son récepteur entraîne une réponse o L’anomalie pour le rendre insensible aux ligands habituels, il est lié au ligand mais n'entraîne pas de réponse o Anormalement sensible à certains ligands inhabituels, normalement ce récepteur ne devrait pas s’associer au ligand mais pourtant il s’y lie et cela entraîne une réponse L’altération de la protéine G qui peut être autoactivée constitutivement, même sans réception de ligand, la protéine G est active et active la protéine Gs o L’altération de l’effecteur comme par exemple l’adénylate cyclase ou la phospholipase C est activée constitutivement a) Récepteur de vasopressine (AVP) L’AVP (Arginine Vasopressine) se lie à son récepteur RCPG composé de 7 domaines transmembranaires (du N jusqu’au C cf schéma) sous forme d’hélices alpha. Ce RCPG est associé à une protéine Gs. Lorsque la vasopressine est reçue par le récepteur, il change de conformation, la protéine Gs est activée, la sous unité alpha stimule l’adénylate cyclase, l’ATP est transformée en AMP cyclique, l’augmentation de l’AMPc active la PKA. Cette PKA permet la mise à la membrane de l’aquaporine 2 (AQP2). Sans AVP, l’AQP2 est stockée à l’intérieur de la cellule en étant enchâssée dans la membrane des vésicules de recyclage. Lorsqu’il faut la mettre à la membrane, la PKA phosphoryle certaines protéines et permet donc aux vésicules d’être acheminées par le cytosquelette (le long du microtubule et du réseau d’actine) puis par exocytose (fusion des vésicules de recyclage avec la membrane plasmique luminale=près de la lumière). Dans cette membrane luminale, l’aquaporine 2 permet l’entrée d’eau qui entre dans la cellule puis retourne dans le sang via l’aquaporine 3. Cela permet d’augmenter la Page 9 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 perméabilité à l’eau de la membrane luminale et donc de concentrer l’urine. On enlève l’eau sédentaire dans l’urine et on la remet dans le sang. Lorsque l’AVP n’active plus le récepteur alors l’aquaporine est recyclée, elle est sortie de la membrane luminale et est remise dans les vésicules de recyclage jusqu’à ce qu’il y ait à nouveau réception d’AVP. Réabsorption d’eau Extrémité C Extrémité N b) Gène du récepteur de vasopressine ou d’AQP2 muté Des mutations peuvent causer une résistance du tube collecteur à l’action de l’AVP. Ainsi, en présence d’AVP, il y a une incapacité rénale à concentrer l’urine (= incapacité à sortir l’eau de l’urine pour la repasser dans le sang) à l’origine d’un diabète insipide néphrogénique. Ce diabète peut être dû à plusieurs mutations : La mutation perte de fonction LOF (Loss of functions) dans le gène qui code pour le récepteur AVP : AVPR2. Ainsi, quand bien même elle reçoit de l’AVP, il n’y aura pas tous les effets qu’il devrait y avoir en aval, pas de réaction connue. Ce diabète insipide néphrogénique est congénital et lié à l’X puisque ce gène AVPR2 est codé sur le chromosome X. La transmission de la maladie se fait donc par transmission du chromosome X. La mutation perte de fonction (LOF) dans le gène de l’aquaporine 2 (AQP2) codé sur le chromosome 12. La transmission autosomique est dominante ou récessive Page 10 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 en fonction de la mutation. Puisqu’il s’agit d’une perte de fonction, alors, quand bien même on arriverait à mettre l’AQP2 dans la membrane luminale on aura un déficit d’absorption. Pr GARNIER reprend l’explication des deux mutations pour ceux qui n’ont pas compris : Concernant le gène AVPR2 : la mutation perte de fonction diminue l’activité de la protéine ayant 7 domaines transmembranaires. Ainsi, quand bien même elle recevrait l’AVP, il y aurait moins de signalisation donc moins d’activation de la protéine Gs et donc moins de mise à la membrane de l’aquaporine donc moins de réabsorption de l’eau et ainsi incapacité du rein à concentrer l’urine. Cela entraine le développement de diabète insipide néphrogénique lié à l’X en raison d’une mutation sur le gène codé au niveau du chromosome X. Concernant la mutation perte de fonction dans le gène de l’aquaporine 2, quand bien même tout fonctionnerait (AVP est reçue, le récepteur change de conformation, l’adénylate cyclase est activée, l’AQP2 est mise à la membrane) l’AQP2 ne peut permettre une réabsorption de l’eau suffisante provoquant un diabète insipide néphrogénique transmis de façon autosomique puisque le gène codant pour l’aquaporine 2 est sur le chromosome 12. En fonction de la mutation, la transmission autosomique sera soit dominante, soit récessive. En raison de ces mutations, il y aura un déficit en réabsorption de l’eau. Page 11 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 c) Récepteur de TSH La TSH produite par l’hypophyse stimule la production, par la thyroïde, de l’hormone T4 (tétraïodothyronine), via la PKC et la PKA. La membrane des cellules de la thyroïde reçoit a/n de son récepteur de le TSH, la TSH associée à la protéine Gq et à la protéine Gs. On retrouve donc les deux effets de ces protéines G. Lorsque la TSH est reçue, Gq active la Phospholipase de type C qui clive le PIP2 en diacylglycérol (qui active la PKC) et en IP3 qui augmente la concentration cytoplasmique en calcium. Par activation de la protéine Gs, est provoquée l’activation de l’adénylate cyclase (AC) donc augmentation de la concentration cytoplasmique en AMP cyclique et donc activation de la PKA qui va phosphoryler d’autres protéines permettant ainsi la production de cette hormone T4. d) Récepteur de TSH muté Si les mutations sont somatiques (dans quelques cellules de la thyroïde) avec gain de fonction (GOF), on pourra avoir la formation d’un ou plusieurs nodules thyroïdiens. Si la mutation est germinale (dans toutes les cellules) avec gain de fonction, il y aura le développement d’une hyperthyroïdie ; si au contraire il y a une perte de fonction (LOF), il y aura le développement d’une hypothyroïdie. Sur cet exemple, le gain de fonction du récepteur de la TSH entraine l’activation constitutive des protéines Gs et Gq. Lorsqu’on parle de mutation avec gain de fonction de récepteur, cela sous-entend qu’il va être activé constitutivement. Page 12 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Mais il peut y avoir différents types de mutations dont le gain de fonction sera plus ou moins important. Ici nous avons une courbe normale (en bleu), il faut augmenter la concentration en TSH pour avoir une réponse, la réponse est alors maximale sur la courbe rouge. Cependant, s’il y a une mutation avec gain de fonction, il y aura une réponse même en l’absence de TSH. Ainsi avec la mutation, le gain de fonction sera toujours plus important tout comme la réponse. Donc ce ne sont pas tous les gains de fonctions qui sont équivalents. e) Récepteur de TSH, protéine G mutée Il peut y avoir une mutation de la protéine Gs. Si l’anomalie est somatique dans les cellules somatotropes hypophysaires, la mutation va stimuler comme le ferait la GH-RH produite par l’hypothalamus. Il y aura alors des excroissances (tumeurs) au niveau de l’hypophyse en raison de la prolifération de ces cellules qui réagiront comme si elles avaient reçu beaucoup de GH- RH ; et des sécrétions accrues de cellules somatotropes, d’où le développement d’une acromégalie. Cette acromégalie est due à un excès de sécrétion de GH (hormone de croissance). Si cette anomalie survient avant la puberté🡪 personne anormalement grande. Si anomalie survient après la puberté🡪 croissance exagérée du visage et des extrémités. Avec une anomalie germinale, on aura un tableau mosaïque en fonction du stade embryonnaire auquel la mutation a eu lieu. Donc des anomalies plus ou moins diffuses avec des tumeurs et hypersécrétion d’hormones et donc développement de résistance à certaines hormones. On peut avoir une anomalie mosaïque  syndrome de McCune-Albright ; Ou mutation germinale  dystrophie d’Albright. f) Exemple de mutation d’un récepteur de TSH Page 13 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Il s’agit du cas d’une patiente enceinte ayant une hyperthyroïdie inexpliquée. Etrangement elle guérit après l’accouchement. L’HCG est une hormone produite lors de la grossesse. Elle a une structure qui est relativement proche de celle de la TSH. Elle peut donc stimuler légèrement la thyroïde mais à des concentrations anormalement élevées (concentrations tumorales). Afin de comprendre la cause de cette hyperthyroïdie, les chercheurs ont fait exprimer le récepteur wild type (récepteur sauvage sans mutation) dans des cellules, ou alors le récepteur muté de la patiente. Ils ont ensuite observé la production d’AMPc (qui permet la réponse). Résultat avec la TSH A droite sur le schéma, avec la Thyrotropine (TSH), on a une réponse normale chez le wild type et une réponse similaire chez le mutant. Plus on a de la TSH, plus on a de l’AMPc. Ainsi la mutation de ce récepteur n’entraine pas de changement dans l’efficacité à transcrire le signal. Résultat avec l’HCG Cependant à gauche, avec l’HCG (ou chorionic Gonadotropin en anglais), chez le wild type il y a une très faible réponse car l’HCG stimule légèrement la thyroïde du fait qu’il stimule légèrement le récepteur de la TSH en raison de sa structure proche de celle de la TSH. Mais avec le récepteur mutant, il y a une augmentation anormalement élevée par rapport au wild type donc une augmentation anormale de la production d’AMPc. Ainsi, pour la TSH il y a une réponse normale, mais pour l’HCG, il y a une stimulation anormale. On dit qu’on a un gain de fonction du récepteur de la TSH qui cause une sensibilité anormale pour le ligand. Cela explique alors l’hyperthyroïdie de cette patiente lors de sa grossesse. Page 14 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 2) Récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) Ici il y a fixation du ligand GDNF (glial cell derived neurotropic factor) à son récepteur RET et à son corécepteur GFRα1 => dimérisation, autophosphorylation puis phosphorylation de cibles multiples. Des mutations ponctuelles avec gain de fonction du gène RET peuvent causer une Néoplasie endocrinienne multiple de type 2 (NEM II) caractérisée par des tumeurs qui peuvent survenir dans 3 glandes endocrines : la médullosurrénale (phéochromocytome), la parathyroïde (hyperparathyroïdie) et la thyroïde (CMT= cancer médullaire de la thyroïde). Il peut y avoir développement de la maladie digestive de Hirschprung. II. Anomalies des récepteurs à activité nucléaire 1) Action des récepteurs à activité nucléaire Lorsque l’hormone glucocorticoïde n’est pas reçue par son récepteur à gauche du schéma, il n’est pas associé lui-même à l’ADN. Il y a tout de même un autre régulateur de la transcription de ce gène qui permet un certain niveau d’expression relativement bas. Il est lié à la séquence qu’il reconnaît (séquence régulatrice). Cependant, à droite du schéma, lorsque ce récepteur reçoit l’hormone glucocorticoïde (formation du complexe H-R), il va y avoir translocation au noyau (déplacement vers le noyau) et association à la séquence qu’il peut reconnaître dans sa nouvelle conformation. Cette séquence régulatrice permet la fixation du récepteur glucocorticoïde, cela a un effet sur le niveau de transcription de ce gène qui sera maintenant transcrit à haut niveau. Page 15 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 2) Mutation des récepteurs à activité nucléaire En fonction des mutations des récepteurs à activité nucléaire, on aura des conséquences différentes sur l’action du récepteur : La mutation pourra moduler la sensibilité au ligand 🡪 même si le ligand est là, il ne va peut-être pas reconnaître sa séquence régulatrice ou inversement La sensibilité au cofacteur La sensibilité/ la faculté à reconnaître l’ADN et à se fixer sur l’ADN Exemple 1 S’il y a une mutation qui diminue la sensibilité au ligand uniquement dans l’hypophyse, on aura une augmentation de la sécrétion de l’hormone par rétrocontrôle. Mais puisque la mutation n’agit que dans l’hypophyse, on aura une hyperstimulation pour les tissus qui ont une sensibilité normale ; et une hypostimulation pour les autres. Panachage d’hyperstimulation (tissus à sensibilité normale) et d’hypostimulation selon le tissu considéré. Exemple 2 S’il y a une mutation des récepteurs aux androgènes à activité nucléaire, il va y avoir une diminution de la sensibilité du récepteur et on peut avoir le développement d’un syndrome d’insensibilité complète aux androgènes (SICA). Ce syndrome concerne une naissance sur 20 000 à 60 000. La personne atteinte de SICA aura alors une morphologie féminine malgré qu’il ait un caryotype masculin (46 XY) et des gonades mâles car l’insensibilité ne concerne pas les gonades. D’autres mutations peuvent causer une insensibilité partielle. La raison pour laquelle il y a un déficit de virilisation des embryons, des enfants, des adultes de caryotype XY, est la mutation du récepteur aux androgènes à activité nucléaire. Cette mutation provoque un trouble de la réceptivité périphérique aux androgènes qui sont sécrétés par les testicules. Donc en périphérie, bien qu’il y ait sécrétion des androgènes, ils ne seront pas reçus par leurs récepteurs, il y aura alors le développement d’un phénotype féminin. Page 16 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 III. Anomalies des ligands 1) Anomalies liées aux ligands On distingue des pathologies dites : QUANTITATIVES : anomalie de la concentration des ligands QUALITATIVES : anomalie de la structure des ligands Les causes de ces anomalies peuvent être : Une hyper ou hypo sécrétion du ligand ; Une mutation qui provoque une structure anormale du ligand La présence d’un ligand inhabituel endogène ou exogène 2) Ligand régulant la prise alimentaire : leptine a) Fonctionnement de la leptine La leptine est sécrétée par le tissu adipeux et est reçue par l’hypothalamus au niveau du noyau ARC. La réception de la leptine sur ces récepteurs entraîne une signalisation vers le noyau para ventriculaire (PVN) et donc une régulation de la prise alimentaire tout cela en raison de la sécrétion par le tissu adipeux de la leptine. b) Anomalies du gène de la leptine (LEP) Ici nous avons le cas d’une jeune fille de 14 ans de parents autrichiens non obèses. Elle a un IMC de 31,5. Elle est donc modérément obèse. Elle a également un taux indétectable de leptine dans son sérum. Page 17 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Version Normale Version Mutée Le séquençage du gène codant pour la leptine a permis de détecter une mutation dans l’exon 3 de ce gène. Donc le codon TTA est remplacé par le codon TCA (Leu🡪Ser) chez cette jeune fille. Tissu de la patiente Tissu sujet sain Lorsqu’on fait une analyse histochimique du tissu adipeux chez la patiente, et de celui d’un sujet sain (contrôle), on remarque de la leptine produite chez la patiente et chez le contrôle. Donc la leptine est produite, pourtant dans le sérum du sujet, elle est indétectable. L’Immunoprécipitation (IP) est alors réalisée avec un anticorps spécifique de la leptine. On remarque la présence de leptine chez le contrôle, mais pas chez le patient. Il n’y a pas de leptine dans son sérum, pourtant on sait que la leptine est produite par son tissu adipeux. Les médecins font alors exprimer l’ADNcomplémentaire (cDNA) de la leptine mutante dans des cellules de la lignée HEK293 puis ils analysent le milieu de culture par Western Blot (WB) : Ils mettent les cellules dans des puits dans lesquels on retrouve le cDNA pour faire exprimer la leptine. Ils peuvent ensuite récupérer les cellules afin de faire un lysat. Page 18 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Réaction normale : La cellule produit la leptine 🡪 leptine présente dans le lysat La cellule sécrète la leptine🡪 leptine présente dans le medium Le WB contient plusieurs pistes : Une piste où les cellules ne sont pas modifiées (mutantes) Une où on a cloné le cDNA de la leptine sans mutation Résultats obtenus Piste des cellules sans mutation : Il y a de la leptine dans le lysat (cellules qui produisent la leptine) et dans le medium (cellules qui ne produisent pas la leptine). Piste des cellules mutantes : Lorsqu’on clone le gène mutant, on a production de leptine par les cellules (cellules présentes dans le lysat) mais une absence de leptine dans le medium. Donc la leptine n’est pas sécrétée. La béta-actine permet de faire un contrôle de charge pour vérifier que l’on a déposé la même quantité de protéine dans toutes les pistes. En effet l’actine est un composant du cytosquelette, une protéine qui est toujours exprimée au même niveau, peu importe les conditions. Si on retrouve des bandes au niveau du contrôle de charge qui ne sont pas de taille similaire dans toutes les pistes, la manipulation a été mal réalisée. Au contraire, si les tailles sont similaires, la manipulation à bien été réalisée et on peut alors interpréter. c) Conclusion de l’étude On peut donc en déduire que l’obésité modérée de cette patiente est due à une mutation du gène de la leptine qui transforme une leucine en position 72 par une sérine, ce qui empêche les cellules productrices de la leptine (tissus adipeux) de la sécréter. Cette mutation inactivatrice de la leptine cause une non signalisation par le noyau ARC ce qui entraine une moindre signalisation vers le noyau para ventriculaire (PVN) et donc une mauvaise régulation de la prise alimentaire et des dépenses énergétiques 🡪 l’organisme pense qu’il y a très peu de tissus adipeux et stimule la prise alimentaire ce qui cause de l’obésité. Page 19 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 On aura un phénotype similaire s’il y a une mutation inactivatrice du récepteur de la leptine. d) Anomalie : déficience congénitale de la leptine Cette déficience congénitale en leptine est très rare et est caractérisée par un taux indétectable de leptine dans le sérum en raison d’une mutation non-sens homozygote causant un décalage du cadre de lecture du gène LEP et donc la production d’une protéine tronquée non sécrétée. 3) Anomalies de FasL Le lymphocyte possède à sa surface un récepteur FAS qui doit recevoir FasL (FAS Ligand). Lorsque FasL est reçu par son récepteur FAS il y a indirectement une activation des caspases et donc déclanchement de la mort programmée (apoptose du lymphocyte). C’est alors par apoptose qu’est limitée la prolifération lymphocytaire. Page 20 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 S’il y a mutation inactivatrice de FasL ou de son récepteur, il n’y aura pas d’induction en apoptose. D’où le développement d’un syndrome lymphoprolifératif. Sur ce schéma, FasL ne peut pas se lier à son récepteur dû à la mutation inactivatrice🡪 Pas d’apoptose. Ou alors il peut se lier, mais le récepteur FAS est lui-même muté (perte de fonction)🡪Pas d’activation des caspases 🡪 Pas d’apoptose. 4) Anomalies dues à des anticorps ciblant le récepteur de la TSH Normalement les anticorps ne devraient pas cibler le récepteur de la TSH car il s’agit d’une protéine du soi. On parle alors d’auto-anticorps (AC dirigés vers les protéines du soi). Ces auto-anticorps sont stimulants lorsqu’ils vont se fixer au récepteur 🡪 ils vont entraîner l’activation du récepteur et donc le déclenchement de la réponse comme s’il y avait eu réception de la TSH. On aura donc une hyperstimulation de la thyroïde et le développement d’une hyperthyroïdie, on parle de la maladie de Basedow. Le contraire serait d’avoir des auto-anticorps bloquants sécrétés par certains clones lymphocytaires 🡪 la TSH ne peut pas être reçue car l’AC bloquant est fixé sur le récepteur🡪 Hypothyroïdie. Ces auto-anticorps sont produits par des plasmocytes (Lymphocytes activés) et sont soit stimulants soit bloquants. En fonction de celui qui va le plus sécréter, on aura une alternance entre auto-anticorps activateurs et auto-anticorps inhibiteurs🡪 alternance entre Hyper et Hypothyroïdie. Page 21 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 5) Anomalies dues à des anticorps ciblant le récepteur de l’ACh Rappel contraction musculaire : A la surface du motoneurone il y a transmission du Potentiel d’action (PA). 1- On a la fusion des vésicules contenant de l’acétylcholine (ACh) qui est relarguée dans la fente puis reçue par son récepteur. 2- S’il y a suffisamment d’ACh il y aura le déclenchement d’un PA qui sera acheminé le long de la membrane plasmique (ici le sarcolemme). Ce PA pénètre dans les invaginations du sarcolemme qu’on appelle les tubules transverses (en vert). Il va ensuite entraîner l’ouverture indirectement des canaux calciques situés dans la membrane des citernes terminales du réticulum sarcoplasmique (en violet). 3- Il y aura alors sortie du calcium qui est mis en réserve dans le réticulum endoplasmique (comme il s’agit d’une cellule musculaire🡪 réticulum sarcoplasmique) vers le cytoplasme (sarcomère). Le calcium permet la contraction des sarcomères et donc la contraction de tout le muscle. S’il y a des auto-anticorps qui bloquent les récepteurs de l’ACh : Pas de fixation de l’ACh à son récepteur Dégradation accélérée du récepteur à l’ACh Destruction de la membrane post synaptique via complément L’anticorps peut aussi entrainer l’internalisation du récepteur de l’ACh (1 sur le schéma) 🡪 on a la membrane post synaptique mais pas de récepteurs de l’ACh 🡪 pas de contraction musculaire. Page 22 sur 23  UE2 Bases moléculaires et cellulaires des pathologies – Biologie cellulaire – S1 DFGSM2 2023-2024 Il peut y avoir des anticorps bloquants (2 sur le schéma)🡪 empêchent l’ACh de se fixer à son site de fixation🡪 pas d’ouverture du canal🡪 pas de transmission du PA musculaire🡪 pas de sortie du Ca2+ 🡪 pas de contraction musculaire Cela peut déclencher une Myasthénie auto-immune (due à des auto-anticorps) qui est caractérisée par une faiblesse musculaire d’intensité variable. Conclusion Il est important de comprendre et de connaître les anomalies de la signalisation pour identifier spécifiquement les maladies, et mieux envisager des thérapeutiques. Si on sait quel récepteur est muté chez une personne, on peut alors prescrire le médicament adapté. Petite blague du jour : Tout comme la signalisation cellulaire présente des anomalies, la signalisation routière est aussi victime de bizarreries…^^ Page 23 sur 23