FC11a-28.09-LesBasesDeLaSignalisationCellulaireFinal PDF

Bases de la signalisation cellulaire Professeur : GUIGNANDON FC N°11a Date : 28/09/2023 SOMMAIRE I. DEFINITIONS .............................................................................................................................................................................. 1 II. PRINC...

Bases de la signalisation cellulaire Professeur : GUIGNANDON FC N°11a Date : 28/09/2023 SOMMAIRE I. DEFINITIONS .............................................................................................................................................................................. 1 II. PRINCIPES DE LA COMMUNICATION CELLULAIRE ..................................................................................................................... 4 1. SPECIFICITE DES RECEPTEURS QUI SE TROUVENT A LA SURFACE DES CELLULES OU DANS LES CELLULES .............................................................. 4 2. VARIABILITE DANS LES RECEPTEURS POUR UN MEME LIGAND ................................................................................................................ 4 III. CODAGE ET EMISSION DU SIGNAL ........................................................................................................................................... 5 1. SYNTHESE, TRANSPORT, STOCKAGE (IMPORTANT ++) ......................................................................................................................... 5 En cas de questions sur ce cours, vous pouvez écrire à l’adresse suivante : [email protected] Les règles de courtoisies sont à respecter lors de l’envoi d’un mail. L’équipe des tuteurs se réserve le droit de répondre ou non à un mail . En cas de questions récurrentes, les tuteurs pourront faire un point lors des colles hebdomadaires. I. Définitions SIGNAUX MOLECULAIRES • Correspond à des signaux moléculaires émis par une cellule (émettrice) et reconnus par une autre (réceptrice) • Cette molécule est très souvent une protéine mais pas obligatoirement • Réception du signal extérieur suivie d’un relais à l’intérieur de la cellule o Amplification du signal (en général) Messagers = signaux = ligands o Effets moléculaires variés (= une fois que la cellule à détecter un messager, le décodage de ce message va être un effet moléculaire qui sera à l’origine d’un changement d’état de la cellule réceptrice) • Processus est organisé dans le temps et discontinu (le processus de signalisation est permanent donc la cellule reçoit toute sa vie des messages en continue mais chaque message a un début et une fin même) o Temps de communication et temps d’arrêt de communication o On arrête de répondre à un message pour répondre à un autre • La cellule est submergée de messages constamment 1. Réception du signal extérieur par un récepteur : o Très souvent des glycoprotéines transmembranaires Réponse o Différent des canaux ou des transporteurs car l’objectif n’est pas de faire rentrer le message à l’intérieur de la cellule mais de faire changer la conformation du récepteur à l’extérieure qui va entrainer des changements de conformations à l’intérieur o Ils sont liés par des liaisons faibles (type liaison hydrogène) 2. Relais à l’intérieur de la cellule que l’on appelle relais d’amplification des signaux avec des réactions chimiques enzymatiques 3. Effets moléculaires variés (changement d’état, changement de forme, prolifération, différenciation, mort cellulaire, …) à la fin de cette chaine de transduction et transmission • Reconnaissance moléculaire entre le ligand et le récepteur (Cette interaction est primordiale. S’il n’y a aucune interaction moléculaire (faible) entre les 2 éléments, il n’y aura pas de changement tridimensionnel donc pas de réception ni de signalisation) Transmission d’un signal • Changement de conformation tridimensionnelle des 2 éléments (liguant et récepteur) • Interaction du récepteur (une fois lié au ligand) avec d’autres éléments intracellulaires • Ces autres éléments changent eux-mêmes de conformation 3D puis ils peuvent être pris en charge par des protéines cargos (importine, GTPase RAN) et peuvent être directement importés dans le noyau 1 • Récepteur (vert) reconnu par un ligand (rouge) → translocation à l’intérieur du noyau de la molécule verte (sur le schéma c’est un facteur de transcription) → seul ou en combinaison, il va pouvoir reconnaitre des régions consensus de certains gènes pour déclencher la transcription du gène → traduction en protéines → protéines « disent » à la cellule de proliférer, mourir, … → réponse cellulaire • Souvent, il y a des combinaisons de signalisation plus compliquées avec des protéines relais qui changent de conformation 3D → activation d’autres relais de protéines amplificatrices → production massive de messagers secondaires (notamment le calcium et l’AMP cyclique) → changement de la conformation de protéines, notamment des facteurs de transcription. • Il existe plusieurs types de circuits de signalisation : court, long, modulable à la hausse ou à la baisse, ... Résumé en d’autres termes • Globalement, la réponse cellulaire est l’intégration de divers messages qui conditionnent la réponse de la cellule En vert : récepteurs au niveau de la membrane plasmique Bille rouge : signaux, ligands 2 COMMUNICATION CELLULAIRE Intégration des signaux Intégration de tous les signaux Natures de signaux chimiques très différentes • Une cellule reçoit des milliers de messages en permanence grâce à ces milliers de récepteurs à sa surface. • Permet à la cellule de prendre une décision. • Fait la somme, le bilan des actions positives et négatives qu’elle reçoit en termes de signaux et de facteurs de transcription -> réponse intégrée de la cellule (survie, prolifération, …) • La signalisation et les réponses de la cellule sont multifactorielles (un signal ne permet pas à lui seul la survie ou la mort de la cellule mais une composition de plusieurs signaux va permettre la réponse cellulaire) • Beaucoup de protéines comme des facteurs de croissance. • Avec des messagers différents on peut obtenir des réponses cellulaires extrêmement variées et certaines fois un même signal peut donner des réponses différentes Attention pour la dernière image : il s’agit d’une simplification, quand la cellule ne reçoit aucun message, elle meurt par apoptose (se suicide). En effet, l’absence de signal ne veut pas dire que la cellule se supprime. A l’inverse, certains signaux peuvent déclencher la mort de la cellule. Ici, il s’agit d’un exemple et n’est pas à retenir. A Retenir : Il y a un message, un ordre et un effet sur la cellule. 3 II. Principes de la communication cellulaire 1. Spécificité des récepteurs qui se trouvent à la surface des cellules ou dans les cellules Le message peut être de plusieurs natures, il peut être diffusé soit : • A toutes (ou presque toutes) les cellules : c’est un message presque universel (ex : insuline). C’est-à-dire que toutes les cellules ont le récepteur qui permet de lire ce message. • Seulement à un ou plusieurs types très spécifiques de cellules (parathormone réservée aux ostéoblastes et aux cellules rénales). C’est-à-dire que simplement un type de cellule possède le récepteur spécifique pour lire le message. 2. Variabilité dans les récepteurs pour un même ligand VARIABILITE DANS LES RECEPTEURS POUR UN MEME LIGANT Effets pléiotropiques Quand un ligand est capable d’induire des réponses différentes d’une cellule ou d’un récepteur à l’autre. On a un message mais il est capable de faire des liaisons avec plusieurs types de récepteurs et donc de déclencher plusieurs types de réponses cellulaires. Le ligand est toujours le même mais la réponse des cellules est différente. • La cellule émettrice M fabrique un message (bille bleue) : o S’il se fixe sur le récepteur A de la cellule Z → prolifération de la cellule Mécanisme o S’il se fixe sur le récepteur B de la cellule Y → modification de fonction de la cellule • Le même signal/messager peut déclencher 2 réponses totalement différentes = signal pléiotropique ATTENTION UNE CELLULE MERE NE DONNE PAS 3 CELLULES FILLES • Sur le récepteur de la cellule musculaire squelettique → contraction • Sur le récepteur de la cellule musculaire cardiaque → relaxation Exemple: signalisation • Sur le récepteur de la cellule sécrétrice de (même que celui de la cellule cardiaque) l’acétylcholine → sécrétion (n’interroge Dans ce cas, on peut voir qu’un même ligand pas sur ça) peut se fixer sur le même récepteur et engendrer une réponse différente mais il peut aussi se fixer sur un récepteur différent et entrainer là aussi une réponse différente. 4 III. Codage et émission du signal 1. Synthèse, transport, stockage (important ++) LIGANDS HYDROPHILES LIGANDS HYDROPHOBES Nature Souvent peptidique (= protéine) mais pas toujours (adrénaline) Souvent lipidique (stéroïdes) mais pas toujours (principalement des hormones) Définition = lipophobe = hydrosoluble Le ligand ne peut pas passer librement la membrane plasmique pour rentrer ou sortir de la cellule, il doit passer à l’aide de canaux ou de transporteurs = lipophile = liposoluble Le ligand peut passer librement la membrane plasmique Lieu de stockage Souvent dans le cytoplasme de cellules spécialisées après leur synthèse // Signal de sécrétion Signal extracellulaire (je fabrique un message parce que j’ai reçu un message de fabrication du message) Signal extracellulaire Transport dans le plasma Sous forme libre (possible car le plasma est composé d’une grande partie d’eau. Le ligand ne passe donc pas la membrane plasmique) Liés à des protéines porteuses (PP) plasmatiques spécialisées qui elles sont hydrophiles (= binding protein) Le complexe hormone-PP se dissocie proche de la cellule Durée d’action/durée de vie Globalement Courte Longue Se lient à un récepteur spécifique membranaire car ils ne peuvent pas traverser la membrane plasmique Hormone traverse la membrane Hormone se lie avec une haute affinité à un récepteur cytosolique ou nucléaire de nature protéique Il n’y a donc pas besoin de récepteur extra-membranaire pour les ligands hydrophobes Action sur la cellule 5 Schéma récap (voir ci-dessous) 1. Facteur hydrosoluble (bille jaune) se fixe sur le récepteur membranaire 2. Changement de conformation du ligand et du récepteur en intra et extracellulaire 3. Recrutement et interaction avec d’autres éléments intracellulaires (croix rouge). L’interaction était impossible tant que le facteur hydrosoluble n’était pas fixé ! 4. Facteur de transcription (croix rouge) change aussi de conformation 5. FT rouge activé va directement promouvoir la transcription d’ARNm dans le noyau 1. Binding Protein (ou protéines porteuses) chaperonnent les facteurs hydrophobes jusqu’à la membrane (pas sur le schéma) puis dissociation 2. Facteurs liposolubles traversent la membrane plasmique 3. Interaction avec des récepteurs spécifiques cytoplasmiques ou nucléaire. Sur le schéma, interaction avec un récepteur cytoplasmique 4. L’ensemble récepteur + ligand devient un facteur de transcription 5. FT rouge activé va directement promouvoir la transcription d’ARNm dans le noyau 6