Signalisation Cellulaire - Cours PDF (Université Mohammed Premier)

Université Mohammed Premier Faculté des Sciences- Département de Biologie- Oujda 1ère Partie : Récepteurs Membranaires. Pr. Nour El Houda BOUANANI 2ème Partie : Récepteurs Intracellulaires. Pr. Abderrahim ZIYYAT...

Université Mohammed Premier Faculté des Sciences- Département de Biologie- Oujda 1ère Partie : Récepteurs Membranaires. Pr. Nour El Houda BOUANANI 2ème Partie : Récepteurs Intracellulaires. Pr. Abderrahim ZIYYAT SVI-S6 Option Physiologie et Santé Année 2021-2022 Pr. N. Bouanani et Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 2022  Récepteurs Membranaires et Intracellulaires Introduction 1ère Partie : Récepteurs Membranaires. Pr. Nour el houda BOUANANI I. Introduction II. Classification des récepteurs III. Récepteurs Enzymes IV. Récepteurs Ionotropiques V. Récepteurs métabotropiques VI. Régulation des récepteurs VII. Action des drogues sur l’organisme 2ème Partie : Récepteurs Intracellulaires. Pr. Abderrahim ZIYYAT Généralités sur les récepteurs nucléaires (facteurs transcriptionnels ) Types de récepteurs : Classe 1- Récepteurs des hormones stéroïdiennes Classe 2- Récepteurs des hormones thyroïdiennes et de l'acide rétinoïque Classe 3- Récepteurs orphelins Organisation structurelle et fonctionnelle des récepteurs nucléaires Eléments de réponse (RE) et Dimérisation des RN Mécanisme d'action des hormones à RN : Cas des récepteurs des hormones stéroïdes Interaction des récepteurs nucléaires avec la chromatine Cas des Récepteurs des hormones thyroïdiennes (TR , RN de classe 2) Pr. N. Bouanani et Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 2022 2  Introduction Les êtres vivants pluricellulaires possèdent plusieurs types de cellules différenciées, leur fonctionnement requiert de la coordination; Les cellules communiquent par des signaux assurant un développement puis un fonctionnement coordonné de l’organisme: C’est la communication cellulaire  Introduction A- La communication cellulaire Rappels I- La communication intercellulaire à courte distante. II- La communication intercellulaire à longue distante.  Introduction Rappels I- La communication intercellulaire à courte distante 1- les jonctions gap (jonctions perméables): Passage passif de molécules de faibles poids moléculaires du cytoplasme d’une cellule à celui de sa voisine  Introduction Rappels I- La communication intercellulaire à courte distante 2- Communication autocrine : Les cellules répondant à des molécules signaux qu’elles produisent elles-mêmes. Ex : l’interleukine, EGF (Epidermal Growth Factor).  Introduction Rappels I- La communication intercellulaire à courte distante 3- Communication juxtacrine : Interactions entre protéines membranaires de cellules voisines  Introduction Rappels I-La communication intercellulaire à courte distante 4- Communication paracrine : La cellule réceptrice voisine de la cellule émettrice, reçoit le signal émis par cette dernière. Ex VEGF: Vascular Endothelial Growth Factor  Introduction Rappels I- La communication intercellulaire à courte distante 5- Communication synaptique : Sécrétion d’un neuromédiateur dans l’espace synaptique interagissant avec un récepteur membranaire situé à moins de 0,1um sur la cellule cible. Ex: Acétycholine  Introduction: Rappels II- La communication intercellulaire à longue distante : par des messages chimiques ou bioélectriques : 1-Communication endocrine : Sécrétion ds la circulation générale d’1 médiateur (hormone, facteur de croissance) interagissant avec 1 récepteur (membranaire ou intracellulaire) sur une cellule cible pouvant être située jusqu’à plusieurs mètres de distance.  Introduction B-  Introduction C- ˋ Introduction e  Introduction D- Lieu échanges inter cellulaires : s’effectuent au niveau des membrane externes. Mb externe : lieu où la cellule reçoit des informations de l’extérieur L’information : Signal, Molécule informative, Messager, Ligand Rq : Grande diversité des molécules informatives des signaux.  Introduction E-Molécule informative Définition Une molécule libérée par une cellule A ou fixée à sa surface, est considérée comme molécule informative lorsqu’elle interagit avec une structure appelée : Récepteur d’une cellule B pour y initier des réactions conduisant à des effets biologiques.  Introduction F-Grande diversité des molécules informatives Structure chimique très variée 1-Dérivés d’acides aminés : Noradrénaline, Sérotonine 2-Polypeptides : Angiotensine, Vasopressine 3-Dérivés d’acides gras : Prostaglandines 4-Dérivés du cholestérol : Stéroïdes sexuels  Introduction G-Les différents types de ligands 1-Les agonistes Molécules qui se lient au récepteur et qui entraînent une action Physiologique. 2-Les antagonistes Molécules qui empêchent la molécule biologique de se lier au récepteur et qui n’ entraînent pas d’action physiologique. Introduction  Introduction 3-Les agonistes partiels (ou antagonistes partiels) Molécules qui se lient au récepteur mais qui n’ entraînent qu’une action physiologique partielle Les antagonistes partiels empêchent en partie la molécule biologique de se lier au récepteur 4-Les agonistes inverses Molécules qui se lient au récepteur mais qui entraînent une action opposée à celle de la molécule physiologique.  Introduction H-Quel est le devenir de la molécule informative La molécule informative interagit avec un récepteur Récepteur qui reconnaît spécifiquement ce signal Liaison Signal Récepteur Signal Extracellulaire Signal intracellulaire Premier messager second messager Transduction du signal Introduction  Introduction I- les récepteurs 1-Définition Récepteur : structure moléculaire de nature polypeptidique qui interagit spécifiquement avec un messager Interaction créée une modification du récepteur qui : -Conduit à l’ouverture d’un canal. OU -Se transmet par l’intermédiaire de réactions enzymatiques à l’effecteur distant du récepteur. Introduction  Introduction 2-Les grandes classes de récepteurs a- les récepteurs membranaires (membranes cytoplasmiques) b- les récepteurs intracellulaires Récepteurs Membranaires Récepteurs intracellulaires Les récepteurs membranaires Trois grandes classes A-Récepteurs Enzymes B-Récepteurs Ionotropiques C-Récepteurs métabotropiques Université Mohamed Ier Faculté des sciences Unité physiologie animale Oujda Cours Signalisation Membranaire Récepteurs Enzymes Pr N Bouanani 22-23  A-Récepteurs Enzymes Protéine transmembranaire de la membrane plasmique Extrémité extracellulaire lie le médiateur Extrémité intracellulaire a une activité enzymatique intrinsèque Les grands types: - Activité sérine/thréonine Kinase - Activité guanylyl-cyclase - Activité tyrosyl-phosphatase - Activité tyrosyl-kinase Pr N Bouanani 22-23  A-Récepteurs Enzymes 1-Activité sérine/thréonine Kinase Récepteur du Facteur de croissance transformant bêta :TGF-β Le TGF-b se fixe sur le R TGF-b type II et s’associe avec le R TGF-b type 1 auto-Phosphorylation des résidus sérines de l’extrémité C terminale du R type I et Phosphorylation des protéine Smad2 et Smad3 associées au R. Ces Protéines P Smad2 et Smad3 se dissocient du R et constituent un complexe hétérotrimérique avec la protéine Smad-4. Pr N Bouanani 22-23  A-Récepteurs Enzymes 1-Activité sérine/thréonine Kinase Récepteur du Facteur de croissance transformant bêta :TGF-β Ce complexe Smad2, Smad3, Smad4 va agir comme facteur de transcription de différents gènes. Ǝ une autre protéine Smad7 (I-Smad) qui exerce une régulation négative (feed back négatif) en entrant en compétition avec les Smad2/3 pour leur fixation sur le récepteur TGF-b type I atténuant ainsi le signal. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 1-Activité sérine/thréonine Kinase Le Facteur de croissance transformant bêta (TGF-β) Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 1-Activité sérine/thréonine Kinase Dans les cellules normales, le TGF-β, agissant par l'intermédiaire de sa voie de signalisation, arrête le cycle cellulaire en phase G1 et stoppe la prolifération, la différenciation et induit l'apoptose. Quand une cellule est transformée en une cellule cancéreuse, des parties du TGF-β sont mutées, et le TGF-β ne contrôle plus la cellule. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 1-Activité sérine/thréonine Kinase Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2- Activité guanylyl-cyclase On distingue 2 types de récepteurs : 1- membranaire activé par des messager comme le facteur natriurétique atrial (ANF). 2- soluble, présent dans le cytoplasme et activé par le monoxyde d’azote qui diffuse à travers les membranes le ligand active le récepteur ce qui conduit à la conversion du GTP en GMP cyclique Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2-Activité guanylyl-cyclase membranaire -Structure du Récepteur Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2- Activité guanylyl-cyclase membranaire -Mécanisme d’action A l’état basal, le domaine kinase est P et agit comme répresseur de l’activité guanylate cyclase. liaison de l’ANP induit un changement conformationnel du R qui lève la répression imposée par le domaine Kinase et l’activité guanylate cyclase est augmentée (conversion du GTP en GMP cyclique) Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2- Activité guanylyl-cyclase Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2- Activité guanylyl-cyclase membranaire Le GMPc active La protéine kinase G (PKG) La PKG a pour fonction de phosphoryler les protéines. La phosphorylation des enzymes, des pompes ou des canaux par ce mécanisme permet d’activer des réactions ou des transports catalysés. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 2- Activité guanylyl-cyclase cytosolique Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Déphosphorylation des protéines phosphorylées. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Le Récepteur CD45, aussi appelé l’antigène commun des leucocytes glycoprotéine exprimée à la surface de toutes les cellules hématopoïétiques, à l’exception des érythrocytes et des thrombocytes, appartenant à la famille des récepteurs à activité tyrosine phosphatase. -Structure du Récepteur Constitué d’un domaine extracellulaire, d’un domaine transmembranaire et deux domaines phosphatases intracellulaires Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Le CD45 déphosphoryle les kinases Src impliquées dans la régulation de plusieurs récepteurs cytokiniques clefs. Dans les cellules myéloïdes, le CD45 agit sur le site inhibiteur de Lyn (Y507), le CD45 déphosphoryle la tyrosine 507 de Lyn, la phosphorylation de cette tyrosine étant corrélée à une inhibition de la signalisation du GM-CSF. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Le GM-CSF (granulocyte/macrophage-colony stimulating factor) est une cytokine activant des gènes de survie et de prolifération cellulaire Cette voie de signalisation est régulée: par les actions de Lyn, à activité kinase, et du CD45, à activité tyrosine phosphatase. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Dans des conditions physiologiques normales, le CD45 est regroupé en dehors des radeaux lipidiques, son activité tyrosine phosphatase est réduite. Lyn se trouve ainsi phosphorylé sur sa tyrosine 507, une tyrosine inactivante, qui va freiner l’activation du récepteur au GM-CSF (A). CSH : cellules souches hématopoïétiques. Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Dans les blastes leucémiques, le CD45 est localisé au niveau des radeaux lipidiques, lui permet de déphosphoryler le site inhibiteur de Lyn. La voie de signalisation du GM-CSF se trouve ainsi excessivement activée, ce qui provoque une prolifération anormale des blastes leucémiques (B). Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Le traitement par le PyQ va exclure le CD45 en dehors des radeaux lipidiques, ce qui va entraîner la phosphorylation rapide du site inhibiteur de Lyn. La voie du GM-CSF est inhibée, ce qui bloque la prolifération des blastes leucémiques. Privés de leurs signaux de prolifération, l’apoptose des blastes leucémiques est induite, permettant une restauration de l’hématopoïèse normale (C). Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 3- Activité tyrosyl-phosphatase Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Activité enzymatique intrinsèque L’agoniste induit: -une dimérisation du récepteur (exception R de l’insuline) -une autophosphorylation du récepteur -une phosphorylation d’autres protéines cellulaires Domaine extracellulaire = site de liaison du médiateur Extrémité cytoplasmique = activité enzymatique Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-RÉCEPTEURS À ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Exemples: Facteurs de croissance cellulaire (EGF, PDGF, TGF, CSF) Récepteur de l’insuline Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Récepteurs des Facteurs de croissance cellulaire (EGF, PDGF, TGF, CSF) Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Récepteur de l’insuline Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE -Action de l’insuline : Liaison récepteur et insuline: Rapprochement des sous unités a et activation du récepteur Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Liaison insuline +récepteur Activation de la tyrosine kinase d’une des 2 sous unités b Rapide phosphorylation des tyrosines des SU b Tyr960, Tyr1146, Tyr1151, Tyr1316, Tyr1322 Autophosphorylation des SU b transmembranaires. Pr N Bouanani 21-22 A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Récepteur de l’insuline phosphorylé Ph des substrats intracellulaires IRS Insuline receptor substrate 1 / 2 Ph sur des tyrosines IRS 1 / 2 ph : point d’ancrage pr la SU régulatrice de la PI (3) Kinase La phosphatidyl inositol 3-kinase Enzyme qui ph les phosphatidylinositol en position 3 PI(4,5)P2………………PI(3,4,5)triP Le PI(3,4,5)P3 active 1 enzyme : PDK(1/2) 3’phosphoinositide-dependant protein kinase La PDK ph : l’AKT, La PKC AKT : sérine/thréonine kinase ; PKC : protéine kinase C Protéines responsables de la translocation du transporteur du glucose GLUT4 du cytoplasme vers Pr N Bouanani 21-22la Mb plasmique  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Les transporteurs d'oses - GLUT : 12 hélices α transmembranaires. GLUT1 : principal transporteur du glucose dans les érythrocytes GLUT2 : exprimé dans le foie, les cellules pancréatiques b , l’intestin et les reins. GLUT3 : exprimé essentiellement ds les neurones GLUT4: exprimé essentiellement ds les tissus insulinodépendants : muscle, tissu adipeux GLUT5 :exprimé ds les entérocytes GLUT6 : exprimé essentiellement ds le cerveau et les leucocytes Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Pr N Bouanani 21-22  A-Récepteurs Enzymes 4-ACTIVITÉ TYROSYL-KINASE Cascade de réactions intracellulaires Augmentation de la captation du glucose Par le muscle squelettique Par le tissu adipeux Inhibition de la production du glucose par le foie Stimulation du stockage du glucose sous forme de glycogène et de triglycérides Stimulation l’oxydation du glucose via la glycolyse Pr N Bouanani 21-22 B-Récepteurs Ionotropiques Pr N Bouanani 21-22 B-Récepteurs Ionotropiques 1-Définition Le récepteur forme un canal ionique 2-Structure Formé de 4 à 8 sous unités souvent différentes Chaque sous unité possède 4 régions transmembranaires Pr N Bouanani 21-22 B-Récepteurs Ionotropiques Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques 3-Mode d’action La fixation du messager : Réorganisation de l’ensemble : récepteur-messager Transition allostérique Ouverture d’un canal sélectivement perméable à certains ions Rq : La liaison R –M : Liaison spécifique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques 4-Types de Récepteurs Les récepteurs-canaux cationiques : L'ouverture des canaux cationiques, favorisent l'entrée de Na+ et ou du Ca2+ dans la cellule, une dépolarisation et une augmentation de l'excitabilité cellulaire. Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques 4-Types de Récepteurs Les récepteurs-canaux anioniques : L'ouverture des canaux anioniques, favorisent l'entrée de d’anions (ex: Cl-) dans la cellule Augmentation de sa polarisation et diminution de son excitabilité. Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques 5-Exemples a-Récepteur de l’acéthylcholine (ACH : neurotransmetteur : NT) Récepteur Cholinergique nicotinique : Mb post synaptique (plaque motrice : muscle squelettique). Structure : -Formé de 5 sous unités fixant deux molécules d’ACH. -Chaque sous unité : 4 segments polypeptidiques transmembranaires 1 des 4 segments est hydrophile (délimite un canal). Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine Récepteur cholinergique nicotinique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine Mode d’action : Après fixation du NT : ouverture du canal, entrée du Na+ dépolarisation de la Mb post synaptique, ouverture de canaux dépendants du voltage (VOC) Résultat : naissance d’un potentiel d’action. Transduction directe Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques Récepteur cholinergique nicotinique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine R cholinergique nicotinique Pr N Bouanani 21-22 Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine Récepteur cholinergique nicotinique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques a-Récepteur de l’acéthylcholine Récepteur cholinergique nicotinique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques b-Récepteur de GABA GABA : Neurotransmetteur du SN central à action inhibitrice GABA : acide gamma aminobutyrique. Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques b-Récepteur de GABA 1-Structure Deux grands types de récepteurs GABA : GABA A, GABA B GABA A : R ionotropique ; GABA B : R métabotropique Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques b-Récepteur de GABA 2-Mode d’action GABA A + GABA : Ouverture d’un canal de type chlore Entrée du Cl- Hyperpolarisation de la cellule cible Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques b-Récepteur de GABA Récepteur GABA A Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques b-Récepteur de GABA Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Principalement dans le SN central Récepteur du NMDA (N-méthyl-Daspartate) Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Récepteur du NMDA (N-méthyl-Daspartate) ou récepteur glutaminergique Récepteur activé par l’agoniste de synthèse le N méthyl D aspartate Agoniste très puissant L’agoniste naturel est l’acide glutamique (NT les plus puissant du SN central) La glycine est indispensable à l’activation du récepteur NMDA par le glutamate et à l’ouverture du canal Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Les récepteurs NMDA (récepteur au N-méthyl-D-aspartate) sont activés dans des conditions physiologiques par : le glutamate et la glycine sont essentiels à la mémoire et à la plasticité synaptique La plasticité synaptique serait un des mécanismes neuronaux support de la mémoire et de l'apprentissage Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Pr N Bouanani 21-22  B-Récepteurs Ionotropiques c-Récepteurs des acides aminés excitateurs Pr N Bouanani 21-22 Récepteurs ionotropiques Transduction directe Pas d’intermédiaires Pr N Bouanani 21-22 C- Récepteurs métabotropiques C- Récepteurs métabotropiques I- Caractéristiques des Récepteurs : -R Liés : à une protéine de transduction Protéine de couplage Protéine G RCPG  C- Récepteurs métabotropiques 1-Fonctions biologiques associées à l’activation des RCPG R de l’angiotensine II : Contrôle de la pression artérielle R visuel (Rhodopsine) : Vision R de la dopamine : Comportement et contrôle de l’humeur R de l’histamine : Contrôle de la réponse inflammatoire R opioïdes : Contrôle de la douleur R de l’ocytocine : Contrôle de la contraction de l’utérus R bêta adrénergique : Contrôle du rythme cardiaque C- Récepteurs métabotropiques 2-Structure du R -Structure en hélice a, nature polypeptidique -7 Domaines transmembranaires hydrophiles Reliés par : -3 boucles externes (extracellulaires) -3 boucles internes (intracellulaires) 1 extrémité amino-terminale extracellulaire : portant le site de liaison avec le messager 1extrémité COOH terminale intracellulaire : en contact avec les protéines G Protéine G qui assure le transfert et l'amplification du signal reçu par le récepteur C- Récepteurs métabotropiques 3-Structure du R  C- Récepteurs métabotropiques 3-Mode d’action Liaison Récepteur + Messager Transition allostérique Interaction du récepteur avec une protéine de couplage G Sur la face intracytoplasmique de la membrane Action sur l’effecteur Protéine G : protéine de transduction ou de couplage. Récepteurs couplés aux protéines G : RCPG C- Récepteurs métabotropiques 4-schéma général du fonctionnement des RCPG C- Récepteurs métabotropiques II-Protéine de couplage : protéine G Protéine de couplage ou de transduction : assure le couplage entre le récepteur et l’effecteur C- Récepteurs métabotropiques 1-structure : Protéine hétérotrimérique : constituée de trois sous-unités différentes: a,ß et g, ß et g formant un complexe hétérodimérique. La SU a, à l'état inactif, comporte une guanosine diphosphate (a-GDP) et est liée aux sous-unités ß et g.  C- Récepteurs métabotropiques 2-Activation des protéines G Lors de l'activation du récepteur (R + le messager). Interaction R protéine G Phosphorylation du GDP fixé à la sous-unité a-GDP qui devient a-GTP, et, ainsi phosphorylée, se sépare des sous-unités ß et g.  C- Récepteurs métabotropiques 2-Activation des protéines G La sous-unité a-GTP module : l'activité d'enzymes différentes(effecteurs) et entraîne les effets physiologiques correspondants. C- Récepteurs métabotropiques 2-Activation des protéines G Une GTPase déphosphoryle la sous-unité a a-GTP devient a -GDP, a-GDP : s'associe aux sous-unités bg pour donner un ensemble inactif. C- Récepteurs métabotropiques 3-Modèle de l’activation de la protéine G C- Récepteurs métabotropiques 3-Modèle de l’activation de la protéine G  C- Récepteurs métabotropiques En résumé, les protéines G assurent le transfert de l'information du R à des effecteurs dont elles régulent l'activité. Modèle à trois partenaires : Récepteur-Protéine de couplage-Effecteur  C- Récepteurs métabotropiques 4-Diversité des protéines G L'effet observé dépend essentiellement de la nature de a; Il y a différents types de sous-unités a : les as, ai (présentes dans la quasi-totalité des cellules) L'as de la protéine Gs (s pour stimulant) L'ai de la protéine Gi (i pour inhibiteur) L'at de la protéine Gt (t pour transducine) L'ao (o pour others = autres) des protéines Go, on distingue les protéines Gp, Gk, GCa.  C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase L'adénylcyclase assure, en présence de Mg2+, la transformation : de l'ATP en AMP cyclique libérée dans le cytoplasme. a-Structure C'est une enzyme à localisation trans-membranaire à 12 régions intracytoplasmiques. Site actif est intra cytoplasmique 9 isoformes connus.  C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase a-Structure de l’adénylate cyclase  C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase b-Activation de l’adénylate cyclase La protéine Gs augmente l'activité de l‘AC et la production d'AMPc. La protéineGi inhibe l‘AC donc la production d’AMPc. L'AMPc est un activateur enzymatique. L'AMPc active la protéine kinase A (PKA) : (AMPc dépendante) La durée de vie de l'AMPc dans le cytoplasme est courte. l'AMPc est inactivé: par les phosphodiestérases en 5-AMP inactif. Les inhibiteurs des phosphodiestérases : la théophylline et la caféine prolongent la durée de vie et l'activité de l'AMPc.  C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase c-Activation de l’adénylate cyclase La protéine kinase A est un tétramère composé de : deux unités catalytiques SUC. deux unités régulatrices SUR. La fixation d'AMPc sur les SUR libère sous forme active les SUC. Les SUC libres phosphorylent : -Des acides aminés thréonine et sérine (constituants de protéines souvent des enzymes). -D’autres protéines. C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase c-Activation de l’adénylate cyclase  C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 1-l'adénylate cyclase c-Activation de l’adénylate cyclase C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 2-la phospholopase C Messager+Récepteur Protéine G PLC PIP2 (phosphatidyl inositol diphophate) DAG+IP3 DAG (diacyl glycérol) active la PKC (Protéine kinase C) qui Phosphoryle des protéines IP3 (inositol triphosphate): Activation d’un canal récepteur Structure homotétramérique Localisé au niveau du RS Canal activé libération de calcium C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 2-la phospholopase C C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 3- la phosphodiestérase C- Récepteurs métabotropiques III-Diversité des effecteurs cibles des protéines G 4- les canaux ioniques Certains canaux ioniques à conductance potassiques ou calcique sont modulés par les protéines G Récepteurs Métabotropiques Exemples de récepteurs métabotropiques 1-Récepteur cholinergiques muscariniques. 1-Récepteur cholinergiques muscariniques. 1-Récepteur cholinergiques muscariniques. Récepteur cholinergiques de type : Muscarinique Agoniste : muscarine : extraite d’un champignon Plusieurs types : M1, M2, M3, M1 et M3 sont couplés à la phospholipase C via Gp (stimulation) M2 cardiaque couplé aux canaux K+ via G (inhibition) 2-Récepteur de GABA B GABA : Neurotransmetteur du SN central à action inhibitrice GABA : acide gamma aminobutyrique. Structure Deux grands types de récepteurs GABA : GABA A, GABA B GABA A : R ionotropique ; GABA B : R métabotropique  2-Récepteur de GABA B le récepteur GABA B Deux isoformes de ce récepteur : GABA B1 ; GABA B2 R présynaptiques couplés à 1 canal Ca ++ via G Inhibition du canal R postsynaptiques couplés à 1 canal K+ via G Activation du canal 2-Récepteur de GABA B  3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine D’un point de vue fonctionnel, la rétine peut être stratifiée en trois étages 3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine cônes [opsine] ; batonnêts [rhodopsine] Schéma des photorécepteurs.  3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine Rhodopsine : pigment photosensible de la rétine Rhodopsine possède un ligand intrinsèque : Chromophore 11-cis rétinal : Dérivé de la vitamine A (liaison covalente avec le récepteur) Photon Photo isomérisation: Trans rétinal Activation du récepteur 3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine schéma de la structure spatiale d’une molécule de rhodopsine. Le chromophore est au centre de la poche dans sa configuration 11-cis. 3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine Etapes schématiques d’initiation de la transduction.  3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine A l’obscurité, Les canaux sodium et calcium sont maintenus ouverts grâce à trois molécules de GMPc lorsque la concentration de GMPc est forte. Ces canaux ouverts permettent l’entrée en permanence d’un flux d’ions sodium (80%) et calcium (20%) A l’obscurité, la rétine n’est pas stimulée ; A la lumière, cet état se modifie pour déclencher les phénomènes qui aboutissent à la vision. 3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine Etapes schématiques d’initiation de la transduction.  3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine Phospho-di-estérase : PDE La phospho-di-estérase PDE est formée de trois sous unités : alpha-béta et gamma. PDEgamma inhibe l’activité enzymatique des deux autres sous unités PDEalpha-béta. Gtalpha* est capable de se lier à la sous unité inhibitrice PDE gamma pour former un complexe actif Gtalpha-PDE* qui libère l’activité des deux autres sous unités PDEalpha-béta. Ces deux sous unités PDEalpha-béta actives sont capables d’hydrolyser le GMPc en 5’GMP inactif, ce qui entraîne une diminution du GMPc.  3- Le récepteur de la Rhodopsine Etapes schématiques d’initiation de la transduction. 3- Le photorécepteur de la Rétine : Rhodopsine D-Récepteurs des catécholamines I-Introduction: 1- Définition Les catécholamines : noradrénaline, adrénaline et dopamine sont des médiateurs endogènes. Les médicaments qui ont des effets du même type que ceux des catécholamines sont généralement appelés sympathomimétiques I-Introduction: 2-BIOSYNTHESE -dans les neurones du système sympathiques à partir de la tyrosine: synthèse de la Dopa puis de la Dopamine puis de Noradrénaline (NA) - dans la médullosurrénale, synthèse d’Adrénaline à partir de NA I-Introduction: 3-LIBERATION: - Sous l’effet de l’influx nerveux : - les terminaisons sympathiques libèrent la NA ; -la médullo surrénale libère A - Dans la fente synaptique la NA : -atteint ses R pour induire Des effets physiologiques Et après va être re-captée ou dégradée II-Récepteurs des catécholamines: R métabotropiques 7 domaines transmembranaires avec des boucles intra et extra cytoplasmiques Couplés aux protéines G  II-Récepteurs des catécholamines: 1-Récepteurs adrénergiques Affinité identique pour l’adrénaline et la noradrénaline Classification basée sur l’affinité pour des analogues synthétiques R a adrénergique : Phentolamine(antagoniste)>adrénaline=noradrénaline >isoprénaline (agoniste) R b adrénergique : Isoprénaline >adrénaline=noradrénaline>phentolamine  II-Récepteurs des catécholamines: 2-Récepteurs a adrénergiques a-Classification: R a 1adrénergique R a 2 adrénergique Affinité: R a1 adrénergique : La Prazosine (antagoniste)>adrénaline=noradrénaline>Yohimbine R a2 adrénergique : Yohimbine (antagoniste)>adrénaline=noradrénaline> Prazosin  II-Récepteurs des catécholamines: 2-Récepteurs α adrénergiques b-Signalisation des R α1 adrénergiques : Les récepteurs a 1 adr sont majoritairement postsynaptiques Localisation sur les cellules musculaires lisses R a 1 adr couplé à Gq couplé à PLC (vaisseaux sanguins, voies respiratoires) PLC activée catalyse la formation de IP3 qui provoque la libération du calcium par le RE Ca2+-calmoduline active MLCK : kinase de la chaine légère de la myosine myosine P+ actine : Contraction des muscles lisses Vasoconstriction Contrôle de la pression artérielle et du tonus vasculaire II-Récepteurs des catécholamines: 2-Récepteurs α adrénergiques b-Signalisation des R α1 adrénergiques : II-Récepteurs des catécholamines: 2-Récepteurs α adrénergiques b-Signalisation des R α1 adrénergiques : II-Récepteurs des catécholamines: 2-Récepteurs α adrénergiques c-Signalisation des R α2 adrénergiques : Les récepteurs a 2 adrénergiques: - présynaptiques: inhibition de la libération du neuromédiateur R a 2 adr couplé Gi (a) couplée à AC : ￬ AMPc ; PKA inactive : ￪ conductance K+ : Hyperpolarisation ￬ AMPc ; PKA inactive : ￬ influx Ca2+ ￬ exocytose  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques a-Classification Récepteurs postsynaptiques: b1, b2 et b3 Affinité: b1:Aténolol(antg)=méthoxamine>adrénaline=noradrén aline>salbutamol (agoniste) b2:salbutamol(ag)>adrénaline=noradrénaline>Aténolol =méthoxamine (ag) b3:L748-328>adrénaline=noradrénaline  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques b-Signalisation des récepteurs b1 adrénergiques - prédomine dans le coeur - effet inotrope (force contractile du coeur) R b1couplé à Gs couplé à AC : ￪ AMPc ; PKA active ; P canaux Ca2+ vd ; ￪ influx Ca2+ ; Liaison Ca2+ à troponine C ; ￪ interaction actine-myosine Effet inotrope + II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques b-Signalisation des récepteurs b1 adrénergiques : R b1couplés à Gs couplé à l’AC : ￪ AMPc ; PKA active ; P phospholamban ; activation de la Ca ++ATPase ; augmentation de la vitesse de recaptage du ca ++ par le RS, augmentation de la vitesse de relaxation II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques 1 adrénergique b-Signalisation des Rb1ADR: La stimulation cardiaque Mars 2020 15 La signalisation Cellulaire. N. Bouanani et A. Ziyyat- FS_UMP-Oujda II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques b-Signalisation des récepteurs b1 adrénergiques II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques c-Signalisation des récepteurs b2 adrénergiques Les récepteurs adrénergiques b2: -exprimés au niveau des cellules musculaires lisses (vaisseaux sanguins, voies respiratoires, tractus digestif et urogénital) - relaxation musculaire ￪ AMPc ; PKA active ; MLKCP peu active II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques c-Signalisation des récepteurs b2 adrénergiques Mécanisme de la relaxation d'un muscle lisse 2 adrénergique sous l'effet d'une stimulation du R b2 adrénergique  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques c-Signalisation des récepteurs b2 adrénergiques Absence d'une stimulation du R b2 adrénergique II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques d-Signalisation des récepteurs adrénergiques b3 -exprimés au niveau des adipocytes : Tissu adipeux blanc : stimulation de la lipolyse, Tissus adipeux brun et beige : stimulation de la thermgenèse  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques d-Signalisation des récepteurs adrénergiques b3 Tissu adipeux blanc La stimulation b3ADR déclenche la lipolyse par la voie de signalisation Protéine G, AC, AMPc/PKA Permettant la translocation de lipases à la surface de la gouttelette lipidique aboutissant à la lipolyse des TG stockés et au relargage du glycérol et d’AG non estérifiés ds la circulation  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques d-Signalisation des récepteurs adrénergiques b3 Tissu adipeux beige La thermogenèse induite via une cascade de réactions passant par le R β3ADR, la protéine G, l’AC formant l’AMPc. L’AMPc active la PKA qui phosphoryle une lipase hormonosensible (HSL) libérant les AG. Les AG sont ensuite dégradés par bêta oxydation dans les mitochondries, et donc la production de chaleur en présence de protéines découplantes (UCP1) Découplage de la respiration mitochondriale  II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques e-Signalisation des récepteurs adrénergiques b2 Tissu adipeux brun (TAB) Le TAB dissipe l’énergie sous forme de chaleur protégeant ainsi l’organisme contre l’hypothermie. La thermogenèse est médiée par -la voie AMPc/PKA induisant une lipolyse -l’activation et la régulation positive de la protéine UCP1(uncoupling protein-1) responsable du découplage de la respiration mitochondriale II-Récepteurs des catécholamines: 3-Récepteurs b adrénergiques f-Signalisation des récepteurs adrénergiques b Tissu adipeux brun et beige UCP-1 decoupling protein 1 PGC1a : peroxisome proliferator-activated receptor-g coactivator HSL : hormone sensitive lipase FA :Fatty acid (AG), FFA (Free FA) II-Récepteurs des catécholamines: 4-Récepteurs Dopaminergiques a- Classification et signalisation: II-Récepteurs des catécholamines: 4-Récepteurs Dopaminergiques b- Implications physiopathologiques: La diversité des cinq sous-types de récepteurs dopaminergiques en termes: de transduction, de localisation cérébrale, de régulation, de pharmacologie et de rôles physiologiques, explique leurs implications physiopathologiques multiples dans les différentes affections neuropsychiatriques , au moins en partie, par une anomalie de la neurotransmission dopaminergique : maladie de Parkinson, Schizophrénie, Addiction, migraine, Troubles de l’humeur, Syndrome d’hyperactivité avec déficit de l’attention. Leur hétérogénéité pharmacologique explique la diversité des approches thérapeutiques potentielles et les perspectives de développement de nouveaux agents pharmacologiques dans ces affections neuropsychiatriques. Régulation des récepteurs couplés aux protéines G Cible de la régulation Le récepteur I – Introduction L’administration répétée et /ou prolongée de médicaments activateurs des récepteurs(agonistes) entraine: Une perte progressive de leur effet bénéfique Ex : résistance aux bronchodilatateurs, aux analgésiques  I – Introduction La réponse cellulaire à de nombreux transmetteurs,hormones diminue rapidement en dépit du maintien des stimulations Ce phénomène est appelé: désensibilisation I – Introduction Désensibilisation des récepteurs: signification fonctionnelle : Limiter dans le temps le signal, régulation fine du signal Eviter une « surcharge » de stimulation et ses effets toxiques potentiels (catécholamines) I – Introduction L’activation d’un RCPG par un agoniste induit : - le déclenchement de voies de signalisation -une régulation de l’activité du récepteur. Cette régulation dite « négative » permet : un contrôle de la durée d’activation pour éviter les effets néfastes d’une stimulation prolongée du R II- Processus de désensibilisation On distingue deux types de désensibilisation : Désensibilisation à court terme Désensibilisation à long terme A-Désensibilisation à court terme La stimulation par l’agoniste dure quelques secondes à qlq min Deux mécanismes sont impliqués : 1-Découplage du récepteur 2-Séquestration du récepteur A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur Phosphorylation du récepteur par trois kinases La protéine kinase dépendante de l’AMPc : PKA La protéine kinase C Une kinase de la famille des GRKs : G proteins coupled receptor La phosphorylation du R par ces kinases entraine : La diminution de l’activité de l’effecteur ex activité ATP asique de l’AC. Diminution de la production de l’AMPc A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur Le récepteur phosphorylé Découplé de la protéine G Découplage de l’effecteur  A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur On distingue : 2 types de phosphorylation ou de désensibilisation à court terme a-Phosphorylation homologue (D homologue) b-Phosphorylation hétérologue (D hétérologue)  A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur a-Phosphorylation homologue (D homologue) La désensibilisation homologue nécessite l’interaction du récepteur avec l’agoniste Récepteur +agoniste Phosphorylation du récepteur par une kinase de la famille des GRKs  A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur Ex le récepteur b adrénergique Phosphorylé par une GRK : bARK R—P—bARK : complexe reconnu par une protéine cytosolique b arrestine R—P— bAR—b arrestine : complexe diminue l’affinité du récepteur pour l’agoniste Dans ces conditions: le R devient incapable de se lier à la sous unité a de la protéine G Découplage du récepteur A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur  A-Désensibilisation à court terme 1-Découplage du récepteur b-Phosphorylation hétérologue (D hétérologue) Phosphorylation du récepteur par la PKA et par la PKC Phosphoryl du R ne nécessite pas son interaction avec l’agoniste Ex : le récepteur b 2adrénergique Les sites de phosphorylation situés au niveau des RbA1, RbA2 et absents au niveau des RbA3. A-Désensibilisation à court terme 2-Séquestration du récepteur : Endocytose du récepteur Processus rapide (1à 5 min) et réversible A-Désensibilisation à court terme 2-Séquestration du récepteur Endocytose du récepteur : -Une perte des sites récepteurs de surface au profit de leur accumulation dans des compartiments vésiculaires de faible densité -Une internalisation ou endocytose des R depuis la membrane cellulaire vers des compartiments intracellulaires  A-Désensibilisation à court terme 2-Séquestration du récepteur Résultat : Diminution du nombre de récepteurs au niveau de la membrane plasmique sans altérer leur nombre total A-Désensibilisation à court terme 2-Séquestration du récepteur Endocytose: évènements moléculaires et signification fonctionnelle B-Désensibilisation à long terme Down regulation ou régulation négative  B-Désensibilisation à long terme Définition de la Down regulation C’est une diminution du nombre des RT totaux des cellules accompagnée d’une réduction de l’activité de l’effecteur après une stimulation prolongée par un agoniste (>à 1h) Processus à long terme : Résultat de la dégradation des R préexistants et de la diminution de la synthèse des ARNm de la protéine (R) B-Désensibilisation à long terme B-Désensibilisation à long terme B-Désensibilisation à long terme B-Désensibilisation à long terme Autre cible de régulation : [agoniste]  A-La régulation de la concentration en agoniste Lorsque le ligand est libéré dans une fente synaptique : deux mécanismes entraînent une diminution de la concentration synaptique en agoniste : 1-re-capture présynaptique 2-dégradation de l'agoniste par des enzymes spécifiques (ex : acétylcholine et acétylcholinestérase) A-La régulation de la concentration en agoniste Régulation des récepteurs enzymes A-Mécanisme d’action de l’insuline A-Mécanisme d’action de l’insuline I-Récepteur de l’insuline A-Mécanisme d’action de l’insuline III-Action de l’insuline : Liaison récepteur et insuline: Rapprochement des sous unités a et activation du récepteur  A-Mécanisme d’action de l’insuline III-Action de l’insuline Cascade de réactions intracellulaires Augmentation de la captation du glucose Par le muscle squelettique Par le tissu adipeux Inhibition de la production du glucose par le foie Stimulation du stockage du glucose sous forme de glycogène et de triglycérides Stimulation l’oxydation du glucose via la glycolyse  A-Mécanisme d’action de l’insuline III-Action de l’insuline Liaison insuline +récepteur Activation de la tyrosine kinase d’une des 2 sous unités b Rapide phosphorylation des tyrosines des SU b Tyr960, Tyr1146, Tyr1151, Tyr131, Tyr1322 Autophosphorylation des SU b transmembranaires.  A-Mécanisme d’action de l’insuline III-Action de l’insuline Récepteur de l’insuline phosphorylé Ph des substrats intracellulaires IRS Insuline receptor substrate 1 / 2 Ph sur des tyrosines IRS 1 / 2 ph : point d’ancrage pr la SU régulatrice de la PI (3) Kinase La phosphatidyl inositol 3-kinase Enzyme qui ph les phosphatidylinositol en position 3 PI(4,5)P2………………PI(3,4,5)triP Le PI(3,4,5)P3 active 1 enzyme : PDK(1/2) 3’phosphoinositide-dependant protein kinase La PDK ph : l’AKT, La PKC AKT : sérine/thréonine kinase ; PKC : protéine kinase C Protéines responsables de la translocation du transporteur du glucose GLUT4 du cytoplasme vers la Mb plasmique A-Mécanisme d’action de l’insuline III-Action de l’insuline B-Désensibilisation du récepteur de l’insuline I-Définition: Diminution d’une ou de plusieurs réponses biologiques induites par l’insuline Cette diminution de la réponse est appelée : Résistance à l’insuline  B-Désensibilisation du récepteur de l’insuline I-Définition: Cette désensibilisation est due : A une Diminution de la translocation de GLUT4 à la surface cellulaire qui entraine: une diminution du transport du glucose et Une augmentation du glucose sanguin  B-Désensibilisation du récepteur de l’insuline II-Mécanismes de désensibilisation : a-Phosphorylation de IRS1 sur des résidus sérine/thréonine b-L’Augmentation de [AG libres] plasmatiques est associée à la résistance à l’insuline Les AG libres stimulent la phosphorylation de IRS1 sur les résidus sérine/thréonine  B-Désensibilisation du récepteur de l’insuline II-Mécanismes de désensibilisation c-L’hyperinsulinémie La [insuline] élevée entraine une augmentation de la phosphorylation de IRS1 sur les résidus sérine/thréonine d-Déphosphorylation du récepteur de l’insuline et de IRS1 sur des résidus tyrosine Les sujets insulino-résistants et diabétiques ont une expression anormalement élevée de 2 phosphatases : Protein tyrosin phosphatase 1-B : PTP1B Tyrosine phosphatase LAR (Leukocytes antigen related)  B-Désensibilisation du récepteur de l’insuline III- Conséquences: Diabète de type 2 : Se manifeste à l’âge adulte Le pancréas ne secrète plus suffisamment d’insuline pour maintenir une glycémie normale Carence relative en insuline Action des drogues sur l’organisme Ils peuvent agir de différentes manières sur la transmission synaptique Dans la terminaison nerveuse : 1-Une drogue peut inhiber une des enzymes responsables de la formation d’un neuromédiateur (D) Ex : Certains médicaments utilisés dans le traitement de l’HPA bloquent la synthèse de la noradrénaline 2- Une drogue peut aussi permettre au neuromédiateur de sortir de sa vésicule synaptique. Une fois hors de cette vésicule, le médiateur est dégradé par des enzymes spécifiques (A) Ex : La réserpsine abaisse la pression artérielle en empêchant le stockage de la noradrénaline Au niveau de la membrane présynaptique 1-Certaines drogues ont 1 structure chimique proche de celle du NM et peuvent s’introduire dans les vésicules à la place du NM, qui est expulsé dans la fente synaptique. (B) Ex : Les amphétamines agissent de cette manière et provoquent la libération de la noradrénaline et la dopamine. Au niveau de la membrane présynaptique 2-Une drogue peut bloquer l’exocytose. (C) Ex : Brétylium Dans la fente synaptique 1-La drogue peut inhiber les enzymes chargées de la dégradation du NM ce qui augmente sa concentration modifie (en augmentant) la transmission du message. (F) Ex : Certains antidépresseurs inhibent l’enzyme : monoamine oxydase (qui dégrade les médiateurs responsables de la régulation de l’humeur) Dans la fente synaptique 2-D’autres drogues bloquent l’endocytose qui assure l’inactivation du médiateur (E). Ex : Antidépresseurs Au niveau de la membrane post synaptique Action la plus courante des drogues psychotropes par leurs effets sur le récepteur du neurotransmetteur 1-Une drogue qui ressemble au NM peut se fixer sur le récepteur et reproduire les effets du NM. (G) Au niveau de la membrane post synaptique Action la plus courante des drogues psychotropes par leurs effets sur le récepteur du neurotransmetteur 2- Une autre substance peut se fixer sur le récepteur Elle interdit ainsi la fixation du médiateur sur le récepteur. (H) Neuromédiateurs et drogues Il existe une étroite relation entre la dopamine et la sensation de plaisir Dopamine : se fixe sur des R spécifiques couplés aux protéines G Nicotine: Drogue licite la plus utilisée dans le monde Produit 1 dépendance psychologique et physique puissante Aux Etats Unis: Les morts imputables au tabagisme représentent : 20% de tous les décès. 30% des morts par cancer Nicotine: se fixe sur des R cholinergiques de type nicotiniques Changement de conformation ouverture du canal entrée du Na dépolarisation stimulation du N Dopaminergique libération de la dopamine Sensation de plaisir Dans le cerveau, certaines zones (système limbique) jouent un rôle essentiel dans le bien-être ou la satisfaction. Les drogues exercent leur action en renforçant artificiellement ces sensations. L'alcool : alcool éthylique (éthanol : C2H5OH) -Petite molécule hydrosoluble absorbé rapidement dans le tractus gastro-intestinal. Après ingestion à jeun, les pics de [plasmatique] 30min après Au niveau de SN central : La [éthanol] Augmente rapidement + de 90% de l’éthanol est oxydé au niveau du foie Le reste est excrété par les poumons et dans les urines. L'alcool : alcool éthylique (éthanol : C2H5OH) Alcoolémie g/l Effets cliniques 0,5 -1 :Sédation, euphorie, augmentation des temps de réaction 1-2 : Altération de la motricité, troubles de l’élocution, Ataxie. 2-3 : Vomissements, somnolence 3-4 : Coma > à 5 : Dépression respiratoire, mort L'alcool : - L'alcool produit des effets sédatifs et anxiolytiques analogues à ceux des tranquillisants. 1-Il agit sur les récepteurs sensibles au neurotransmetteur GABA R ionotropique : Chlore Rôle : diminution de l’activité neuronale par hyperpolarisation L’alcool amplifie cet effet : effet sédatif Il provoque un effet quasi immédiat : inhibition proportionnelle aux doses absorbées 2- l’alcool accroît la libération de dopamine : Augmentation de la sensation de plaisir Mécanisme: Diminution de l’activité de l’enzyme dégradant la dopamine  Les stimulants : -La cocaïne. -Substance alcaloïde toxique extraite des feuilles du coca -Plante utilisée pendant au moins 1200 ans par les indigènes du continent Américain. -Ils avaient l’habitude de mâcher les feuilles du coca  Les stimulants : -La cocaïne. -Puissant stimulateur du SNC. -Elle bloque la recapture des NT (se fixe sur les transporteurs): Dopamine, Noradrénaline, Sérotonine - -Excès de dopamine: une sensation d'euphorie -Excès de sérotonine : sentiment de confiance -Excès de noradrénaline : Energie Excitation généralisée de courte durée, faisant rapidement place à l'anxiété et à un état dépressif. A long terme, elle peut provoquer l'installation de troubles graves du comportement (délire, angoisse, panique, paranoïa...) et une grande fragilité psychologique. Le crack est un dérivé extrêmement dangereux de la cocaïne.  Les stimulants : -La cocaïne. -Les surdoses en cocaïne sont svt fatales. -Les victimes meurent en qq min -Causes: arythmies, convulsions, dépression respiratoire  Les stimulants -Les amphétamines : - Ces produits de synthèse à propriétés psychostimulantes et anorexiques proches de celles de la cocaïne. -provoquent la libération de sérotonine et de dopamine,. -stimulent l'activité cérébrale, diminuent le sommeil et la faim et donnent l'illusion de supprimer la fatigue. -peuvent entraîner en cas de prise massive une dégradation de l'état mental (dépression, paranoïa, angoisse, idées suicidaires...). -L'ecstasy, dérivé des amphétamines présente les mêmes effets  Les stimulants -Un alcaloïde naturel très proche des amphétamines: -La cathinone se trouve dans les feuilles de Catha edulis (Khat) - Mode d’action: structure proche de celle de la dopamine: Entrent dans le neurone (m présynaptique)via le transporteur de la dopamine provoquent la Libération de la dopamine Conséquences : augmentation de [la dopamine] dans la fente synaptique sensation de plaisir Les narcotiques : - Les opiacés (Opium, Morphine, Héroïne). L'opium est extrait d'une substance naturelle (le latex) contenue dans les feuilles du pavot. La morphine est un dérivé de l'opium utilisé en médecine pour combattre la douleur. L'héroïne, dérivée de la morphine et 3x plus puissante, est un des stupéfiants les plus dangereux. analgésiques et sédatifs, anxiolytiques. La consommation prolongée présente un réel danger pour l'organisme, entraîne une dépendance et une dégradation rapide des comportements. Mode d’action : L’organisme produit des substances similaires aux opiacés: NT: Endorphines, Enképhalines NT: modulent les réactions aux stimulations douloureuses régulent les fonctions vitales (faim, soif) contrôlent l’humeur Ces NT se fixent sur des R opioïdes Récepteurs opioïdes R métabotropiques Trois types : Mu, Delta, Kappa R couplés à Gi/Go Activation du R: Activation d’un canal K+ Inhibition de l’AC Inhibition des canaux calciques dépendant du voltage Résultat: Inhibition du neurone GABA : diminution de la libération du NT GABA Activation du neurone dopaminergique  Les hallucinogènes : -Le chanvre indien ou cannabis - consommé sous différentes formes (marijuana, haschisch, shit...). - Le principe actif, le tétrahydrocannabinol (THC): -Delta 9 tetrahydrocannabinol - procure : -un état de légère euphorie, -un sentiment d'apaisement et une légère somnolence. - Perceptions auditives et visuelles amplifiées - La consommation abusive de ces produits peut entraîner des troubles organiques et psychiques non négligeables (baisse de l'efficience mentale, hallucinations, anxiété...). Mode d’action : Le THC se fixe sur des R cannabinoïdes le messager naturel est anandamine Rôles: régulation de l’humeur de la mémoire de l’appétit de la douleur STIMULANTS DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL Stimulants Stimulants Modificateurs de majeurs mineurs l'humeur Cocaïne Coke Réserpine Freebase Caféine Inhibiteurs de Crack Chocolat la monoamine Bazuka Cola oxydase Speedball Substances qui ne Antidépresseurs Amphétamines sont pas considérés tryciliques Speed comme des drogues Antidépresseurs Benzédrine en raison de leurs de seconde Méthédrine effets génération : Tenuate qui ne modifient Fluoxétine Méthylphénidate que Citalopram Phenmétrazine très faiblement Zimélidine Diéthylpropion l'état de la Bupropion et Phendimétrazine conscience. Nomifensine Benzphétamine Lithium Mazindol Fenfluramine SEDATIFS DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL Somnifères et Analgésiques Alcool Tranquilisants Somnifères : Barbituriques : Opiacés : Downers Opium Tuinal Morphine Seconal Héroïne Nembutal Bière Codéïne Non barituriques : Vin Méthadone Bleus Spiritueux Synthetiques : Membrax Percodants Noludar Talwin Dalmane Lomotile Tranquilisants : Anxiolitiques Neuroleptiques  Université Mohammed Premier Faculté des Sciences- Département de Biologie- Oujda Récepteurs Intracellulaires Pr. Abderrahim ZIYYAT Cours de Signalisation Cellulaire Deuxième Partie : Les récepteurs nucléaires SVi-S6 Option Physiologie et Santé Année 2023-2024 1 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Deuxième Partie : Récepteurs Intracellulaires Pr. Abderrahim ZIYYAT Généralités sur les récepteurs nucléaires Récepteurs nucléaires : Super-famille de facteurs transcriptionnels Types de récepteurs : Classe 1- Récepteurs des hormones stéroïdiennes Classe 2- Récepteurs des hormones thyroïdiennes et de l'acide rétinoïque Classe 3- Récepteurs orphelins Organisation structurelle et fonctionnelle des récepteurs nucléaires Domaine de liaison à l’ADN (DBD) Autres domaines fonctionnels : LBD, AF1 et AF2 Eléments de réponse (RE) Dimérisation des RN et RE Mécanisme d'action des hormones à RN Pénétration des hormones dans les cellules Mode d'activation des récepteurs nucléaires Cas des récepteurs des hormones stéroïdes Interaction des récepteurs nucléaires avec la chromatine Cas des Récepteurs des hormones thyroïdiennes (TR , RN classe 2) Co-activation et Co-répression Thyroïde et hormones thyroïdiennes Rôle des hormones thyroïdiennes Syndrome de résistance aux hormones thyroïdiennes Autres défauts génétiques des RN impliqués en pathologie Références bibliographiques 2 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Rappel sur les récepteurs membranaires : 1) Récepteurs enzymes 3 Pr. N. Bouanani et Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Rappel sur les récepteurs membranaires : 2) Récepteurs Ionotropiques Récepteur cholinergique nicotinique de la plaque motrice 4 Pr. N. Bouanani et Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Rappel sur les récepteurs membranaires : 3) Récepteurs Métabotropiques protéine G et Effecteurs Exemples : 1-Récepteur cholinergiques muscariniques 2-Récepteur de GABA 3-Récepteurs des catécholamines (adrénaline, noradrénaline) 5 Pr. N. Bouanani et Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Récepteurs intracellulaires : Localisation cytosol ou noyau 6 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Généralités sur les récepteurs nucléaires  Plus de 150 RN répertoriés, 48 connus chez l'homme ("The Nuclear Receptor Signaling Atlas" NURSA)  Protéines de grande taille : PM compris entre 45 000 et 120 000 daltons)  Longueur variable : de 427 AA pour le Rec de la Vitamine D3 à 984 pour celui des Minéralocorticoïdes.  Protéines qui agissent dans le noyau (en relayant des signaux hormonaux) et modulent l'expression des gènes.  Localisation : noyau des cellules cibles avant interaction avec l'hormone, à l’exception des récepteurs des Glucocorticoïdes et des Minéralocorticoïdes (noyau et cytoplasme). 7 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  RN : Super-famille de facteurs transcriptionnels Les récepteurs nucléaires : super-famille de facteurs transcriptionnels activés par un ligand. Ils contrôlent l'expression d'un réseau complexe de gènes dont les protéines sont impliquées dans la régulation de processus fondamentaux tels que: - le développement - la différenciation cellulaire - l'homéostasie métabolique - la reproduction - la fonction immunitaire 8 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Types de récepteurs 48 RN identifiés dans le génome humain, regroupés en 3 familles ou classes : Classe 1- les récepteurs des hormones stéroïdiennes Classe 2- les récepteurs des hormones thyroïdiennes et de l'acide rétinoïque Classe 3- les récepteurs orphelins 9 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Classe 1- Récepteurs des hormones stéroïdiennes Récepteurs Abréviation Ligands naturels Récepteurs des GR Cortisol Glucocorticoïdes Récepteurs des Minéralo- MR Aldostérone corticoïdes Récepteurs des Androgènes AR Testostérone, Dihydrotestostérone Récepteurs de Progestérone PR Progestérone Récepteurs des Œstrogènes ER 17 β-Oestradiol 10 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Classe 2- Récepteurs des hormones thyroïdiennes et de l'acide rétinoïque Récepteurs Abréviation Ligands naturels Récepteurs de l’hormone TR Hormone thyroïdienne thyroïdienne Récepteurs de l’Acide rétinoïque RAR Acide rétinoïque (Vit A) Récepteurs de la Vitamine D VDR 1,25-dihydroxy Vitamine D3 Récepteurs des Activateurs de la PPAR Acides gras, Leucotriènes prolifération des peroxysomes B4, Prostaglandines 11 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Classe 3- Récepteurs orphelins  Analogie structurale avec les RN connus mais ligands respectifs inconnus (R orphelins).  Les ligands de certains d'entre eux sont maintenant connus mais on les classe toujours parmi les récepteurs orphelins. Les plus étudiés sont : Récepteurs Abréviation Ligands Liver X Receptor LXR Oxystérols (dérivés du cholestérol) Farnesol X Receptor FXR Acides biliaires Pregnane X Receptor PXR Xénobiotiques (pesticides, médicaments, additifs alimentaires) Retinoid related Orphan RORs Cholestérol, Acide Receptors rétinoïque Estrogen Receptor related ERR Orphelin Receptors 12 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Organisation structurelle et fonctionnelle  Organisation très conservée chez tous les récepteurs nucléaires.  5 régions communes à tous les récepteurs nucléaires : A/B, C, D, E, F 4 domaines fonctionnels: AF1, domaine DBD, domaine LBD et AF2 La région N-terminale (domaine A/B) est la plus variable (taille et séquence en AA). Forte homologie de séquence au sein des domaines DBD et LBD 13 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Domaine de liaison à l’ADN (DBD) - Domaine DBD (DNA-binding domain) intervient dans la liaison à l'ADN et se trouve dans la région C du récepteur. Composée de 2 doigts de zinc avec 2 sous-domaines, différents par leurs structures et leurs fonctions : Le 1er contient une boîte dite proximale (P-box) impliquée dans la fixation à l’ADN grâce à son interaction directe avec l’ADN au niveau de certaines séquences de l'ADN dites « Eléments de réponse à l’hormone (Hormone Responsive Element: HRE ou RE), situés à proximité des gènes qu'ils régulent. Le 2ème sous-domaine contient une boîte distale (D-box) impliquée dans la dimérisation des récepteurs. 14 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Domaines DBD : séquences de 66 à 68 AA, dont 9 cystéines conservées, qui adoptent une structure en doigt de zinc de type C4 (4 cystéines). Les AA de la " D-box" entourés d'un carré Les AA de la "P-box" (cercles noirs) sont impliqués dans la dimérisation du déterminent la spécificité de récepteur et dans les interactions avec les reconnaissance de la séquence d'ADN. groupements phosphates de l'ADN. 15 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Acides aminés, Abréviations et Codons 16 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024 La structure hélicoïdale de la "P-box" permet des contacts avec le grand sillon de l'hélice d'ADN. 17 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Les autres domaines fonctionnels - Domaine de liaison du ligand LBD (ligand-binding domain) (région E/F) : permet la liaison du ligand, l'homo ou l'hétérodimérisation des récepteurs, la répression de la transcription en absence de ligand, l'activation de la transcription en présence d'un agoniste. - Domaine AF1 (Activation Function 1) situé en N-terminal (région A/B): intervient dans la stabilisation des co-régulateurs transcriptionnels (co- activateurs et co-répresseurs) interagissant avec le récepteur nucléaire. - Domaine AF2 (Activation Function 2) situé en C terminal : intervient aussi dans la stabilisation de co-régulateurs transcriptionnels. Bien que les régions AF1 et AF2 puissent fonctionner de façon autonome l'interaction entre ces deux régions est indispensable à une activité transcriptionnelle maximale des récepteurs. 18 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Dimérisation du récepteur Lorsqu'ils se lient à l'ADN (par le domaine DBD) la grande majorité des RN se dimérisent sous forme d’homodimère ou hétérodimère: * Récepteurs de classe 1 (R horm stéroïdiennes): Homodimères * Récepteurs de classe 2 (R hor thyroïd/ac rétino): Hétérodimères hétérodimère avec le récepteur RXR (partenaire commun) * Récepteurs de classe 3 (récepteurs orphelins): Hétérodimères RXR (partenaire commun); la liaison du ligand à l'un ou l'autre des récepteurs permet de stabiliser l'hétérodimère. Cette classe de RN peut être activée soit par la liaison du ligand à RXR (action permissive) soit par la liaison du ligand à chacun des partenaires (action synergique). * D’autres RN peuvent agir en Monomère 19 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Eléments de réponse (RE)  Les RN régulent l’expression de gènes cibles en se liant à l’ADN au niveau de séquences spécifiques dites éléments de réponse aux hormones (HRE - hormone response elements )  HRE : courtes séquences d’ADN situées dans la région promotrice de gènes cibles ou dans la séquence «enhancer» à plusieurs kilobases en amont du site d’initiation de la transcription.  HRE : éléments bipartites composés de deux séquences hexamériques appelées demi-sites.  L’identité des éléments de réponse peut être déterminée par : - la séquence des demi-sites - le nombre de paires de bases qui séparent les demi-sites - l’orientation relative des motifs. 20 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Les différents éléments de réponse (suite)  Ces séquences nucléotidiques forment des : - Répétitions directes (DR) - Répétitions indirectes (IR, palindrômes) - Répétitions inversées (ER, palindrômes inversés)  2 motifs consensus de 6 paires de bases identifiés : AGAACA et AGGTCA Répétition indirecte IR, palindrôme Répétition indirecte IR, palindrôme Répétition directe DR 21 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Illustration des différents modes de liaison des récepteurs nucléaires à l’ADN. 22 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Dimérisation des RN et HRE  RN Classe 1 : (RE, RP, RG, RM, RA) homodimères HRE : répétition indirecte de courtes séquences d ’ADN inversées (palindrômes) séparées par 3 nucléotides. RN Classe 2 : (RT, RAR, RVD) hétérodimères avec RXR HRE: répétition directe de la séquence A/GGTCA séparé par un nombre variable de nucléotides (jusqu ’à 5), déterminant en partie la spécificité de reconnaissance de ces récepteurs. RN Classe 3 : RXR et certains RN orphelins homodimères HRE : répétition directe de séquences d ’ADN.  Récepteurs orphelins : Rec NGFI-B : monomère HRE : séquence simple (TCAAGGTCA). 23 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Université Mohammed Premier Faculté des Sciences- Département de Biologie- Oujda Récepteurs Intracellulaires Pr. Abderrahim ZIYYAT Cours de Signalisation Cellulaire Deuxième Partie : Les récepteurs nucléaires SVi-S6 Option Physiologie et Santé Année 2023-2024 1 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Deuxième Partie : Récepteurs Intracellulaires Pr. Abderrahim ZIYYAT Généralités sur les récepteurs nucléaires Récepteurs nucléaires : Super-famille de facteurs transcriptionnels Types de récepteurs : Classe 1- Récepteurs des hormones stéroïdiennes Classe 2- Récepteurs des hormones thyroïdiennes et de l'acide rétinoïque Classe 3- Récepteurs orphelins Organisation structurelle et fonctionnelle des récepteurs nucléaires Domaine de liaison à l’ADN (DBD) Autres domaines fonctionnels : LBD, AF1 et AF2 Eléments de réponse (RE) Dimérisation des RN et RE Mécanisme d'action des hormones à RN Pénétration des hormones dans les cellules Mode d'activation des récepteurs nucléaires Cas des récepteurs des hormones stéroïdes Interaction des récepteurs nucléaires avec la chromatine Cas des Récepteurs des hormones thyroïdiennes (TR , RN classe 2) Co-activation et Co-répression Thyroïde et hormones thyroïdiennes Rôle des hormones thyroïdiennes Syndrome de résistance aux hormones thyroïdiennes Autres défauts génétiques des RN impliqués en pathologie Références bibliographiques 2 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Mécanisme d'action des hormones à RN Pénétration des hormones dans les cellules:  Les hormones stéroïdiennes, les hormones thyroïdiennes ainsi que la vitamine D3 pénètrent dans les cellules par diffusion passive ou facilitée.  Dans les cellules cibles, ces ligands s'accumulent dans le noyau où ils seront reconnus par des récepteurs spécifiques.  Dans certains tissus cibles, l'hormone est transformée en un composé plus actif, ce qui a comme conséquence une amplification du message : - la testostérone est métabolisée en dihydrotestostérone - la thyroxine (T4) est métabolisée en triiodothyronine (T3) 3 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Mode d'activation des récepteurs nucléaires Absence de ligand : Conformation inactive du récepteur (domaine DBD bloquée par un complexe protéique inhibiteur). Fixation du ligand sur LBD : changement de conformation et complexe inhibiteur relargué Le domaine DBD libre : se fixe sur la séquence d'ADN spécifique HRE et activation de la transcription des gènes. 4 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Rôle des protéines chaperonnes  En absence d’hormone (état inactif), les R des hormones stéroïdes sont sous forme de complexes oligomériques associés à des protéines chaperonnes : - Protéines de choc thermique "heat shock protein" Hsp 90, Hsp 70 - la cyclophilin-40 - la protéine p23 ou la protéine p60. Pratt WB and Toft DO, 1997, Endocrine Rev, 18: 306-360 La liaison de l’hormone au récepteur entraine la dissociation du complexe inhibiteur et permet l’activation du récepteur puis sa dimérisation 5 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Récepteurs Nucléaires : Mécanisme d’action 6 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Transconformation  La transconformation : modifications structurales du RN aboutissant à son activation en tant que facteur transcriptionnel.  Deux régions du récepteur sont importantes pour ce processus : la région AF1 située en N-terminal et la région AF-2 située en C-terminal : - AF1 : Activation dépendante ou indépendante du ligand. - AF2 : située dans l’hélice H12 du domaine LBD nécessite la liaison préalable du ligand pour être activée. Elle joue un rôle important dans l’activité transcriptionnelle du RN par sa capacité à interagir avec les cofacteurs.  Le récepteur dimérisé interagit avec le complexe d’initiation de la transcription soit directement, soit par l’intermédiaire de Cofacteurs permettant l’activation de la transcription. 7 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Modifications structurales du domaine LBD après fixation du ligand : récepteur aux estrogènes Verts : hélices α Jaunes : feuillets β Domaine LBD En absence du Ligand En présence du Ligand (E2) Les hélices α H3 et H12 : très importantes pour l’activation du domaine AF2 Après liaison du ligand au niveau d’une poche hydrophobe, le domaine LBD subit des modifications structurales : L’hélice H12 change de position pour former un couvercle fermant cette poche. Ceci entraine la mise en relief de régions particulières de l’hélice 12 (ronds bleus) permettant l’interaction de H12 avec les cofacteurs nécessaires à l’activation de la transcription. 8 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda La fixation du ligand sur le RN induit un changement conformationnel de la protéine Certains antagonistes agissent en empêchant un positionnement correct de l’hélice H12, gênant ainsi l’accès des cofacteurs. Interaction entre H12 et LxxLL Pas d’interaction Interaction partielle 9 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Interaction des récepteurs nucléaires avec la chromatine.  Eucaryotes : ADN localisé dans le noyau sous forme d'un complexe nucléoprotéique à des niveaux d'organisation, appelé chromatine.  L'interaction du complexe hormone-récepteur à des HRE accessibles pourrait modifier la structure chromatinienne par un déplacement des nucléosomes.  Cette modification rend possible l'interaction de facteurs de transcription, ubiquitaires ou spécifiques de tissus, avec l'ADN.  Existence de cofacteurs capables de décondenser la chromatine : - soit en la déstabilisant (activité ATPase ADN dépendante) - soit en modifiant les histones et la structure des nucléosomes (activité histone acétylases). 10 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Co-activateurs et Co-represseurs Absence de ligand Présence de ligand 11 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Exemple du récepteur des minéralocorticoïdes Ligand : Aldostérone (système rénine-angiotensine-aldostérone) Spécificité du domaine de liaison ADN: Affinité du ligand: détermine la détermine le programme génique sélectivité hormonale 12 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Glande surrénale : la corticosurrénale Partie périphérique de la glande surrénale formée de 3 couches : - Zone glomérulée : Minéralocorticoïdes (Aldostérone). Équilibre hydrominéral sous contrôle du système rénine-angiotensine - Zone fasciculée : Glucocorticoïdes (cortisol) qui favorise la dégradation des protéines, augmente les réserves lipidiques et possède un fort pouvoir anti-inflammatoire. sous la dépendance de l’ACTH hypophysaire - Zone réticulée : Gonadocorticoïdes (Androgènes). Les androgènes surrénaliens représentent une très faible partie des androgènes chez l'homme et la moitié des androgènes chez la femme. 13 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 14 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024 15 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Action des Minéralocorticoïdes au niveau rénal Réabsorption du sodium 16 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Axe hypothalamo-hypophysaire 17 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Axe hypothalamo-hypophyso-thyroïdien L’hypothalamus libère la TRH (Thyrotropin-releasing hormone) l’hypophyse synthétise la TSH (Thyroid-stimulating hormone) La glande thyroïde produit et libère les hormones feed-back négatif thyroïdiennes T3 et T4 qui exercent un feed-back négatif sur TRH (hypothalamus) et TSH 18 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  TRH : Thyrotropin- releasing hormone TSH : Thyroid- stimulating hormone T4 : Thyroxine T3 : tri-iodotyronine TBG: thyroxine-binding globulin TTR : transthyrétine 19 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Thyroïde et hormones thyroïdiennes La glande thyroïde : La thyroïde sécrète la Thyroxine T4 et la tri-iodotyronine T3 (40 fois moins concentrée dans le sang que la T4) Dans la cellule, la T4 est convertie en T3 par une désiodase T3 est la principale hormone à exercer son effet car son affinité pour le TR est 10 fois supérieure à celle de la T4. 20 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  TR : Récepteurs des hormones thyroïdiennes RN classe 2  Deux gènes (chromosomes 17 et 3) codent pour trois isoformes de récepteurs : TRα1, TRβ1 et TRβ2  Les isoformes TRα1, TRβ1 sont exprimées dans presque tous les tissus (expression ubiquitaire) mais leur niveau d'expression varie selon le tissu et le stade de développement.  L’isoforme TRβ2 est spécifiquement exprimée dans le cerveau (hypothalamus et hypophyse), la rétine et l’oreille interne  Les TR forment des hétérodimères (avec RXR), dans le noyau même en l'absence de T3  régulent la transcription des gènes en absence et en présence du ligand : - les TRs vides activent les gènes régulés négativement (par exemple, ceux codant pour les sous-unités alpha et beta de la TSH ou pour la TRH) - tandis que la liaison de la T3 au récepteur inhibe l'expression de ces gènes. 21 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024 22 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Rôle des hormones thyroïdiennes Action génomique des hormones thyroïdiennes Répertoire extrêmement large de gènes régulés par les hormones thyroïdiennes : rôle vital dans le fonctionnement cellulaire. - Stimulent la synthèse d'enzymes, par exemple la Na/K-ATPase, la carbamyl- phosphate-synthase et des protéines intervenant dans le transport des acides aminés et des glucides. Leur rôle est essentiel dans: - le métabolisme des macronutriments (lipides) - l'homéostasie énergétique (effet thermogénique = thermorégulation) - la régulation de certaines fonctions dans certains tissus (os, cœur, cerveau,. - prolifération et différenciation cellulaire 23 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Effets des hormones thyroïdiennes sur certains tissus 24 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Effets des hormones thyroïdiennes sur certains tissus * Os : rôle dans la croissance et le développement de l'os. L'enfant hypothyroïdien est de petite taille (conséquence d'un défaut de croissance) * Cœur : - diminuent la résistance vasculaire périphérique et augmentent le volume sanguin - Effets ionotrope et chronotrope positifs : augmentent le débit cardiaque. - Les patients hyperthyroïdiens ont un débit cardiaque élevé et l’inverse chez l'hypothyroïdien. * Tissu adipeux : Rôle dans le développement et la fonction du tissu adipeux brun et blanc (différenciation d'adipocytes à partir de préadipocytes du tissu adipeux blanc) * Foie : stimulation de la transcription des enzymes de la lipogenèse et lipolyse; rôle dans les processus oxydatifs. 25 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Effets des hormones thyroïdiennes (suite) * Hypophyse : - Les HT régulent la synthèse et la sécrétion de plusieurs hormones hypophysaires. - L'hypothyroïdisme du jeune rat conduit à une absence de GH (growth hormone ou hormone de croissance). -Régulent négativement la transcription de la TSH (Thyreo-Stimulating Hormone/thyrotropin) qui stimule la sécrétion des hormones thyroïdiennes (feedback négatif de la régulation de leur sécrétion; récepteurs TRβ2 et TRβ1). * Cerveau : - Effet majeur dans le développement du cerveau in utero et pendant la période néonatale. - L'hypothyroïdisme néonatal d'origine génétique, ou dû à des déficiences en iode, cause un retard mental et des déficits neurologiques. - Chez le rat nouveau-né, l'hypothyroïdisme entraîne une diminution de la croissance axonale et de l'arborisation dendritique, dans le cortex cérébral, l'hippocampe et le cervelet (les cellules de Purkinje). - Chez l'enfant hypothyroïdien, on peut prévenir les déficits intellectuels par administration d’HT juste après la naissance. 26 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda Action non-génomique des hormones thyroïdiennes - Les actions sont initiées à plusieurs niveaux, tels que la membrane plasmique, le cytosol et la mitochondrie. - La réponse est rapide (quelques minutes) et n'est pas affectée par des inhibiteurs de la transcription et de la synthèse protéique. - modulations de la pompe calcium (Ca++/ATPase) de la membrane plasmique et de l'antiport Na+/H+ - activation de la PKA, PKC et ERK (Extracellular signal-regulated kinase ou MAP Kinase) - régulation du métabolisme des phosholipides par les Phospholipases C et D 27 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Défauts génétiques des RN TR des hormones thyroïdiennes : Syndrome de résistance aux hormones thyroïdiennes  Le syndrome RTH : maladie endocrinienne relativement rare caractérisée par : - un goitre - un taux élevé d'hormones thyroïdiennes libres circulantes - un taux normal de TSH - palpitations cardiaques - une hyposensibilité de l'hypothalamus et l'hypophyse aux effets des hormones thyroïdiennes circulantes  Mutations du gène c-erbA β du R des hormones thyroïdiennes (TR) localisé sur le chromosome 3.  Deux formes :  Résistance généralisée (GRTH) aux hormones thyroïdiennes  Résistance hypophysaire (PRTH) aux hormones thyroïdiennes 28 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Syndrome de Morris (de féminisation testiculaire) Syndrome d'insensibilité aux androgènes  la plus spectaculaire des maladies génétiques liées à l'anomalie d'un RN  Patients génétiquement mâles (caryotype XY) mais aspect féminin (après la puberté : absence de règles et de pilosité) : la masculinisation du sinus urogénital est sous la dépendance des hormones mâles qui ne peuvent agir qu'en présence d'un Récepteur fonctionnellement intact 29 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Syndrome de Morris (de féminisation testiculaire) Syndrome d'insensibilité aux androgènes  Taux plasmatiques de testostérone élevées et testicules palpables dans les canaux inguinaux ou intra-abdominaux.  Altérations du gène codant pour R des androgènes (AR) : - délétions importantes ou mutations ponctuelles affectant le domaine LBD (empêche la testostérone de se lier au AR). - Autres anomalies du domaine DBD et des domaines AF1 et AF2 30 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Rachitismes vitamino-résistants  Signes de rachitisme avec des taux normaux de vitamine D  ne répond pas à l'administration de vitamine D (comme dans le rachitisme carentiel)  anomalies du récepteur de la vitamine D3 (VDR). Cas de rachistisme vitamino-résistant 31 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Autres Défauts génétiques des RN impliqués en pathologie (suite)  Syndromes de perte de sel avec hyperkaliémie chez des nouveau-nés : - Concentrations élevées d’aldostérone - Anomalies génétiques du R des minéralocorticoïdes (MR) fortement suspectées mais non confirmées jusqu'à présent.  Aucun syndrome de résistance aux estrogènes ou aux progestatifs n'a été décrit jusqu’à maintenant. 32 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda Cholécalciférol vitamine D3 33 06/05/2024 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda  Synthèse des hormones stéroïdes à partir du cholestérol 34 Pr. A. Ziyyat- Signalisation cellulaire. FS_UMP-Oujda 06/05/2024  Références bibliographiques  CHANDRA V et al. Multi-Domain Integration in the Structure of the HNF4α Nuclear Receptor Complex. Nature. 2013 Mar 21; 495(7441): 394–398  CHIN WW. « Nuclear Thyroid Hormone Receptors », in M. G. Parker dir., Nuclear Hormone Receptors, Academic, Londres, 1991  Cours de biologie cellulaire - Régulation hormonale http://www.med.univ-montp1.fr/enseignement/cycle_1/PCEM2/mod- integres/MI6_regulation_hormonale_chronobiologie/Ressources_locale/bio-cell/biocell_cours1.htm  DECOURT J et al. Universalis, Jacques Young, « Hormones », Encyclopædia Universalis [En Ligne], Consulté Le 4 Mai 2015. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hormones/  Gronemey