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Communications intercellulaires - Coggle Diagram
Communications intercellulaires
Modes de communication
Communication à distance
Intracrine
Autocrine
Paracrine
Endocrine
Synaptique
Communication de contact
Via des protéines cellulaires de surface
Via des synapses électriques (junction gap)
Via des protéines cellulaires liées à la matrice
Messagers
Messagers diffusibles
Molécules dérivées d'acides aminés
tyrosine (catécholamines, hormones thyroïdiennes)
tryptophane (sérotonine, mélatonine)
glutamate (GABA), sérine (acétylcholine)
Molécules peptidiques ou protéiques
neurohormones (TRH, CRH, GnRH, etc.)
hormones (FSH, TSH, ACTH, insuline, érythropoïétine, etc.)
Molécules lipidiques
dérivés du cholestérol (vitamine D, cortisol, aldostérone, oestradiol, etc.)
dérivés du rétinol (vitamine A)
dérivés de l'acide arachidonique
Molécules hydrosolubles : stockables dans les vésicules
ex : hypophyse et pancréas
Acides aminés, peptides, amines, nucléotides, etc.
Fixation sur les récepteurs membranaires
action sécrétagogue plus ou moins transcriptionnelle
Molécules liposolubles : non stockables (fabriquées extratemporairement)
ex : corticosurrénales
Stéroïdes, leucotriènes, hormones thyroïdiennes, etc.
Fixation sur les récepteurs cytosoliques
action transcriptionelle
Production de gaz diffusible par les enzymes : monoxyde d'azote NO
action sur les cibles intracellulaires (enzymes)
Messagers non-diffusibles
Ex : Intégrines
récepteur transmembranaires intervenant dans l'adhésion (entre cellules et tissus)
molécules inactives, elles s'activent au contact des chimiokines (messager diffusible) et génèrent un signal à l'intérieur de la cellule, lui permettant de se faire intégrer par la paroi du tissu rencontré
Contact cellule / facteur sécrété
cellule / cellule
cellule / matrice extracellulaire
Ce ne sont pas des signalisations cellulaires mais un signal de contact entre la cellule et un tissu
La nature chimique du messager conditionne de nombreux paramètres :
synthèse dans le tissu, libération par exocytose ou non, transport local/axonal/humoral, demi-vie, action sur la cible cellulaire, second messager intracellulaire, etc.
Membrane cellulaire
Membrane cellulaire =
lieu d'échange de signaux (récepteurs couplés aux protéines G, à activité enzymatique)
et de molécules hydrophiles (canaux, transporteurs, récepteurs ionophores)
ou lipophiles (passage spontané)
Signaux et récepteurs
Signaux reçus par les récepteurs et traduits en message intelligible par la cellule (transfert d'ion, réactions enzymatiques intracellulaires)
Récepteurs membranaires
couplé aux protéines G
ionotropique
à activité enzymatique
Récepteurs ionotropiques
Récepteurs à propriétés de canaux ioniques
pores de la paroi membranaire laissant passer les ions
ouverture contrôlée par la fixation de ligands
Perméables aux ions Na+, K+, Ca2+ ou Cl-
Localisés au niveau des tissus cardio-vasculaires, immunitaires, synaptiques et neuromusculaires
Provoquent une réaction très rapide au niveau de la cellule : signal électrique dû au flux ionique
Récepteurs glutamatergiques
à 4 sous-unités cationiques
réceptifs à la liaison du glutamate, neurotransmetteur excitateur
localisés dans le système nerveux, acteurs centraux de la plasticité synaptique
4 types : AMPA, NMDA, kainate, delta
R. AMPA
responsable d'une transmission dans le système nerveux central (SNC) avec ouverture et inactivation très rapide
Dépolarisation des neurones
R. NMDA
activés par glutamate et glycine
et par la dépolarisation provoquée par les R. AMPA qui désobture le canal Mg2+
action combinée R. AMPA + NMDA => ouverture d'un flux ionique Ca2+ et Na+ important
= mise en place de la mémoire neuronale
Récepteurs nicotiniques
récepteurs de l'acétylcholine, laissant passer les ions Na+
rôle fondamental dans la transmission neuromusculaire (agoniste)
antagoniste : curares no-dépolarisants)
Récepteurs purinergiques
à 3 sous-unités cationiques
réceptifs à la liaison de l'ATP extracellulaire
localisés au niveau cardio-vasculaire, immunitaire et nerveux
Récepteurs GABA
GABA = acide gamma-aminobutyrique
rôle inhibiteur, laisse passer un flux d'ion Cl-
=> abaisse le potentiel de membrane au potentiel de repos, donc limite l'excitabilité neuronale
médicaments associés : propriétés anticonvulsivantes, myorelaxantes, hypnotiques
RCPG Récepteurs couplés aux protéines G
fraction majeure de la signalisation membranaire
= type le plus courant de récepteur membranaire
Protéine G
située sur la face intracellulaire de la membrane
La liaison d'un ligand au récepteur, sur la face extracellulaire, active la protéine G,
qui se déplace pour activer une protéine effectrice sur la membrane (distincte du RCPG), ou un canal ionique, ou d'autres voies via des protéines adaptatrices
Sous l'action de la protéine G, les effecteurs sécrètent un second messager
Quelques types d'effecteurs :
Adényl-cyclase
enzyme catalysant la conversion de l'ATP en AMPc (adénosine monophosphate cyclique)
AMPc = second messager
Phospholipase Cbéta
secondes messagers : DAG et IP3
Phospholipase A2
GMPc phosphodiesterase
Seconds messagers
protéines effectrices sécrétées par les effecteurs activés par la protéine G
2 voies de signalisation intracellulaire :
phosphorylation des protéines
lien direct ou indirect avec les ions Ca2+
Ca2+
les cellules dépensent beaucoup d'énergie à maintenir un gradient de concentration Ca2+ extracellulaire/cytosolique (extracellulaire 20000 > cytosolique)
Entrée par les canaux calciques
Régulation par système d'export, de séquestration et de compartimentation des 2nd messagers
Ca2+ toxique à forte concentration
Phosphorylation
les seconds messagers activent les protéines kinases ou phosphatases
ces protéines fonctionnent de façon alternée
et agissent par phosphorylation
Si la cible est au repos :
la protéine kinase l'active
la protéine phosphatase la désactive
Si la cible est en activité :
la protéine kinase la désactive
la protéine phosphatase la réactive
La protéine kinase peut phosphoryler :
les canaux ioniques de la membranes
les enzymes
les facteurs de transcription
Régulation de la réaction (plusieurs possiblités)
découplage du ligand de son récepteur
hydrolyse du GTP par la protéine G
endocytose du récepteur et recyclage par la membrane
association aux arrestines
Mutations et conséquences
Activité permanente des voies RCPG/protéine G par
mutation activatrice du R. qui active la protéine G sans besoin de ligand (hyperthyroïdie familiale)
mutation inactivatrice de la protéine G qui perd sa capacité à hydrolyser le GTP et reste donc active sans besoin de récepteur (acromégalie familiale)
OU
Inhibition du récepteur, qui ne parvient plus à transmettre le signal (nanisme, obésité extrême, hypercalcémie)
OU
Activation RCPG et protéine G par anticorps dirigés contre un récepteur (R. de la TSH : hyperthyroïdie auto-immune)
OU
Toxines (choléra, coqueluche)
Nombreux médicaments ciblant les RCPG
avec effets agonistes (antimigraineux, anti-asthmatiques)
ou antagonistes (hypertenseurs, blocage des effets de surdoses d'opioïdes)
Protéine G = guanine
hétérotrimérique car est composée de 3 compartiments : alpha, béta et gamma
sous-unité alpha = partie active
complexe béta-gamma = activation de certains canaux
c'est la partie alpha qui active les effecteurs
Modes d'activation de la protéine G
GTP = guanosine triphosphate
GDP = guanosine diphosphate
Si récepteur activé par un ligand : activation de la partie alpha de la protéine G
Si récepteur au repos :
GDP lié à la protéine G
Si récepteur activé par un ligand :
perte du GDP, remplacé par un GTP qui vient se lier à la protéine G
(modification de l'affinité de la protéine G)
La sous-unité alpa et son GTP se déplace pour se lier à l'effecteur via le GTP
L'enzyme GTPase présente sur le récepteur de l'effecteur hydrolyse le GTP
GTP => GDP + Phosphate
le GDP retourne sur le site de départ de la protéine G
le Phosphate apporte l'énergie nécessaire pour transformer l'ATP en AMPc (second messager)
Récepteurs à activité enzymatique (kinases) R. K
ligand déclenchant une réaction enzymatique de type kinase, sans activation de la protéine G
Conséquences
recrutement de protéines clef
phosphorylation de protéines intermédiaires agissant comme des seconds messagers
activation d'autres protéines kinases pour amplifier le signal
Impliqués dans tous les mécanismes de croissance et de prolifération cellulaire (croissance, cicatrisation, etc.)
Anomalies des voies de kinases => prolifération incontrôlée (acquise au cours de l'évolution de la tumeur, pas initiatrice de la tumeur)
Récepteurs intracellulaires
cytoplasmique
nucléaire
Récepteurs cytoplasmiques/cytosolaires
pas sur la membrane cellulaire
Récepteurs ionotropiques à IP3 (triphosphate)
Récepteurs ionotropiques ryanodine
Canaux calciques réticulaires
fondamentaux pour la signalisation calcique par la voie de phospholipase C
Récepteurs à activité nucléaire
Translocation ligand-dépendante :
un ligand lipophile traverse la membrane et se fixe sur un récepteur, qui peut alors migrer vers le noyau
Fixation sur l'ADN et modulation de l'activité transcriptionnelle
Transcription ligand-dépendante
Permet l'action de facteur de transcription de polymérase
Activation ou inhibition de la transcription en fonction de la présence de cofacteurs
Effets tissu-dépendant
Récepteurs ciblés par les thérapeutiques
anti-inflammatoires, contraceptif, traitement dermatologique, etc.
Récepteurs
protéines cellulaires responsables de la transduction d'un signal (moléculaire) en une information utilisable par la cellule
action de relayer, amplifier ou intégrer un signal
Ligand
molécule qui se lie de façon réversible au récepteur
(hormone, vitamine, lipide)
liaison ligand-récepteur = relation d'équilibre
un ligand peut se lier à plusieurs types de récepteurs (en général des sous-types d'un récepteur)
un récepteur peut accueillir différents ligands
Ligand hydrosoluble
Fixation sur les récepteurs membranaires
action cytosolique plus ou moins transcriptionnelle
Ligand liposoluble
Fixation sur les récepteurs cytosoliques
action transcriptionelle
Ligand agoniste
active le récepteur (en modifiant sa structure tridimensionnelle) pour produire une réponse biologique
Ligand antagoniste
bloque ou atténue la réponse biologique
Meilleure affinité récepteur/ligand
lorsque le Kd est bas
Kd d'un ligand = concentration à laquelle il occupe la moitié des récepteurs d'une cellule
Canaux et transporteurs
Les molécules hydrophiles traversent la membranes via des protéines particulières
canaux : orifices à travers la membrane, qui peuvent être perméables ou imperméables en fonction d'informations cellulaires
transporteurs : prennent en charge les molécules pour les acheminer à travers la membrane, parfois en cotransportant d'autres molécules