Jonctions Intercellulaires et Adhérence. Les intégrines. Jonctions Intercellulaires et Adhérence L2 - Février Cours 2 p1

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1 Jonctions Intercellulaires et Adhérence Les intégrines 1- Jonctions étanches 2- Jonctions d'ancrage 2.1- ancrage cellule - cellule par les cadhérines 2.2- ancrage cellule - matrice par les intégrines 2.3- desmosomes et hémidesmosomes 2.4- ancrage non jonctionnel (IgCAM et sélectines) 3- Jonctions communicantes 3.1- jonctions gap 3.2- jonctions végétales: plasmodesmes Famille de glycoprotéines membranaire, récepteurs de surface des cellules pour des constituants de la MEC. Elles se lient au collagène, à la laminine, à la fibronectine et à d'autres composants de la matrice extracellulaire. αvβ3 Integrin Crystal Structure, from: Xiong et al. Science (2002), 296, Structure des intégrines Chacune se compose de deux polypeptides transmembranaires différents, les sous-unités, α et β. Les molécules d intégrine varient par leur spécificité de liaison et par la taille de leurs sous-unités. 18 sous-unités α : kd (kilo-dalton) 8 sous-unités β : kd => Diversité combinatoire 3 Le cytosquelette intracellulaire et la matrice extracellulaire sont intégr grés s par les intégrines La spécificité de liaison dépend du domaine extracellulaire des sousunités α. Les domaines de liaison extracellulaires identifient le motif GRD (Arg-Gly-Asp) et d'autres parties de glycoprotéines. Les parties intracellulaires des intégrines possèdent des domaines de liaison pour des molécules du cytosquelette. 4 Récepteur de la fibronectine : l intégrine la mieux comprise Ligands des intégrines Partie extracellulaire site de liaison pour la séquence RGD Extrémité intracellulaire site de liaison pour la taline, une protéine du cytosquelette, indirectement liée aux microfilaments En se liant à des molécules extracellulaires et aux microfilaments intracellulaires, l'intégrine régule l'interaction entre le cytosquelette et la MEC. 5 Les intégrines relient les cellules à la matrice extracellulaire (fibronectine ou laminine) ou à des récepteurs de la famille des immunoglobulines. Ces liaisons peuvent être régulées. Des cations bivalents sont requis pour maintenir les intégrines dans une conformation capable de lier le ligand. 6 Cours 2 p1

2 Signalisation & intégrines L'activation implique des changements de conformation des intégrines. Les diverses intégrines identifient des séquences spécifiques dans leurs ligands. Par exemple, α4β1 identifie EILDV (dans VCAM-1 et dans la fibronectine) et α5β1 identifie RGD dans beaucoup de protéines de la MEC. Les intégrines peuvent être activées par un signal de l'intérieur de la cellule. L'influence entre le cytosquelette et la MEC est mutuelle En se liant à l'intégrine, la fibronectine peut déclencher la réorganisation du cytosquelette à l'intérieur de la cellule, qui affecte la forme et la motilité des cellules. Le cytosquelette (intracellulaire) peut également influencer l'attachement et l'orientation de la MEC. Expérimentalement, perturber le cytosquelette par un produit chimique (la cytochalasine B) peut causer la dissociation des filaments de fibronectine de la surface des cellules. => Influence sur le comportement cellulaire : motilité, croissance, survie 7 8 Coagulation L'agrégation des plaquettes se produit après l'activation des intégrines αiibβ3 L'activation augmente leur affinité pour le fibrinogène Changement d'affinité déclenchée par des changements du domaine cytoplasmique signalisation inside-out Cette agrégation peut être bloquée par des peptides RGD. Des insuffisances héréditaires du récepteur αiibβ3 entraînent des troubles de saignement (Badhe et al., 2000) 9 Disintégrines Les disintégrines proviennent du venin de serpent et bloquent la coagulation. Elles contiennent la séquence RGD et interfèrent avec l'adhérence intégrine ECM, permettant la désadhésion et la migration des cellules. Les protéines ADAM (contenant des motifs disintégrines et métalloprotéase) remodèlent les protéines de surface. Elles interviennent lors de la fusion du spermatozoïde et de l ovule, la fusion des myoblastes pendant la myogenèses 10 Jonctions contenant des intégrines Une jonction d'adhérence relie un composant de la matrice à une intégrine liée par un adaptateur (par exemple la vinculine) à l'actine. Un hémidesmosome relie un composant de la matrice à des intégrines et, par l'intermédiaire d'un adaptateur (par exemple la plectine), aux filaments intermédiaires (kératines). => Cf 2.3 Jonctions Intercellulaires et Adhérence 1- Jonctions étanches 2- Jonctions d'ancrage 2.1- ancrage cellule - cellule par les cadhérines 2.2- ancrage cellule - matrice par les intégrines 2.3- desmosomes et hémidesmosomes 2.4- ancrage non jonctionnel (CAM et sélectines) 3- Jonctions communicantes 3.1- jonctions gap 3.2- jonctions végétales: plasmodesmes Cours 2 p2

3 Trois catégories différentes de jonctions adhésives Desmosomes Desmosomes points d'adhérence forte entre cellules adjacentes. Hémidesmosomes relient la cellule à la lame basale. Jonctions adhérentes (cf. 2.1 et 2.2) ceinture d'adhérence - cellule-cellule contact d'adhérence focal - adhérence cellule - MEC Morphologie des desmosomes Structure commune avec les jonctions adhérentes Les protéines d'adhésion intracellulaires forment une plaque fibreuse épaisse du côté cytoplasmique de la jonction, qui est liée aux filaments du CSQ. Les desmosomes sont des jonctions discoïdales en forme de «bouton pression», qui engendrent des adhérences fortes entre deux cellules. Ils sont particulièrement présents dans la peau, l épithélium intestinal, le muscle cardiaque 15 Les protéines de liaison transmembranaires sont des glycoprotéines adhésives. Leur domaine cytoplasmique est ancré à la plaque & leur domaine extracellulaire relient les cellules entre elles ou à la MEC. 16 Propriétés des desmosomes Particulièrement nombreux dans les tissus soumis à des efforts mécaniques (peau, gencive, utérus ) Contiennent des cadhérines. Les plaques cytoplasmiques denses sur la surface intérieure de la membrane plasmique servent d'emplacements d'ancrage pour des coudes de filaments intermédiaires. Ils fournissent la résistance à la traction pour un feuillet entier de cellules Cours 2 p3

4 Les desmosomes sont reliés aux réseaux de filaments intermédiaires. => Ceci permet de relier les cytosquelettes des cellules adjacentes. Situés au pôle basal des épithéliums, en rapport avec le cytosquelette des filaments intermédiaires, ils fixent l'épithélium à la lame basale. Au niveau des adhérences focales, la membrane plasmique contient des agrégats d intégrines. Hémidesmosomes intégrines Les hémidesmosomes sont des structures dynamiques qui peuvent être rapidement désassemblées si la cellule adhérente est stimulée pour se déplacer ou pour entrer en mitose. Similaires à des demi desmosomes, mais liés à la matrice, ils sont asymétriques, avec une seule plaque d adhérence, et contiennent des intégrines au lieu de cadhérines. 21 Comparés aux desmosomes, les hémidesmosomes sont plus étendues, et les plaques sont moins importantes. 22 Adhérences focales vs hémidesmosomes Dynamique des Adhérences focales Les adhérences focales apparaissent principalement in vitro. Au sein d un organisme, les cellules sont fixées à la membrane basale sousjacente par des hémidesmosomes. Beta3 integrin dynamics in B16 F1 cells. B16 cells expressing beta3- GFP were plated on VN and images were recorded in minute intervals. Movie displays images taken in every 5min. Images were played back at 5 frames per/sec (see also: J Cell Biol Dec 24;155(7): ). Focal adhesion signaling membrane ruffling, revealed by staining for paxillin in green and actin microfilaments in red Cours 2 p4

5 Jonctions Intercellulaires et Adhérence 1- Jonctions étanches 2- Jonctions d'ancrage 2.1- ancrage cellule - cellule par les cadhérines 2.2- ancrage cellule - matrice par les intégrines 2.3- desmosomes et hémidesmosomes 2.4- ancrage non jonctionnel (IgCAM et sélectines) 3- Jonctions communicantes 3.1- jonctions gap 3.2- jonctions végétales: plasmodesmes Les IgCAM La plupart des immunoglobulines (Ig) sont impliquées dans divers aspects des fonctions immunitaires. Les CAM de la superfamille des Ig (IgCAM) contiennent un domaine de type Ig. sont les glycoprotéines transmembranaires indépendantes du calcium. Beaucoup médient les interactions entre les lymphocytes et les cellules requises pour les réponses immunitaires. I-CAM Certaines IgCAM médient l adhérence entre cellules non-immunes V-CAM, N-CAM, L1 D autres IgCAM médient l adhérence intercellulaire par des liaisons avec les intégrines Immunoglobulines & intégrines Ig domains: a.a., tightly folded structure. Ig superfamily Calcium independent cell adhesion Specific interaction of lymphocytes with macrophages. V-CAM (vascular) N-CAM (neural) L1 (non immune cells) L1 and N -CAM responsible for nerve outgrowth and synapse formation IgCAM Domaines terminaux de type Ig de VCAM Molécule d'adhérence neuronale N-CAM: molécule d'adhérence neuronale, Ca 2+ indépendante (Neural Cell Adhesion Molecule) C est la CAM la mieux connue. Le domaine extracellulaire contient le site de liaison impliqué dans l'adhérence cellule-cellule. N-CAM médie principalement des interactions homophiles, liant des cellules qui expriment des molécules N-CAM semblables Cours 2 p5

6 Diversité des N-CAMN 20 N-CAM différentes, toutes produites par l'épissage alternatif d'un gène unique NMR Structure Of The Third Ig Domain of N-CAM 31 Cours 2 p6