LES COMMUNICATIONS CELLULAIRES

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1 LES COMMUNICATIONS CELLULAIRES Introduction La communication intercellulaire est une caractéristique des cellules pluricellulaires. Il existe 200 types types cellulaires spécialisés chez l humain. I - 4 systèmes de base pour la communication cellulaire A. Jonctions communicantes Les jonctions communicantes forment des connexions cytoplasmiques directes entre des cellules adjacentes. Elles dépendent du contact. 2 protéines de 2 molécules adjacentes s arriment l une à l autre et peuvent faire passer des signaux d une cellule à l autre. Elles sont importantes dans la croissance. B. Signaux dépendant du contact Se fait entre des molécules de surface de cellules. Elles font intervenir des molécules d adhésion cellulaire (CAM) et d adhésion du substrat (SAM). CAM = cell adhesion molécule SAM = substrate adhésion molécule Les voies de signalisation dépendantes des contacts nécessitent une interaction entre des molécules membranaires présentent sur les 2 cellules. Tutorat PACES Amiens 1

2 C. Communication locale : autocrine et paracrine Les signaux chimiques autocrines agissent sur les cellules qui les ont sécrétées. Les signaux paracrines sont sécrétés par une cellule et diffusent vers les cellules adjacentes. Ex : histamine, cytokines D. Communication à longues distances Elles impliquent la sécrétion de signaux chimiques : - Ex : hormones, neurotransmetteurs, cytokines - Action à distance sur des cellules cibles = cellules effectrices - Réception du signal : existence de nombreuses familles de récepteurs - Traitement du signal et action cellulaire II - Communication différentes en fonction de la distance A. Signaux chimiques véhiculées par le sang : système endocrinien, hormone Les hormones sont sécrétées par les glandes endocrines ou par les cellules dans le sang. Seules les cellules cibles possédant les récepteurs de l hormone vont répondre au signal. Tutorat PACES Amiens 2

3 B. Signaux électriques transportés par les neurones du système nerveux, neurotransmetteur Les neurotransmetteurs sont des molécules chimiques sécrétées par les neurones qui diffusent au travers d un petit interstice vers la cellule cible. Les neurones utilisent également les signaux électriques. Tutorat PACES Amiens 3

4 III - Les communications à longue distance A. 3 principaux types de signaux 1. Les signaux hydrosolubles Elles ne peuvent pas traverser les membranes plasmiques lipidiques. Elles ne peuvent pas rentrer dans la cellule et doivent interagir avec un récepteur situé sur la membrane. Elles ont une durée de vie courte et sont responsables de réponses rapides et de courtes durée ou des réponses tardives et de longue durée (minimum 30 min). 2. Les signaux liposolubles Les principaux sont les hormones stéroïdes (cortisol, œstradiol, testostérone, progestérone, hormones thyroïdiennes). Ils sont transportés dans le sang et voyagent accompagnés d une protéine de transport de la protéine. Ils rentrent dans le noyau et interagissent avec des portions de l ADN. Les hormones induisent plutôt des réponses de longue durée, tardives. Tutorat PACES Amiens 4

5 3. Les signaux gazeux Ce sont le NO (monoxyde d azote) et le CO (monoxyde de carbone), qui sont toxiques, mortels. Ils ont une durée de vie très courte (quelques millisecondes), et diffusent à la travers la membrane plasmique. Ils ne possèdent pas de récepteurs et ont une action directe sur les enzymes cytosoliques. Tutorat PACES Amiens 5

6 4. Les signaux agonistes et antagonistes 1- Les molécules Hydrosolubles ou Liposolubles qui se fixent sur des récepteurs spécifiques sont les ligands de ces récepteurs 2- Ligand endogène 3. Molécule agoniste : réponse analogue au ligand endogène Ex : nicotine, agoniste du récepteur de l acétylcholine nicotinique, induit la même réponse que l Acétylcholine (aug PA, rythme cardiaque, lib adrénaline, dim. appétit, nausée vomissement) 4. Molécule antagoniste : se fixe sur le récepteur spécifique et n entraîne pas de réponse et empêche le ligand endogène de se fixer. Ex: curare (bloque la contraction musculaire) B. Les signaux hydrosolubles et leurs récepteurs membranaires 1. 4 groupes de récepteurs membranaires - Les récepteurs canaux (=récepteurs ionotropes) : laissent passer des ions, impliqués dans les réponses rapides - Récepteurs couplés aux protéines G = RCPG = récepteurs métabotropes, possèdent 7 domaines transmembranaires, domaine N terminal est à l extérieur et C terminal à l intérieur de la cellule. On a des boucles intra ou extracellulaires. Représentent 3% du génome humain. Les protéines G seront le transducteur du signal - Récepteurs à activité enzymatique : 1 seul domaine transmembranaire, cascade de phosphorylation de protéines membranaires ou du cytoplasme. Ils ne sont actifs qu après dimérisation (homodimère ou hétérodimère) - Intégrines : molécules réceptrices insérées dans les membranaires et accrochées au cytosquelette Tutorat PACES Amiens 6

7 Remarque Pour un seul ligand, plusieurs récepteurs existent. L activation des récepteurs membranaires régule l activité de 100aines de protéines kinases et phosphatases. Les phénomènes de phosphorylation rapides et réversibles représentent la majorité des modifications induites par un signal. 2. Notion de transduction du signal On a tout d abord un ligand, dit 1 er messager, puis une liaison ligand-récepteur avec activation du récepteur. Viens ensuite une activation de la signalisation intracellulaire : il y a plusieurs voies de signalisation. Pour finir on a une modification de protéines cibles (ex : phosphorylation) et/ou induction de synthèse de protéines. Tutorat PACES Amiens 7

8 3. Récepteurs couplés aux protéines G a) Mécanisme d activation Molécule de signalisation = ligand = 1 er messager : - Noradrénaline, adrénaline - Dopamine, sérotonine - Acétylcholine - Peptides (ex : endomorphine) - Lipides hydrosolubles (ex : cannabinoïdes exogène ou endogène) - Ion calcium - Photon Il y a également des RCPG orphelins. Tutorat PACES Amiens 8

9 Récepteur : - Homodimère/hétérodimère - Récepteur lié aux protéines G hétérodimériques Transduction du signal par les protéines G hétérodimériques. Les protéines G régulent l activité d effecteurs primaires : - Canaux ioniques - Enzymes transmembranaires - Enzymes cytosoliques Augmentation de la concentration des seconds messagers. Action sur les effecteurs secondaires : ex : kinase, phosphatase Réponse cellulaire Les protéines G sont hétérotrimériques avec des sous unités β et γ. fixe les GTP et excerce une activité GTPasique β et γ sont des dimères indiscociables. Les protéines G appartiennent à une vaste superfamille de protéines liant le GTP et l hydrolysant en GDP. Ancrage membranaire de α et γ près du récepteur (forme activable du récepteur) Tutorat PACES Amiens 9

10 Le récepteur a une forte probabilité de liaison avec le ligand s il est présent. La fixation du GTP sur lui donne de l énergie et la rend capable de se décrocher du récepteur pour s installer sur l effecteur afin de l activer. va hydrolyser son GTP en GDP et retrouve sa capacité à revenir à son état de repos afin de rester coller au RCPG. La sous unité donne son nom à la protéine G - Plusieurs classes de - Principales classes s stimule l adénylcyclase i inhibe l adénylcyclase q stimule la phospholipase C Les protéines G inactives sont liées au GDP alors que celles activées au GTP sont actives. L activation induit les effecteurs primaires : - Canaux ioniques : ouverture d un canal ionique de la membrane - Activité d enzyme d amplification : enzymes transmembranaires et enzymes cytosoliques donc modification de l activité enzymatique du côté cytoplasmique de la membrane : adényl cyclase et phospholipase C. Tutorat PACES Amiens 10

11 b) Voie de signalisation par la phospholipase C (=PLC) La PLC convertit un phospholipide membranaire, le phosphatidyl inositol biphosphate PIP2, en 2 second messagers : - Le diacylglycerol (DAG) : qui interagit dans un deuxième temps avec la proteine kinase C - L inositol triphosphate (IP3) : qui induit la libération de Ca2+ depuis le RE vers le cytosol et le Ca2+ est lui-même un second messager Tutorat PACES Amiens 11