Communication et métabolisme cellulaires

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1 Communication et métabolisme cellulaires Programme 1- Introduction : l'organisation cellulaire 2- Principes de transduction du signal 3- Les seconds messagers 4- Principaux récepteurs aux signaux extracellulaires 5- Les voies de signalisation Les récepteurs couplés aux protéines G et leurs voies de signalisation Les récepteurs tyrosine kinase Les récepteurs des cytokines et apparentés 6- Les effecteurs des voies de signalisation Régulation par les substrats: notions de contrôle de flux, d'étape limitante dans une chaîne métabolique, de compartimentalisation cellulaire, Régulation hormonale des flux métaboliques

2 La communication cellulaire est l'ensemble des mécanismes qui permettent à une cellule, un tissu et un organisme de recevoir, interpréter et répondre aux signaux émis par d'autres cellules ou par son environnement. L'émission des messages, leur réception, leur traduction et les réponses appropriées à ceux-ci nécessitent des molécules informatives, stockées ou non dans des vésicules spécialisées ; le message porté par ces molécules est décodé au niveau de protéines récepteurs et traduit par des systèmes intracellulaires, avant d'être transformé en réponse spécifique de la cellule cible.

3 Communication et métabolisme cellulaires Programme 1- Introduction : l'organisation cellulaire 2- Principes de transduction du signal 3- Les seconds messagers 4- Principaux récepteurs aux signaux extracellulaires 5- Les voies de signalisation Les récepteurs couplés aux protéines G et leurs voies de signalisation Les récepteurs tyrosine kinase Les récepteurs des cytokines et apparentés 6- Les effecteurs des voies de signalisation Régulation par les substrats: notions de contrôle de flux, d'étape limitante dans une chaîne métabolique, de compartimentalisation cellulaire, Régulation hormonale des flux métaboliques

4 L organisation cellulaire Le concept cellule Le concept de cellule a été énoncé en 1838 par Schwann et Schleiden. En terme général, la théorie cellulaire postulait que tous les tissus vivants sont composés de cellules et de leurs produits (la matrice extracellulaire).

5 Anatomie de la cellule La cellule est une unité vivante qui a sa propre homéostasie mais en même temps doit répondre aux besoins de l'organisme, c'est-à-dire doit être réceptive. La cellule est caractérisée par: Membrane, Noyau, Cytoplasme : Cytosol + organites Diamètre : de 5µm à 100µm Très riche en molécules protéiques : 60% de sa masse sèche Environ 10 3 types de protéines/cellule Pour le bon fonctionnement : la cellule compartimente les processus biochimiques dans le cytoplasme.

6 Cytosol

7 Composition moléculaire du cytosol Phase liquide ou semi-liquide Gel colloïde: 4 fois plus visqueux que H2O ph 7,0 (ph extracellulaire: 7,4) 85% d eau (eau liée aux macromolécules, eau d'hydratation, eau libre: 30%) Ions Na +, K +, Cl -, Mg 2+, Ca 2+ Gaz O 2, CO 2 Molécules Glucides, lipides, acides aminés, nucléotides, autres métabolites Macromolécules Protéines, polysaccharides, glycoprotéines, acides nucléiques

8 Fonctions du cytosol Réserve de matériaux Régulation des ph intra et extracellulaire (Grande quantité H 2 O et Ions) Réserve énergétique grâce aux vacuoles lipidiques et glycogéniques Réserve de matériaux nécessaires à la construction des édifices macromoléculaires. Transit de molécules protéiques et macromolécules. Carrefour de voies métaboliques anabolisme et catabolisme des glucides, des acides aminés, des acides gras et des nucléotides. Transduction Transfert du signal à partir de la membrane plasmique vers les organites et le noyau

9 Pour la synthèse Les organites Noyau - Localisation et réplication de l'information génétique (ADN), - Synthèse des ARNm, ARNt et ARNr (nucléole) Mitochondrie Métabolisme de l'oxygène et synthèse d'atp et NAD(P)H Réticulum endoplasmique - RE-rugueux : Synthèse des (glyco)protéines - RE-lisse : Synthèse des lipides Appareil de Golgi - Maturation de (glyco)protéines - Formation de vésicules de sécrétion

10 Pour la dégradation Les organites L'endosome Les lysosomes Les peroxysomes Recyclage des membranes et des protéines de surface Dégradation des protéines, lipides et polysaccharides Détoxification des molécules «dangereuses» Le cytosquelette Morphologie cellulaire, Contraction et Elongation, Mobilité, Division cellulaire

11 En général, toutes les cellules ont les mêmes organites, mais en fonction de leur rôle dans l'organisme, ils sont plus ou moins développés (apparents). Cellules pancréatiques : appareil de Golgi abondant pour la production d'enzymes digestives. Cellules lymphocytaires B : réticulum endoplasmique et appareils de Golgi abondants pour la production d'anticorps. Cellules hépatiques : peroxysomes abondants pour détoxifier le sang. Cellules leucocytaires : lysosomes abondants pour tuer les microbes. Cellules musculaires : cytosquelette abondant (actine et myosine) pour la contraction. Cellules nerveuses : cytosquelette abondant (tubuline) impliqué dans le transport des vésicules de neurotransmetteur.