11. Introduction à la signalisation cellulaire [biologie cellulaire]

11. Introduction à la signalisation cellulaire [biologie cellulaire]

Introduction

figure 1A. Flux de communication entre la cellule et l'organisme IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 1B. la membrane plasmique est imperméable pour la plupart de messagers et la communication entre cellules nécessite donc la présence de récepteurs transmembranaires IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 1C. Les organites dans le cytoplasme IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.1 Premiers messagers et leurs récepteurs

La production des premiers messagers

Figure 2. Endocrine, paracrine, juxtacrine et synaptique IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 3. Les récepteurs membranaires et intracellulaires IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Récepteurs et leurs ligands

Figure 5. Les récepteurs et leurs ligands IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Les caractéristiques de l'interaction récepteur-ligand

Figure 6. Récepteurs de faible (AchR dans la junction neuromusculaire) et forte affinité (EGFR sur une cellule épithéliale) IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.2 Signalisation par les récepteurs membranaires

Perturbation de l'homéostasie cellulaire ; exemple classique de l'adrénaline

Figure 7. Voie de signalisation courte (canal ioniquel) et longue (récepteur d'adrénaline) IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 8. Régulation de glycogène phosphorylase et synthase IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 9. Anticiper « le stress » par l'hormone adrénaline IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

La réponse est dépendante du contexte cellulaire

Figure 10. La réponse est dépendante du contexte cellulaire (production de caséine induite par la prolactine). Si les cellules sont placées sur la plastique tout simplement ou plastic couvert de collagène, elles ne se différencient pas et ne produisent pas de lait en présence de la prolactine. Lorsque les cellules sont placées sur la plastique couvert d'un mélange de la matrice extracellulaire, comprenant la collagène, la laminine et l'héparane sulfate, elles se différencient pleinement (devient de cellules polaires) et produisent de lait. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Formation d'un complexe de signalisation

Figure 11a. Formation du complexe de signalisation autour le récepteur de l'adrénaline ; la fixation de l'adrénaline à l'extérieur de la cellule conduit à la fixation de la protéine-G au récepteur. Cette interaction déclenche un échange de GTP pour GDP sur la sous-unité-alpha de la protéine-G. Celle-ci change sa forme et se détache du complexe pour s'associer ensuite avec l'adenylyl cyclase. La production de AMPc qui s'ensuite conduit le signal à l'intérieur de la cellule. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 11b. Formation du complexe de signalisation autour du récepteur de l'EGF ; la fixation du facteur de croissance à l'extérieur de la cellule conduit à une dimérisation des récepteurs et une phosphorylation mutuelle de domaine cytoplasmique (une ajoute des phosphates). Cette phosphorylation déclenche la fixation des enzymes tels que PLC-gamma ou Sos. Chacune conduit le signal vers l'intérieur de la cellule. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 12. Assembler le complexe de signalisation par domaines d'interaction protéique et par formation d'une chaîne d'ubiquitines. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Dimérisation des récepteurs

Figure 13. Dimérisation des récepteurs (EGFR). IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E09 Fonctionnement de l'agoniste, antagoniste et agoniste-reverse IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Une cascade d'évènements

Figure 14. Réseau de signalisation ; les agents d'interaction. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Extinction du signal par un mécanisme de rétrocontrôle

Figure 15. Les voies de rétrocontrôles ; désensisibilisation du récepteurs, enlèvement du récepteur ou désactivation des voies de signalisation. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.3 Signaux transmis par des récepteurs intracellulaires

Figure 16. Signalisation par des récepteurs intracellulaires (stéroides et NO) IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.4 Modifications impliquées dans la transduction du signal

La phosphorylation et la déphosphorylation

Figure 17. Transfert du phosphate sur une protéine ; phosphorylation et la changement de l'activité des protéines IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Phosphorylation due aux protéines kinases

Figure 18. Les familles de proteines kinases IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 19A. Régulation de l'activité des protéines kinases IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 19B. Differents mécanismes de l'activité des protéines kinases IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E10 Motifs conservés des protéines kinases IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E11 Représentation schématique de l'activation de protéine kinase IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E.12 activation de CDK2 par cycline A et phosphorylation IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E13 Activation d'ERK2 par phosphorylation de Thr183 et Tyr185 IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E14 Activation de Src par déphosphorylation suivi par une autophosphorylation IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Déphosphorylation et protéine phosphatases

Figure 20. La régulation des protéines par des phosphatases. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 21. La différente taille des acides aminés et leur insertion dans la fente catalytique de tyrosine ou serine/thréonine protéine phosphatases. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 22A. La composition des protéines phosphatases IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 22B. Sous unités régulatrices des phosphatases. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E20. Structure de la fente catalytique-PTP1B IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure E21. Déphosphorylation selon mécanisme en deux temps IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.5 Protéines liant le GTP (protéines-G ou GTPases)

Figure 23A. Cycle de GTPases. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 23B. Changement conformationnel de Ras. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 24. Séquence d'amino acides de Ras et les domaines très conservés. IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Les protéines G monomériques dans la signalisation cellulaire

Figure 25. Les différentes fonctions des GTPases de la famille Rho IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Protéines G hétérotrimériques

Figure 26. protéine-G hétérotrimérique IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 27. Régulation de l'activité des protéines G (pour le récepteur, le rôle de GEF, pour l'effecteur ou RGS, le rôle de GAP) IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

Figure 28. Les différentes protéines-G et leurs effecteurs IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

11.6 Les différentes classes de récepteurs membranaires

1) Les récepteurs couplés aux canaux ioniques

Figure 29. Récepteurs couplés aux canaux ioniques et leurs ligands IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

2) Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR)

Figure 30. Les récepteurs GPCR et leurs ligands IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

3) Les récepteurs couplés à une enzyme “intrinsèque”

Figure 31. Les récepteurs de facteurs de croissance IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |

4) Les récepteurs couplés à l'enzyme “extrinsèque”

Figure 32. Les récepteurs couplés à une protéine kinase extrinsèque IJsbrand Kramer - Université Bordeaux 1 - FRANCE |