pcem1 - signalisation - communication .... communication cellulaire 1. principes de la transmission

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  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 1

    PCEM1 - Signalisation - Communication cellulaire

    1. Principes de la transmission cellulaire2. Rcepteurs nuclaires3. Rcepteurs membranaires coupls un canal ionique4. Transduction par second messager5. Rcepteurs membranaires coupls une protine G6. Rcepteurs membranaires coupls une enzyme7. Rsum

    Facult de Mdecine, Universit Paris 7 (Signalisation - cours1) M Maier

    1.1 Principes de la transmission cellulaire

    Cellule de signalisation=> Messager (molcule signal) extra-cellulaire

    => Synthse, Scrtion, Signaux distance (Mdiateurs solubles ou non solubles)

    Cellule-cible=> Rcepteur protique

    => Transduction du signal si liaison du ligand=> Signal intra-cellulaire

    Signaux courte distance (sans scrtion) :- Dpendant du contact (molcule signal

    lie la membrane)- Jonction cyto-plasmatique (gap junction)

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 2

    1.2 Type de signalisation (1) endocrine

    A) Endocrine Scrtion dans le courant sanguin (grande dispersion) Cellule-cible grande distance Concentration faible (< 10-8 Mol) Vitesse de laction: lente (s, min) Mdiateur : ex. Hormones

    cellule endocrine A

    hormone

    cellule cible B

    courant sanguin

    cellule endocrine B

    cellule cible A

    1.2 Type de signalisation (2) paracrine / autocrine

    B) Paracrine Scrtion dans le milieu extra-cellulaire Cellule-cible en voisinage (slectivit moyenne) Concentration faible Diffusion passive => Mdiateur local Mdiateur : Ex. Facteurs de croissance

    C) Autocrine Agit sur la cellule de signalisation Mdiateur local via le milieu extra-cellulaire Ex. Facteurs de croissance, Cytokines

    cellule de signalisation

    action autocrine

    action paracrine

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 3

    1.2 Type de signalisation (3) neuronale

    D) Neuronale (synaptique) Scrtion dans le milieu extra-cellulaire par llment pr-

    synaptique (faible dispersion) Cellule-cible (souvent) grande distance du soma Concentration haute (> 10-4 Mol) Action trs rapide (ms) Mdiateur : Neurotransmetteur (synapse chimique)

    Ex. Actylcholine (ACh)

    neuro- transmetteur

    Soma du neurone

    axone

    synapse

    1.3 Fonctionnement des mdiateurs - soluble, non soluble

    A) Mdiateurs solubles (hydrophile) Rcepteur extracellulaire (membranaire) Agissent sur des protines pr-existantes Dgradation rapide (min, s, ms) Ex. Neurotransmetteurs Ex. Majorit des hormones

    B) Mdiateurs non solubles (hydrophobe et petit) Scrtion par protines de transport Diffusion directe au travers de la membrane Rcepteur intracellulaire Agissent sur lexpression gnique Dgradation (heures et jours) Ex. Hormones strodes et thyrodiennes

    (thyroxine)

    membraneplasmique

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 4

    1.3 Fonctionnement des mdiateurs - cycle de vie

    Synthse

    Stockagevsiculaire

    Libration (exocytose => fente synaptique

    Dgradation

    Liaison avec le rcepteur

    Recapture(endocytose)

    HormonesNeurotransmetteurs

    Synthse

    Libration (exocytose => plasma

    Dgradation

    Liaison avec le rcepteur(membr. / intra-cell.)

    Stockage vsiculaire ou non

    50-3

    00 m

    s 5-30 minDemi-vie

    Dem

    i-vie

    1.3 Fonctionnement des mdiateurs - agoniste, antagoniste

    A) Agonistes : Se fixent sur le rcepteur et induisent une rponse

    analogue celle du ligand naturel.Ex. Rcepteur de Actylcholine (nAChR) Ligand : ACh ; Agoniste : Nicotine

    B) Antagonistes :=> Se fixent sur le rcepteur mais ne dclenchent pas derponse.

    Ex. Rcepteur de Actylcholine (nAChR) Ligand : ACh ; Antagoniste : Curare

    Application thrapeutique :Ex. antagonistes : Anti-histaminiques => rcepteur de histamine (allergie) -bloquants => rcepteur -adrnergiques (cardio-vasculaire)Ex agonistes : Lvonorgestrel => agoniste de progestrone

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 5

    1.4 Type fonctionnel de mdiateurs (1) rsum

    Glandes principales:Hypothalamus,

    Hypophyse,Thyrode,

    Surrnale,Pancras,

    Ovaire,Testicule,

    A) Hormones s: Glandes endocrines

    B) Facteurs de croissance s: Nombreux tissue

    C) Cytokines s: Systme immunitaire

    D) Neurotransmetteurs s: Systme nerveux

    E) Gaz dissous s: Systme nerveux, immunitaire,

    cardio-vasculaire

    NASA, 1972

    1.4 Type fonctionnel de mdiateurs (2)

    A) Hormones Synthtises par des cellules pithliales (cellules

    endocrines regroupes dans des glandes)A1) Hormones polypeptidiques H. peptidiques (3-50 acides amins)

    ex. Vasopressine, Ocytocine (post-hypophysaire)

    H. protiques (> 50 acides amins) ex. Insuline (pancras) ex. H. de croissance (GH, pr-hypophysaire)

    H. glycoprotiques (avec chanes de saccharides) ex. H lutinisante (LH), H. folliculo-stimulante (FSH)

    (pr-hypophysaires)

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 6

    1.4 Type fonctionnel de mdiateurs (3)

    A2) Hormones non-polypeptidiques H. drivs dacides amins

    ex. Adrnaline, Noradrnaline (mdullo-surrnale)ex. thyroxine (thyrode)

    H. drivs de lipides=> Prostaglandines (eicosanodes)

    Pas de stockage (rgulation par synthse et dgradation)Fonction: Contraction des muscles lisse Agrgation des plaquettes (aprs blessure) Douleur / Inflammation(Aspirine: bloque la synthse de certains prostaglandines)

    => H. strodes (drivs du cholestrol) => ex. Cortisol (surrnale), estradiol (ovaires), testostrone (testicules)

    1.4 Type fonctionnel de mdiateurs (4)

    B) Facteurs de croissance Protines, Polypeptides Fonction : prolifration et survie des cellules

    C) Cytokines (systme immunitaire) Protines, Polypeptides solubles Fonction : mdiateurs de linflammation

    E) Neurotransmetteurs Petites molcules (certains acides amins, actylcholine et

    autres) solubles Polypeptides Fonction : excitation ou inhibition des neurones au

    niveau des synapses

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 7

    1.4 Type fonctionnel de mdiateurs (5)

    F) Gaz dissous Monoxyde dazote (NO), Monoxyde de carbone (CO) Absence de rcepteurs Toxique forte concentration Messagers locaux Fonction:

    Activation des macrophages du systme immunitaire Relchement des muscles lisses (tonus vasculaire)

    Neuro- transmetteur

    Diffusion de NO => activation de guanylate cyclase => GMPc => vasodilatation

    GMPc NO

    ViagraCellule endothliale

    1.5 Rcepteurs et Mdiateurs = > Spcificit

    Dpendance vis--vis des signaux extracellulaires :

    Varit et spcificit des rponses une mme molcule de signalisation : ex. Actylcholine (ACh)

    Survivre Se diviser Se diffrencier Mourir

    A AA

    B C

    Muscle squelettique (nAChR) => augmente la contraction

    Muscle cardiaque (mAChR) => diminue la contraction

    Glande salivaire (mAChR) => scrtion

    ACh

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 8

    1.6 Cascade de signalisation - vue densemble

    Signal extracellulaire (ligand) Rcepteur => transduction Signal intracellulaire

    Cascade de molcules designalisation intracellulaire:- Transfert physique du signal- Transformation du signal- Amplification du signal- Distribution- Modulation

    signal extracellulaire

    rcepteur protique

    membrane

    Cytosol : protines modifies => rgulation de voie mtabolique,

    modification du cytosquelette

    Noyau : rgulationde lexpression

    gnique

    signal intracellulaire

    amplification

    divergence

    modulation

    Rponse rapide (ms, s, min) Rponse lente (min, h)

    1.7 Type de rcepteurs - vue densemble

    A) Rcepteurs nuclaires (intracell.)Ligand => Cascade, transcription de gnes

    B) Rcepteurs membranaires (protique)B1) Rcepteur coupl un canal ionique Ligand => flux dions, signal lectrique

    B2) Rcepteur coupl une protine G Ligand => Cascade intra-cellulaire (GTP)

    B3) Rcepteur coupl une enzyme Ligand => Cascade, activit enzymatique

    ions

    protine G

    domaine catalytique

  • Proprit de la Facult de Mdecine,Universit Paris Diderot

    M Maier / PCEM1 P-7 / 2008-09 / Biol CellSignalisation 1 9

    2 Rcepteurs nuclaires

    Signalisation par activation des rcepteurs intracellulaires.

    Cytosol Noyau

    Mdiateurs : diffusion travers la membrane

    Cible : rcepteur nuclaire

    Cible : Squence rgulatrice de gne

    2.1 Rcepteurs nuclaires - cascade

    Cascade de signalisation :Diffusion de lhormone travers la

    membrane plasmique.Liaison son rcepteur

    protique intracellulaire.Activation du rcepteur

    (modification de conformation).Transport du complexe rcepteur-strode

    dans le noyau (via pores).Liaison la squence rgulatrice

    du gne (ADN).Activation ou inhibition de la

    transcription (ARNm). Augmentation ou diminution de la

    synthse de protine spcifique.ARN

    ADNtranscription

    noyau

    cytosol

    membrane

  • Pro