Fiche de révision : Signalisation cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Principes de la communication cellulaire
2. Modes de communication intercellulaire
3. Nature et cycle des médiateurs
4. Agonistes antagonistes et spécificité
5. Familles de médiateurs
6. Récepteurs nucléaires et ioniques
7. Seconds messagers et commutateurs
8. Récepteurs couplés aux protéines G
9. Récepteurs couplés aux enzymes
10. Adaptation et désensibilisation

📖 1. Principes de la communication cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Signalisation cellulaire : Communication entre cellules qui repose sur un messager, un récepteur, une interprétation du message et un effet cellulaire.

★ À maîtriser

• La réaction cellulaire peut être:
  • une prolifération
  • une survie
  • une apoptose
  • une mobilité
  • une différenciation
  • une impulsion électrique

Compléments

• Les cellules émettrices synthétisent et sécrètent le messager, tandis que les cellules cibles possèdent le récepteur protéique capable de le reconnaître.

💡 Astuce mémo

Messager → récepteur → transduction → réponse

📖 2. Modes de communication intercellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Communication autocrine : Sécrétion d’un messager qui se fixe sur un récepteur de la cellule émettrice elle-même.
• Communication paracrine : Sécrétion d’un médiateur local qui diffuse passivement vers des cellules cibles voisines à faible concentration.
• Communication endocrine : La communication endocrine correspond à la sécrétion d’une hormone dans la circulation sanguine vers des cellules cibles généralement éloignées, avec une faible concentration inférieure à $10^{-8}\ \mathrm{mol}$ et une action lente en secondes ou minutes.

★ À maîtriser

📌 Les jonctions cytoplasmiques permettent une diffusion intercellulaire passive du messager sans sortie dans le milieu extracellulaire et sans dépense d’énergie.

Compléments

• La signalisation neuronale libère un neurotransmetteur dans la fente synaptique à forte concentration supérieure à $10^{-4}\ \mathrm{mol}$ et provoque une action très rapide de l’ordre de la milliseconde.

💡 Astuce mémo

Autocrine agit sur soi, paracrine sur le voisin, endocrine à distance

📖 3. Nature et cycle des médiateurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Durée nécessaire pour qu’une molécule perde 50 % de son activité.

★ À maîtriser

📌 Les médiateurs hydrophiles circulent librement dans le milieu extracellulaire mais ne traversent pas la bicouche lipidique et agissent via des récepteurs membranaires.

📌 Les médiateurs hydrophobes circulent grâce à des protéines de transport, traversent directement la membrane plasmique et agissent sur des récepteurs intracellulaires ou nucléaires.

Compléments

• Les médiateurs hydrophiles sont généralement dégradés rapidement en secondes, minutes ou millisecondes, tandis que les médiateurs hydrophobes sont dégradés lentement en heures ou en jours.

💡 Astuce mémo

Hydrophile reste dehors, hydrophobe traverse la membrane

📖 4. Agonistes antagonistes et spécificité

★ À maîtriser

📌 Un agoniste se fixe à un récepteur et induit une réponse identique ou analogue à celle du ligand naturel, tandis qu’un antagoniste se fixe sans déclencher de réponse et empêche le ligand naturel d’agir.

📌 Un même médiateur peut provoquer des réponses différentes selon le récepteur exprimé par la cellule cible.

Compléments

• La nicotine est un agoniste du récepteur nicotinique de l’acétylcholine, tandis que le curare est un antagoniste de ce récepteur.

📌 Le rocuronium et le vécuronium provoquent un relâchement musculaire en antagonisant l’acétylcholine et facilitent l’intubation trachéale ainsi que la relaxation musculaire chirurgicale.

💡 Astuce mémo

Agoniste active, antagoniste bloque

📖 5. Familles de médiateurs

★ À maîtriser

📌 Les hormones peptidiques contiennent 3 à 50 acides aminés, les hormones protéiques plus de 50 acides aminés et les hormones glycoprotéiques possèdent des chaînes de saccharides.

• Les gaz dissous comme le monoxyde d’azote et le monoxyde de carbone traversent la membrane sans récepteur, agissent localement avec une demi-vie de 5 à 10 secondes et sont toxiques à forte concentration.

Compléments

• Les glandes endocrines citées sont:

  • l’hypothalamus
  • l’hypophyse
  • la thyroïde
  • la surrénale
  • le pancréas
  • les ovaires
  • les testicules

• Les prostaglandines sont des dérivés lipidiques C20 non stockés qui participent à la contraction des muscles lisses, à l’agrégation plaquettaire, à la douleur et à l’inflammation.

📖 6. Récepteurs nucléaires et ioniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur ionotrope : Récepteur membranaire couplé à un canal dont l’ouverture ou la fermeture produit un flux ionique et un signal électrique.

★ À maîtriser

• 🔄 L’activation du récepteur nucléaire suit les étapes suivantes: changement de conformation, exposition du signal de localisation nucléaire, importation dans le noyau, dimérisation, fixation à l’ADN, régulation de la transcription

📌 La fixation du GABA sur le récepteur GABAA ouvre un canal chlorure, hyperpolarise la membrane et limite la transmission du signal neuronal.

Compléments

• Le récepteur nicotinique de l’acétylcholine est une protéine transmembranaire formée de cinq sous-unités possédant chacune quatre domaines transmembranaires.

💡 Astuce mémo

Récepteur nucléaire modifie les gènes, canal ionique modifie le potentiel

📖 7. Seconds messagers et commutateurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Second messager : Molécule intracellulaire produite ou libérée après l’interaction entre un ligand, premier messager, et son récepteur afin d’amplifier le signal.
• Commutateur moléculaire : Protéine de signalisation intracellulaire qui existe sous deux états, actif et inactif, et qui alterne entre ces états après réception de signaux.

★ À maîtriser

• Les seconds messagers cités sont:
  • l’AMPc
  • le GMPc
  • l’inositol-triphosphate
  • le diacylglycérol
  • l’ion Ca2+

Compléments

📌 Les commutateurs moléculaires fonctionnent soit par liaison au GTP, comme les protéines G, soit par phosphorylation utilisant l’ATP.

💡 Astuce mémo

Ligand-récepteur → second messager → amplification

📖 8. Récepteurs couplés aux protéines G

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur couplé à une protéine G : Récepteur qui possède sept domaines transmembranaires, un site extracellulaire de liaison du ligand et un site intracellulaire de liaison à une protéine G hétérotrimérique.

★ À maîtriser

• 🔄 La cascade d’activation d’une protéine G suit les étapes suivantes: liaison du ligand et changement de conformation, échange du GDP contre du GTP, séparation des sous-unités, activation de l’effecteur, hydrolyse du GTP en GDP

• Les principales spécificités des protéines G sont:

  • Gq active la phospholipase C
  • Gs active l’adénylate cyclase
  • Gi inhibe l’adénylate cyclase
  • Gt active la GMPc phosphodiestérase
  • Go agit sur les canaux potassiques

• La phospholipase C activée par Gq clive le PIP2 en IP3 et DAG ; l’IP3 libère du Ca2+ depuis le réticulum endoplasmique, tandis que le DAG et le Ca2+ activent la protéine kinase C.

📐 Formule — L’adénylate cyclase transforme l’ATP en AMPc, qui active la protéine kinase A et la phosphorylation de protéines cibles : $\mathrm{ATP}\rightarrow\mathrm{AMPc}\rightarrow\mathrm{PKA}.$

Compléments

• La protéine G hétérotrimérique comprend trois sous-unités, α, β et γ, et le complexe β-γ peut agir séparément de la sous-unité α activée.

• Dans les bâtonnets rétiniens, un photon active la rhodopsine et la transducine, diminue le GMPc, ferme des canaux Na+ et provoque une hyperpolarisation en environ 20 ms.

💡 Astuce mémo

GDP → GTP → effecteur → hydrolyse du GTP

📖 9. Récepteurs couplés aux enzymes

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur couplé à une enzyme : Récepteur membranaire dont l’activation déclenche une réaction catalytique ou forme un complexe avec une enzyme intracellulaire.

★ À maîtriser

• Les quatre classes sont:

  • les récepteurs à activité tyrosine kinase
  • les récepteurs associés à une sérine/thréonine kinase
  • les récepteurs associés à une phosphatase
  • les récepteurs à activité guanylate cyclase

• La liaison du ligand provoque la dimérisation du récepteur, son autophosphorylation, l’activation successive de kinases cytoplasmiques et la modification de protéines régulatrices de gènes.

• Dans la voie de l’EGF, le récepteur dimérisé phosphoryle des tyrosines, recrute Grb2 et Sos, active Ras par échange GDP-GTP, puis déclenche la cascade Raf-Mek-MAP-kinases.

Compléments

📌 Dans certains cancers, une mutation de Ras peut maintenir Ras hyperactif en absence d’EGF et provoquer une prolifération incontrôlée.

💡 Astuce mémo

Dimérisation → phosphorylation → kinases → gènes

📖 10. Adaptation et désensibilisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Désensibilisation : Diminution réversible de l’amplification du signal après une stimulation, notamment par inactivation du récepteur ou de la protéine G.

★ À maîtriser

📌 La régulation positive, ou upregulation, augmente la synthèse des récepteurs, tandis que la régulation négative, ou downregulation, diminue leur quantité par dégradation.

📌 La désensibilisation homologue agit uniquement sur le récepteur stimulé, tandis que la désensibilisation hétérologue agit sur plusieurs récepteurs de la cellule, stimulés ou non.

Compléments

• L’acétylcholinestérase réduit le signal en dégradant l’acétylcholine en acétate et en choline.

• Les mécanismes d’adaptation comprennent:

  • la destruction du ligand
  • la destruction du récepteur
  • le recyclage du récepteur
  • l’inhibition du récepteur
  • l’inhibition des protéines de signalisation

💡 Astuce mémo

Upregulation augmente les récepteurs, downregulation les diminue

📊 Tableaux de synthèse

Modes de communication

Types de récepteurs