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Récepteurs membranaires
À activité Sans activité
enzymatique enzymatique
RTK RTP Canaux Couplés R
(RYK) (RYP) ioniques Prot G cytokines
Partie III:
Voies de signalisation des récepteurs Tyrosine kinases (RTK)
Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
Introduction
• Récepteurs enzymesrotéines transmembranaires monomériques ayant undomaine de liaison extracellulaire et un domaine catalytiqueintracellulaire activé par la liaison du ligand
• Par analogie, récepteurs binaires pour lesquels l’activitécatalytique est portée par une chaîne protéique différente decelle portant le site de liaison du ligand
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Partie III:
Voies de signalisation des récepteurs
Tyrosine kinases (RTK)
Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
Rappel
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Les cellules fonctionnent en harmonie viades transferts d’information, c’est la
signalisation.
Le signal passe directement dans la cellule
ou par un récepteur, entrainant une
cascade de signalisation.
Ceci aboutit à une réponse cellulaire
variable en fonction des besoins, elle n’est
pas univoque mais dépend du contexte.
Le devenir de la cellule repose sur la balanceprolifération/apoptose : il existe denombreuses voies de signalisation fonctionnant
en parallèle et à bas débit, et à un moment
donné l’une d’entre elle peut être activer
entrainant la vie (prolifération) ou bien la
mort (apoptose) de la cellule.
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Récepteurs-enzyme• R tyrosine kinase (TK) qui sont 6 familles.
• Tous ont un domaine TK dans leur portion C-Terminale intra cytoplasmique. 1 seul domaine transmembranaire.
• Récepteurs TK se lient au ligand (noté L). * Soit les récepteurs existent sous forme
de dimères.* Soit ils se dimérisent au moment de la
liaison au L.• Modification de conformation qui se
transmet au domaine intra cellulaire activation du domaine catalytique et chaque récepteur phosphoryle une tyrosine de son partenaire.
• Recrutement de mol de signalisation qui se lient aux tyrosines phosphorylées.
• Activation d'autres molécules puis signal de dimérisation du ligand.
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Structure des RTK• STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE :
- Site actif (rond) = accueille ATP +substrat
- Sites variables (triangles) =assurent la spécificité du récepteurpour son substrat (cessites variables sont des insertions de5 à 100 acides aminés).
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RTK : il en existe de très diverses familles, ce sont des
molécules dimériques avec- une partie extracellulaire = très hétérogène ce quipermet une grande diversité de facteurs les activant.- une partie cytoplasmique = relativement homogèneet contenant le domaine tyrosine kinase.
ROLE : transfert d’un phosphate
à partir d’ATP sur un résidu tyrosyl d’une protéine.
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Signalisation via les RTK• FONCTIONNEMENT : ces
protéines fonctionnentcomme descommutateurs (switch
on/off)Le signal entre dans lacellule, la protéine cibleest phosphorylée parune kinase et va avoirsoit une activité accruesoit diminuée.
• Il existe un mode derégulation négatif parune phosphatase qui vadephosphoryler laprotéine.
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• À l’état basal ce cyclefonctionne en permanencece qui permet une grande
souplesse de régulation.
• Plus le cycle est rapide plus la
cellule va être réactive
en changeant le statut de
phosphorylation de toute
une population cellulaire et donc
mieux elle va
s’adapter au changement
= réponse immédiate.
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• DIFFERENTS MODE D’ACTIVATION :
- par un ligand dimérique- par double stimulation avec 2 ligands
Ceci entraine une dimérisation du récepteur puis transphosphorylation (1sous unité d’une partie du récepteur phosphoryle une sous unité de l’autrepartie du récepteur et vice versa) = le récepteur est activé. Ensuite, il y aliaison des protéines cibles cytoplasmiques aux phosphotyrosines durécepteur activé via un domaine SH2 = propagation et amplification dusignal.
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DOMAINE SH2 : module de branchement
aux résidus phosphotyrosines. Il y
a une certaine spécificité (n’importe
quel domaine SH2 ne va pas se
lier à n’importe quel résiduphosphotyrosine).
DOMAINE SH3 : permet à une protéine
d’intéragir avec une autre protéine
présentant des sites riches en proline
(séquence consensus : AA aliphatique- Proline – p - AAa - P).
GRB2 (Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
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• Les protéines Ras
Superfamille des proteines GTPaseplus de 150 membre chez l’home.
• 6 sous-famille : Ras, Rho, Ran, Rab, ARF…
Les protéines adpatatrices
REGULATION DES VOIES DE SIGNALISATION :
• Pour éviter l’emballement desvoies de signalisation :- Séquestration durécepteur dans le cytoplasme- Dégradation du récepteur(lysosome, protéasome)- Inhibition du récepteur- Inhibition des protéinesavales de signalisation- Boucle de rétrocontrôle.
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Récepteur au facteur de croissance épidermique (EGFR)
• Le récepteur à l’EGF n’est actif quesous forme dimérique, du coup on adiverses combinatoires possibles.
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Remarque : on ne connaît pas de ligand propre à ErbB2
Lorsque EGFR est activé on a activation dedifférentes voies qui concurrent à la
prolifération cellulaire (voie des MAPK, voie
PI3K, voie STAT et PLCγ) mais aussil’angiogénèse, la chimio et radiorésistance, et
l’invasion des métastases, notamment lors de
surexpression de ErbB2.
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Prolifération cellulaire résulte d’une réponse au RTK
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Effets de ErbB2• ErbB2 peut s’associer avec n’importe quel autre membre de la famille
et former des hétérodimères et lorsqu’il y a unecela perturbe totalement la manière dont la cellule surexpression deErbB2 répond aux facteurs de croissance épidermiques= hypersensibilité des cellules aux EGFR ( et donc angiogénèse,chimio/radiorésistance, invasion métastatique)
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Dans les cancers du sein, on recherche constamment la présence de ErbB2 (recherche via des Ac spécifiques parimmunohistochimie) et on regarde si le gène de ErbB2 est amplifié car sa surexpression est de mauvais pronostic.
EN CLINIQUE :
A- Sans amplification de ErbB2 => traitement du cancer du sein par chirurgie puis hormonothérapie.
B- avec amplification de ErbB2 => traitement du cancerdu sein par chimiothérapie + thérapie ciblée (ciblantuniquement les cellules qui surexpriment ErbB2, commetrastuzumab qui empeche la dimérisation de l’EGFR)
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REMARQUE : *Les voies de signalisation sont toujours en action, le signal les accélère. *Une même voie n’a pas toujours le même effet dans la cellule (dépend du contexte).
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VOIE DES MAP KINASES :
• Activation du récepteur = Grb2(protéine adaptatrice) facilite l’accèsde SOS au récepteur = activation deRas (protéine G) = activation de Raf= cascade d’activation de kinasesavec amplification.
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Mutations activatrices de ces protéinesentrainent des cancers (ce sont des proto-
oncogènes)
- Ras muté dans 90% des cancers pancréatiques- B-Raf muté dans 70% des mélanomes- EGFR muté dans 20% des glioblastomes …
En pathologie : Traitement:
Industrie pharmaceutique découvre de plus
en plus d’inhibiteur spécifiques de ces protéines
(ex PLX4032 qui bloque spécifiquement B-Raf et est
donc utilisé spécifiquement chez les patients atteintde mélanome et présentant la mutation B-Raf).
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VOIE DE LA PI3 KINASE : VOIE DE LA PHOSPHOLIPASE C (PLC) :
VOIE STAT :
PI3 kinase phosphoryle PIP2 => PIP3 qui va activer Aktce qui entraine l’activation de différentes
voies qui ont pour finalité :
- inhibition de l’apoptose.
- survie cellulaire.
Le facteur épidermique viaEGFR va aller activer
préférentiellement STAT3Lorsque les STAT sontphosphorylées par les JAKellles forment deshomodimères qui vont dansle noyau pouractiver/inhiber latranscription.Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
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Etapes d’activation des PLC et PI3K
Protéine kinase SRC
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1. PROTEINE KINASE SRC : protéine kinase cytoplasmique présente sur l’EGFR
2. STRUCTURE :3 domaines avec une courte région Nter et un court domaine
Cter- domaine SH3- domaine SH2- domaine kinase
3. ACTIVATION : 1. Une phosphatase retire le phosphate
inhibiteur2. Une kinase phosphoryle un résidu tyrosineau niveau de la boucle
d’activation
3. Nef vient se fixer sur SH3 (modification
tridimensionnelle)
3.1. Il faut donc 3 info différentes pour activer cette protéine SRC, cette activation dépend de l’intégration de signaux
spécifiques, c’est à dire
- le phosphate inhibiteur a t’il été enlevé ? oui = 1 ; non= 0
- le phosphate activateur a t’il été ajouté ? oui =1, non=0
- Nef est il présent ? oui =1, non =0
seule la réponse 111 permet la transduction du signal
4. FONCTON : - Src vient se fixer au niveau du carboxyle terminal de
l’EGFR elle va phosphoryler la tyrosine 845 ce qui
induit l’activation des voies mitogènes (si src est mutée
elle va promouvoir “à qui mieux mieux“ l’effet prolifératif
de l’EGF): - Src phosphoryle Cbl (importante pr induire
la dégradation de l’EGFR par le protéasome) ce qui
entraine la dégradation de Cbl (donc pas de dégradation
de EGFR)
- Src peut induire ses propres signaux mitogènes et de
survieDr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
TKR comme voie de cancer par mutation ou par l’absence du ligands
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RTK ET CANCERS – STRATÉGIE D’INHIBITION DES RTK
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ANTICORPS ANTI EGFRIl en existe plusieurs, qui agissent spécifiquement sur
l’EGFr en empêchant sa dimérisation, à savoir
trastuzumab,
pertuzumab…
On observe que la survie sans rechute chez des patientesatteintes de cancer du sain localisé avec surexpression de
Erb2,traitées au trastuzumab + chimiothérapie est supérieur àla survie sans rechute des patientes traitées avec unechimiothérapie seulement.
Il existe néanmoins des LIMITES :
- il existe de nombreux récepteurs différents dans la
famille de l’EGF
- la fixation d’anticorps n’entraine pas
nécessairement une inhibition du récepteur
(mutations !!!)
- la cellule peut développer des mécanismes
compensateurs (mutation hyperactivatrice des voies
de signalisation sousjacentes)
- l’inhibition de l’EGFR peut être toxique pour
l’organisme
- traitement très cher (une perf = 1000€/sem)!Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
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Les anticorps anti EGFR sont INEFFICACES s’il y a mutation
activatrice du gène KRAS (KRAS = protéine en aval du
récepteur,
si ce dernier est inactivé mais que KRAS est hyperactive,
inhiber le récepteur ne sert à rien).
L’AMM impose donc de rechercher ces mutations
somatiques fréquentes (il y en a 7 en tout) avant tout
traitement par Ac
antiEGFR (si présence de la mutation pas de
traitement)
COMMENT RECHERCHER CES MUTATION ?Pas par séquençage : car technique très peu sensible (il y a un mélange de tissu sain et de tumeur).
Après cela on applique la technique de Taqman avec une
sonde qui va se fixer sur la sequence normale avec une
fluorescence donné et avec une sonde qui va se fixer sur
la séquence mutée (généralement on essaie de placer le
fluorophore le plus puissant au niveau de la séquence
mutée pr essayer d’augmenter la détection des régions
mutées).
On regarde alors la fluorescence du signal à chaque cycle
d’amplification
Mais par PCR : à partir de pièces d’exérèse incluses en paraffine puis
colorées à l’HES, la zone tumorale est ensuite délimitée
par l’anatomopathologiste, puis on extrait et quantifie
l’ADN. Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
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INHIBITEURS DE TYROSINE KINASE
Il en existe de différent types (naturels comme la curcumine,artificiels le gleevec) . Un problème existe, il y a un manque despécificité de ces inhibiteurs (spécificité dépend de ladose + présence d’effets secondaires)
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• L’intérieur de la cellule estencombré (de nombreux élémentssont présent dans le cytoplasme)c’est pourquoi il existe desprotéines échafaudages qui vontformer des complexesmultiprotéiques augmentant laprobabilité de rencontres deprotéines interagissant entre elles.
• Ces complexes multiprotéiquespermettent égalementl’embranchement avec une autrevoie de signalisation (1 protéined’une voie peut aller activer unevoie B), l’amplification d’une voie (1protéine A peut activer plusieursprotéines B)…
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Récepteur canaux ionique
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Récepteur canaux ionique-dépendants
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Peuvent être classés :
I- Soit canal ionique et récepteur ne font qu’un (A) : ce sont les récepteurs canaux ionique (RCI) ou récepteurs ionotropique, le ligand pouvant être extracellulaire ( le plus souvent neurotransmetteur ) ou intracellulaire ( un ion : Na +, k+ Ca++, ou une petite molécules p,ex, ATP),
Ionotropique
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II- Soit le canal ionique est couplé à un récepteur (B): ce sont les récepteurs couplés à des canaux ionique (RCCO) ou récepteurs métabotropique, la liaison au récepteur, le plus souvent un récepteur couplé aux protéines G ( ou RCPG), pouvant être :
*Directe : par les P G elle-même o(Gs, Gi et Gbg)*Indirecte : par un second messager ou une protéine kinase dépendent du RCPG ou d’un récepteur membranaire (RM)
Récepteur canaux ionique-dépendantsMétabotropique
N.B : Canal ionique = pore aqueux => Transport passif d’ions (sens gradient électrochimique).
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Récepteur canal ionique
Ionotropique Métabotropique
Acétylcholine Nicotinique Muscarinique
(muscle squelettique) (muscle cardiaque)
Glutamate NMDA, AMPA, kainate mGluR
GABA GABAA GABAB
(Ac. -amino butyrique)
Autres Sérotonine Adrénaline (β-adr.)
45Dr. Dehimat Abdelouahab 2015/2016 [email protected]
Récepteur canal ionique
Récepteurs cholinergiques
Ionotropique Type Métabotropique
nicotinique Nom muscarinique
rapide Conduction Lente
SNC (10 %)
+ SNP
Cell. Musc. Sq.
7
Excitateur Effet Excitateur / Inhibiteur
SNC (90 %)
+ SNP
5
Expression S.N.
Expression Musc. card.,périphérique Cell. Endo.
Sous-types
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