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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)
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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