Chapitre 9 : Communication et Signalisation Cellulaire

 

Chapitre 9 : Communication et Signalisation Cellulaire

Introduction

La communication cellulaire est un processus par lequel les cellules envoient et reçoivent des signaux pour coordonner leurs activités. Cela est essentiel pour le développement, la croissance, la réponse immunitaire, et le maintien de l'homéostasie dans les organismes multicellulaires. Ce cours détaillera les différents types de communication cellulaire, les récepteurs impliqués, les principales voies de signalisation, et les messagers secondaires.

Types de Communication Cellulaire

1- Communication Autocrine

  • Définition : Dans ce type de communication, une cellule produit des signaux (ligands) qui agissent sur elle-même.
  • Mécanisme :
    1. Production : La cellule synthétise et sécrète des molécules de signalisation.
    2. Réception : Les récepteurs à la surface de la même cellule détectent ces molécules.
    3. Réponse : La cellule réagit à ces signaux en modifiant son comportement ou son activité.
  • Exemples :
    1. Cytokines : Les cellules immunitaires sécrètent des cytokines pour réguler leur propre fonction.
    2. Facteurs de croissance : Les cellules cancéreuses peuvent produire des facteurs de croissance pour stimuler leur propre prolifération.

2- Communication Paracrine

  • Définition : Ici, les signaux chimiques affectent les cellules voisines proches de la cellule émettrice.
  • Mécanisme :
    1. Production : Une cellule libère des molécules de signalisation dans le milieu extracellulaire.
    2. Diffusion : Ces molécules diffusent sur une courte distance.
    3. Réception : Les cellules voisines possédant les récepteurs appropriés détectent ces molécules.
    4. Réponse : Les cellules cibles modifient leur activité en réponse au signal.
  • Exemples :
    1. Neurotransmetteurs : Libérés par les neurones, ils affectent les cellules post-synaptiques.
    2. Facteurs de croissance : Les cellules endothéliales sécrètent des facteurs qui stimulent la croissance des cellules voisines.

3- Communication Endocrine

  • Définition : Les signaux chimiques (hormones) sont libérés dans la circulation sanguine et affectent des cellules cibles à distance.
  • Mécanisme :
    1. Production : Les glandes endocrines sécrètent des hormones dans le sang.
    2. Transport : Les hormones circulent dans le sang et atteignent diverses parties du corps.
    3. Réception : Les cellules cibles avec des récepteurs spécifiques détectent les hormones.
    4. Réponse : Les cellules cibles modifient leur fonction ou activité en réponse au signal hormonal.
  • Exemples :
    1. Insuline : Sécrétée par le pancréas, elle régule la glycémie en agissant sur diverses cellules du corps.
    2. Hormones thyroïdiennes : Régulent le métabolisme dans les cellules de tout le corps.

Récepteurs Cellulaires et Voies de Signalisation

1- Types de Récepteurs Cellulaires

  • Récepteurs Membranaires :
  • Récepteurs Couplés aux Protéines G (GPCRs) :
    1. Structure : Composés de sept domaines transmembranaires.
    2. Mécanisme : Lorsqu'un ligand se lie au récepteur, il active une protéine G intracellulaire qui transmet le signal en activant ou inhibant des enzymes effectrices comme l'adénylate cyclase.
    3. Exemples : Récepteurs adrénergiques pour l'adrénaline.
  • Récepteurs Tyrosine Kinase (RTKs) :
    1. Structure : Possèdent un domaine extracellulaire pour la liaison du ligand, un domaine transmembranaire, et un domaine intracellulaire avec activité kinase.
    2. Mécanisme : La liaison du ligand provoque la dimérisation et l'autophosphorylation des récepteurs, activant des cascades de signalisation intracellulaires.
    3. Exemples : Récepteur de l'insuline, récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR).
  • Récepteurs de Canaux Ionique :
    1. Structure : Comprennent un canal ionique qui s'ouvre ou se ferme en réponse à la liaison d'un ligand.
    2. Mécanisme : La liaison du ligand modifie la perméabilité du canal, permettant aux ions de traverser la membrane.
    3. Exemples : Récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine.

  • Récepteurs Intracellulaires :

  • Récepteurs des Hormones Stéroïdiennes :
    1. Structure : Présents dans le cytoplasme ou le noyau, ils lient des molécules lipophiles comme les stéroïdes.
    2. Mécanisme : La liaison de l'hormone permet au récepteur de se transloquer dans le noyau et de réguler la transcription des gènes.
    3. Exemples : Récepteurs des glucocorticoïdes.
  • Récepteurs des Hormones Thyroïdiennes :
    1. Structure : Situés dans le noyau, ils se lient aux hormones thyroïdiennes.
    2. Mécanisme : Modifient l'expression des gènes en se liant à des éléments de réponse aux hormones thyroïdiennes sur l'ADN.
    3. Exemples : Récepteurs de la thyroxine (T4) et de la triiodothyronine (T3).

2- Voies de Signalisation

Voie de l'AMPc (Adénosine Monophosphate Cyclique)
  • Mécanisme :
    1. Activation des récepteurs GPCRs par un ligand.
    2. Activation de l'adénylate cyclase via une protéine G.
    3. Production d'AMPc à partir de l'ATP.
    4. Activation de la protéine kinase A (PKA).
    5. Phosphorylation des protéines cibles par PKA, modifiant leur activité.
  • Exemples :

                 Signalisation de l'adrénaline dans les cellules cardiaques, augmentant la fréquence cardiaque.

Voie des Phosphoinositides
  • Mécanisme :
    1. Activation des récepteurs GPCRs ou RTKs.
    2. Activation de la phospholipase C (PLC).
    3. Clivage du phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) en inositol trisphosphate (IP3) et diacylglycérol (DAG).
    4. IP3 libère le calcium des réserves intracellulaires.
    5. DAG active la protéine kinase C (PKC).
  • Exemples :

                 Signalisation de l'acétylcholine dans les cellules musculaires lisses.

  • Voie des MAP Kinases (Mitogen-Activated Protein Kinases)
  • Mécanisme :
    1. Activation des récepteurs RTKs par un ligand.
    2. Activation de Ras, une petite GTPase.
    3. Activation de Raf, une kinase.
    4. Cascade de phosphorylation impliquant Raf, MEK, et ERK.
    5. ERK phosphoryle des facteurs de transcription dans le noyau, modifiant l'expression génique.
    • Exemples :

           Signalisation du facteur de croissance épidermique (EGF) stimulant la prolifération cellulaire.

Messagers Secondaires

AMPc (Adénosine Monophosphate Cyclique)

  • Rôle : Sert de messager secondaire pour amplifier et transmettre le signal hormonal.
  • Mécanisme : Produit par l'adénylate cyclase, il active la PKA qui phosphoryle des protéines cibles, influençant divers processus cellulaires.
  • Exemples :

Activation de la PKA dans les cellules musculaires cardiaques, augmentant la contraction.

1- Ca2+ (Calcium)

  • Rôle : Messager secondaire polyvalent impliqué dans la contraction musculaire, la sécrétion, et la signalisation neuronale.
  • Mécanisme : Libéré des réserves intracellulaires en réponse à IP3, se lie à des protéines comme la calmoduline, modifiant leur activité.
  • Exemples :

            Contraction musculaire déclenchée par une augmentation de la concentration de Ca2+                             intracellulaire.

IP3 (Inositol Trisphosphate) et DAG (Diacylglycérol)

  • Rôle : IP3 mobilise le calcium des réserves intracellulaires; DAG active la PKC.
  • Mécanisme : Générés par la PLC en réponse à l'activation des récepteurs GPCRs ou RTKs