Sugnalisation Cellulaire

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1 Sugnalisation Cellulaire

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INTRODUCTION -Chaque ₵ de l’organisme est capable de communiquer avec la plupart des autres ₵ et maintenir l’homéostasie en utilisant une combinaison de: ♣ Diffusion simple sur de courtes distances ♣ Distribution généralisée de molécules (sang) ♣ Afflux rapide et spécifique de messages (syst. nerveux) -Ce chapitre a pour objectif de traiter les modèles de base de la communication ₵re. Click to add title in here

3 Contenu 1 Communication cellulaire 2 Voies de signalisation 3
Nouvelles molécules de signalisatio 4 Modulation des voies de signalisation 5 Voies de contrôle

4 1-COMMUNICATION CELLULAIRE
-Ds l’organisme les ₵ communiquent entre elles en utilisant deux types de signaux physiologiques: ♣ Les signaux électriques → changement du potentiel de la m.p ♣ Les signaux chimiques: molé. sécétées par la ₵ ds la LEC →majoritairement responsables de la communication au sein des organismes animaux. -L’organisme utilise quatre syst de base pr la communication cellulaire: ♣ Les jonctions communicantes → transfert cytoplasmique direct des signaux électriques et chimiques entre ₵; ♣ Signaux dépendants de contact →des molé de surface d’une ₵ se lient à d’autres molé de surface présentes sur la m.p d’une autre ₵; Click to add title in here

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♣ Communication locale: par des molécules qui diffusent au travers du LEC; ♣ Communication sur de longues distances: influx nerveux+ signaux chimiques véhiculés par la circulation sanguine. Click to add title in here

6 1.1-Les jonctions communicantes: Click to add title in here
-Une jonction communicante: un canal protéique qui permet d’établir un pont cytoplasmique entre des ₵ adjacentes →Elle est formée de protéines intégrées à la m.p: connexines L’union de connexines de deux ₵ adjacentes crée un canal protéique: connexon -Lorsque les JC st ouvertes, les ions et les petites molé (aa, AMPc...) diffusent librement d’une ₵ à l’autre →Les JC représentent le seul moyen qui permet aux signaux électriques de passer directement d’une ₵ à l’autre. Click to add title in here

7 1.2-Les signaux dépendant du contact ₵re: Click to add title in here
-Ds certains cas, la communication ₵re un contact entre les molé de surface de deux ₵ # →La signalisation dépendante du contact tient lieu: ♣ Au cours des Rx immunitaires ♣ Au cours de la cce et le développement → émission des prolongements des ₵ nerveuses. →Les molé d’adhésion ₵re (CAM) jouent un rôle clef ds le contact ₵re et la signalisation. Click to add title in here

8 1.3-La communication locale: Click to add title in here
-S’effectue par des processus de signalisation: paracrines & autocrines. →Un signal paracine: une substance chimique agit sur les ₵ voisines de celle qui a généré le signal. →Un signal autocrine:lorsque la substance agit sur la ₵ qui l’a sécrété , ds ce cas, on parle de signal (ou facteur) autocrine. -Ds certains cas une molé peut agir à la fois comme facteur para et autocrine. /:L’histamine, une molé paracine libérée ds les zones lesées de l’organisme, agit sur des capillaires situés à proximité, les rendant plus pérméables aux liquides plasmatiques → apparition des œdèmes caractéristiques de l’inflammation. Click to add title in here

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1.4-La communication sur de longues distances: Dépend des systèmes nerveux et endocrinien: -Le système endocrinien: communique par des hormones →Ces dernières entrent en contact ac la plupart des ₵ de l’orga. mais seules les ₵ possédant les R pr l’Hne st activées en réponse à sa sécrétion = ₵ cibles. -Le système nerveux: utilise à la fois des signaux chimiques et électriques pour communiquer. →Le signal électrique se propage le long d’un neurone jusqu’à atteindre sa terminaison où il est transformé en signal chimique sécrété par la ₵ (=facteur neurocrine): ♣ Si le f. neurocrine diffuse du neurone vers une autre ₵ cible via un espave extracellulair étroit → il s’agit d’un neurotransmetteur. Click to add title in here

10 ♣ Si la molé neurocrine diffuse dans le sang, pr être distribué
dans le corps → il s’agit d’une neurohormone. N.B: Les cytokines st des molé synthétisées et sécrétées par les ₵ nuclées de l’organisme en réponse à des stimuli: ♣ Au cours du dvpt et la #ciation agissent comme des facteurs paracrines et autocrines. ♣ Au cours du stress et de l’inflammation certains cytokines pourraient être transportés par le sang pour agir sur des ₵ éloignées de l’organisme. La # entre les cytokines et les hnes réside ds le fait qu’elles Agissent sur un spectre plus large de ₵ et ne st pas produites par des glandes spécifiques et st synthétisés à la demande.

11 2-LES VOIES DE LA SIGNALISATION
Les #tes voies de la signalisation partagent les caractéristiques suivantes: (1) La molé de signalisation est un ligand ou 1ier messager qui se lie à un R en apportant ainsi l’information à sa ₵ cible. (2) La liaison de ligand à son R active ce dernier. (3) En réponse, le R active une ou plusieurs molé de signalisation intra₵re . (4) La dernière molé. de signalisation de la voie induit la synthèse des protéines cibles ou modifie les protéines cibles existantes pr induire une réponse biologique.

12 2.1-Les R protéiques st localisés sur la m.p ou ds la ₵ :
-Les R de la ₵ peuvent être localisées: ♣ Au niveau de la m.p ♣ Dans le cytoplasme ♣ Dans le noyau de la ₵. -Les signaux chimiques peuvent être: lipophiles ou lipophobes ♣ Les molé lipophiles diffusent au travers de la m.p de la ₵ cible et se lient aux R cytosoliques ou nucléaires. ♣ Les molé de signalisation lipophobes se lient aux R situés au niveau de la m.p.

13 -Les R. membranaires: Les R membranaires peuvent être classés en 4 catégories: →Récepteurs canaux; →Récepteurs à activité enzymatique; →Récepteurs couplés aux protéines G; →Les intégrines. La transmission de l’information à travers la m.p via le R s’appele transduction de signal.

14 2.2-La transduction du signal:
Définition: La transduction du signal est le processus par lequel une molé de signalisation extra₵re (1ier messager) active un R membranaire qui, en réponse, va modifier les molécules intra ₵re (2nd messager) pr induire une réponse biologique. Un transducteur: un système qui va convertir une forme de signal en une autre forme #. Mx extra₵re M. plasmique Mx intra₵re

15 Transduction + amplification
Molé de signalisation Molécules de signalisation Protéines cibles Réponse cellulaire Récepteur Signal externe Transduction + amplification Réponse Onde radio Radio Onde sonores

16 N.B: - Dans la ₵, l’amplification du signal commence lorsque le ligand se lie à son R et et que le cplx ligand-R active une enzym d’ampli capable d’activer plusieurs autres molécules. →L’amplification permet à une petite quantité de ligand d’induire de grands effets. - Le modèle de base de la voie de transduction du signal peut être divisé selon les événements orésentés ds la fig. uivante :

17 Transduction du signal par les prot
+ enzymes d’amplification Molécules de 2nd messager Modifient Protéines kinases ↑ [Ca2+] intra₵re Protéines phosphorylées Protéines liant le Ca2+ RÉPONSE BIOLOGIQUE

18 Produit final de la cascade
N.B: Les # étapes d’une voie de transducƟ du signal forment une cascade qui consiste en activation séquentielle de facteurs molé. Stimulus initial ? A inactive A active B inactive B active C inactive C active Substrat Produit final de la cascade

19 2.3-Les # types de R membranaires: Protéines membranaires
R à acti enzymatique RCPG Intégrines R canaux Possédent 2 domaines -Dom R du côté ext₵ -Dam à activ enz du côté cytop →La liason du L à Son R active l’enz (Tyr kinase de guanyly cyclase) /:R de l’ins, de cytok (figure) -Les L des RCPG: H, fac de cce, des molé d’olfacƟ Des pigt visuels et neurot -Gde fami de prot dotées de 7 DTM dt la ptie cyto est liée à 1 molé : Prot G. Le syst RCPG: -un R à 7 DTM -une protéine G -enzyme d’amplification Se lient aux prot de la MEC ou à des ligands (Ac ou molé => ds la coagulaƟ) du côté ext₵ et aux cytosque du côté int₵ →La liason du L aux intérg ative des enz int₵ ou à des Δ du cytotosquelette. Induisent les répons ₵re les + rapides. Se rencontent ds les tissus excitables →La liason du L à son R induit 1 modulaƟ modifiant la perméa de la ₵ à 1 ion. /:R de l’acétyl- choline ds le muscle Protéines intégrées SSSS Syst. Adényl cyclase AMPc (figure) -L’adénylcyclaes convertit l’ATP en 1 2nd mess l’AMPc AMPc→active PKA→ Phosphoryle des prot int₵ Faisant partie d’une cascade De signalisation. Syst. PLC–dérivés lipidiques (figure) -Enz d’amplificaƟ=phospholipase C qui convertit le phosphatidyl inositol biP en deux 2nd messagers: -DAG→PKC (ancrée à m.p)→des prot cytosol qui continuent la casca de signalisaƟ. -L’inositol triP: molé hydrophile + des canaux calciq ds le RE: ↑[Ca2+]

20 Les R. intracellulaires:
Logent soit dans: ♣ Le cytoplasme ♣ Le noyau des ₵ cibles. Bq de molé de communicaƟ y parviennent par ce qu’elles liposol ou suffisament petites pr glisser entre les Plipides memres: ♣ Hnes stéroïdes ♣ Hnes thyroïdiennes ♣ Petites molé: NO. /:La testostérone, hne stéroïde, est sécrétée par les ₵ interstitielles des testicules et elle est acheminée par le sang dans l’organisme. Ds le cytoplasme des ₵ cibles, la testostérone se lie à un R Spécifique et l’active selon le mécanisme suivant.

21 3-LES NOUVEAUX FACTEURS DE SIGNALISATION
Il s’agit de facteurs dt les signaux contrôles n’ont été élucidés que récement: ♣ Ion Ca2+ ♣ Molécules gazeuses. ♣ Dérivés lipidiques

22 Le Ca2+ parvient au cytosol:
3.1-Le signal Ca2+: Le Ca2+ parvient au cytosol: ♣ Par l’intermidiaire des canaux membranaires: voltage et ligand dépendant ou mécano-régulés. ♣ Il peut également être libéré de compartiments intra₵, tel que le RE, sous l’acƟ de 2nd messagers comme l’IP3 . Les # types d’événements dépendants de Ca2+ qui se déoulent ds la ₵: (1) Le Ca2+ se lie à la calmoduline, prot retrouvée ds ttes les ₵, et modifie l’activ des enz ou celles des transporteurs ou encore la régulaƟ des canaux ioniques. (2) Le Ca2+ se lie à d’autres prot régulatrices et modifient le mvt des prot contractiles ou des cytosquelette telles que les μtubules. /: La liaison de Ca2+ à la troponine induit la contracƟ muscu.

23 (3) Le de Ca2+ à des prot régulatrices pr induire l’exocytose des
vésicules de sécrétion. (4) Le Ca2+ se lie à des canaux ioniques pr modifier lr réglaƟ /: canal K+ activé par le de Ca2+ ds les ₵ nerveuses. (5) L’entrée du de Ca2+ ds l’œuf fécondé induit le dvpt de l’embryon.

24 3.2-Le gazs: facteurs de signalisaƟ éphémères
Deux facteurs: ♣ Monoxyde d’azote: NO ♣ Monoxyde de carbone: CO. Monoxyde d’azote: Gaz soluble agit comme signal para/autocrine. Ds les tissus, le NO est synthétisé sous l’action de la NO synthase (NOS) qui agit sur l’arginine: →Le NO produit diffuse ds les ₵ cibles où il se lie à un R qui active une guanylyl cyclase et permet la producƟ d’un 2nd messager: GMPc.

25 →Le NO agit comme neurotransmetteur et neuromodulateur ds
le cerveau. →Ds les vaisseaux sanguins, le NO produit par les ₵ endothéliales diffuse ds les CML adjacentes et provoque une vasorelaxaƟ. Le monoxyde de carbone: Agit également comme facteur de signalisaƟ ds certaines ₵ (muscle lisse et tissu nerveux) Comme le NO, il agit par la voie de la GMPc, mais pourrait avoir Des effets indépendament de cette voie.

26 3.3-Fcateurs de signalisaƟ lipidiques:
La recherche sur les R orpholins a permis de mettre en évidence l’importance de fac de sigƟ lipidique: les écosanoïdes. ♣ Signaux paracrines jouant un rôle important ds de nbreux processus physiologiques. ♣ Dérivent de l’acide arachidonique (C 20) selon le processus illustré par la figure suivante. →L’a. arachidonique est produit à partir de phospholipides memre sous l’acƟ de la PLA2 (figure). L’a. Arachid peurrait agir en 2nd messager, modifiant l’acti des enz intra₵ ou des canaux ioniques. →L’a . Arachidonique peut être converti en une ou +eurs classes d’écosaoïdes paracrines (figure).

27 Les molé liposolubles provenant de l’a. arachidonique sortent de
la ₵ pr agir sur des ₵ voisines, il peuvent être divisées en 2 gpes: ♣ Les leucotriènes: produites sous l’acƟ de la lipooxygènse sur l’a. arachi. et sécrétés par certains types de globules blancs. Ils jouent un rôle imporatant ds certaines Rx allériques (l’asthme & anaphylaxie). ♣ Les prostanoïdes: proviennent de l’activ de la cyclooxygénase (COX) sur l’a. arachi; comprennent les prostaglandines et les thromboxanes →agissent sur les CML de nbreux organes, les plaquettes, les reins et les os. N.B: Les anti-inflammatoires non stéroïdiennes (AINS), tels l’aspirine et l’ibuprofène, previennent l’inflammaƟ en inhibant les COX et en diminuant la synthèse des PGD.

28 4-MODULATION DES VOIES DE SIGNALISATION
4.1-Récepteurs et notions de saturaƟ, spécificité et compétiƟ: Spécificté et compétiƟ: -Des molé ac des stres similaires peuvent ê capables de se lier au même R. /: le neurotransmetteur noradrénaline (ou norépinéphrine) et l’hne adrénaline se lient aux R adrénergiques (2 isoformes: α et β). →La capacité de ces R de lier ces 2 molé, et aucun autre, démontre la spécificité de ces R. N.B: Une molé de sigƟ peut avoir # effets ds # tissus. /: L’adrénaline entraîne la vasodélataƟ des vaisseaux sanguins ds le muscle sq en se liant aux R de type β. En revanche, cette même molé induit une vasoconstricƟ des vaisseaux de l’intestin en se liant aux R adrénergiques de type α.

29 4.2-ModulaƟ des signaux ds la ₵:
La régulation positive et la régulation négative permettent aux ₵ de moduler les réponses. 1 Les ₵ doivent ê capables de mettre un terme aux voies de signalisations activées. 2 Les protéines de transducƟ du signal st la cible des dérégulaƟs observées observées au cours de pathologies. N.B

30 5-VOIES DE CONTROL -L’homéostasie est un processus continue qui utilise des syst de contrôle des fx clés. -Ds sa forme la plus simple, un syst de contrôle est composé de trois éléments: Un signal entrant Un contrôleur Un signal sortant. 5.1-Postulats de Canon: -W. Canon, a décrit ds les années 1920, les propriétés des syst de contrôle homéostasique. Il a pu émettre les quatres postulats suivants: 1. Le syst. nerveux joue un rôle ds le maintien du “bon fonctiont” de l’environnement interne. /: le S.N contrôle le volume sanguin, la PA, la T°...

31 2. Quelques syst. de l’organisme st sous contrôle tonique, c.à.d
exercé en continue. Le contrôle tonique décrit un syst de réponse modulable (↓ou↑) /: le contrôle de diamètre des vaisseaux sanguins (figure). 3. Quelques syst de l’organisme st sous contrôle antagoniste, i.e la stabilité d’une Δ est assurée par la psce de facteurs antagonistes. /: l’insuline et le glucagon, 2 hnes antagonistes qui interviennent ds la régulaƟ de la glycémie. 4. Un signal chimique peut avoir # effets sur # tissus. Ainsi, des éléments antagonistes ds une partie de l’organisme peuvent ê coopératifs ds une autre partie. /: action de l’adrénaline sur les vaisseaux sanguins.

32 5.2-Contrôle local /à distance:
Les signaux paracrines et autocrines st résponsables des syst de contrôle les plus simples. →Ds le contrôle local, une ₵ ou un tissu detécte un changt ds son ~ement et répond localement. /:le cas d’une baisse localisée de la [O2] (figure). 5.2.1-Contrôle reflexe: -Le terme reflexe sera utilisé pr les voies sur de longues distances qui utilisent: le syst nerveux, le syst endocrinien ou les deux. -Une voie de contrôle reflexe (figure) peut ê divisée en 2 parties: ♣Une boucle de réponse ♣Une boucle de de rétrocontrôle.

33 -La boucle de réponse possède trois éléments principaux:
♣Un signal entrant: stimilus → senseur (ou R) →voie afférente ♣Intégration du signal: centre d’intégration ♣Un signal sortant: voie efférente → cible (ou effecteur)→réponse 1.Le stimulus: →Perturbation ou un changt qui active la ve de réponse . /: changt de T°, de la [O2], PA... 2.Le récepteur: →La 1ière étape d’1 boucle de réponse est l’activaƟ d’1 senseur ou R par le stimulus. N.B: la significaƟ du mot R est # (figure). Les R sensoriels d’1 reflex nerveux ne st pas des R protéiques, mais plutôt des ₵ spécialisées ou des gpes de ₵ qui vont répondre aux modificaƟ de l’~t qui les entourent. /: yeux, oreilles, nez, peau...

34 3.La voie afférente #re selon le type de reflexe →Ds les reflexes nerveux, la voie afférente est représentée par les signaux chimiques et électriques portés par la ₵ nerveuse. →Ds 1 reflexe endocrinien, il n’y a pas de ve afférente car le stimilus parvient directt ds la ₵ qui sert à la fois de R et de centre d’intégration. 4.Le centre d’intégraƟ: Intégre l’info provenant d’1 stimulus, la compare au pt de repère et initie 1 réponse (si necessaire) -Ds le cas de rflx endo: il est représenté par 1 ₵ endocrine -Ds les rflx nerveux: le CI se trouve ds le syst nerveux composé du cerveu et de la moèlle épinière.

35 5.La voie efférente: -Ds le SN , il est tjr représentée par des signaux électriques et chimiques transmis par un neurone efférent. →Comme la nature du message élect est tjr la même et comme il Ǝte peu de neurotansmetteurs # , ce qui permet de distinguer le signal est le chemin anatomique au travers duqel il passe. -Ds le SE, il est représenté par un signale chimiq: hne. →Ds ce cas, le chemin anatomique suivi est tjr la même puisque ttes les hnes passent par le sang pr atteindre lr cible. 6.L’effecteur: Les effecteurs st les ₵ ou les tissus qui effectuent la répse. /: muscle, glande... 7.La réponse: Il Ǝte deux niveaus de réponse: ♣Réponse cellulaire: qui a lieu ds la ₵ cible;

36 ♣Réponse systémique: plus générale, décrit ce que les événements
₵res spéci entraînent sur un tissu ou l’organisme ds son entier. /: lorsque l’adrénaline se lie aux R β adrénérgiques de la paroi de certains vaisseaux sanguins: →la rpse ₵re est la relaxaƟ des CML. →la rpse systémique à cette relaxaƟ est l’↑du flux sanguin ds le vaisseau. N.B: ♣ IllustraƟ du concept “boucle de réponse” via des exp non biologique: Une analogie non bio. simple à 1 ve de reflx homéostasique est 1 aquarium dt le chauffage est programé pr maintenir la T° de l’eau à 30°C ds 1 pièce dt la T° est de 25°C (voir figure). Pr un syst plus complexe → figure.

37 N.B: ♣Ds l’exp de l’aquarium: si T°eau < 30 °C→le CI allume le chauffag ce qui induirait 1 ↑ de la T° qui lorsqu’elle devient> 30 le CI éteint le sys de chauffage. →Une voie ds laquelle la réponse s’oppose au signal ou l’élimine s’appele un rétrocontrôle négatif . →Tous les réflexes homéostatiques st contrôlés par des rétrocontrô négatives pr que la Δ régulée reste ds 1 gamme normale. →Les boucles de rétrocontrôle négative permettent de retrouver un état normal mais pas de prévenir les perturbations initiales. ♣Quelques ves rflx ne st pas homéostasiques. →Ds 1 boucle de rétrocontrôle (feedback) positif , la réponse renforce le stimulus au lieu de le diminuer ou de l’éliminer. Ce type de rétroconrôle nécessite 1 intervenƟ ou 1 évént externe pr arrêter le réponse. /: EjecƟ du lait durant l’allaitement (figure).

38 5.3-Variabilité des systèmes de contrôle:
Les voies de contrôle réflexes physiologiques st médiées: →soit par le système nerveux; →soit par le système endocinien →soit par 1 combinaison des deux (figure). Avec tant de chevauchement entre les voies contrôlées par les syst nerveux et endocrinien, il faudrait considérer ces syst cimme fonctinnant en synergie plutôt que comme deux systèmes distincts. Il exsiste néanmoins cinq # majeurs entre les deux systèmes. Reflexes simples Reflexes cplxes

39 Refx nerveux Relx endocrinien ♣Chaque Nne atteint 1 ₵ cible unique ou 1 nbre limité de ₵ cibles adjacentes. ♣Les sign électriques passent à travers les Nnes, ensuite les neurotransmitteurs Chimiques transmettent le sign de ₵ à ₵. Ds qques cas, la communicaƟ ₵re s’eff ectue par l’intermidiaire des jcƟ Communicantes. ♣Vitesse : très rapide ♣Habituellt très bève. Les répses qui durent plus longtemps st médiées par des neuromodulateurs. ♣Chaque signal est identique en puissance. L’intensité du stimulus est corrélé à ↑ de la frqce du signal. ♣La plupart des ₵ de l’orgsme st en ac 1 hne . La rpse dépend des ₵ qui Possédent le R de l’hne. ♣ Les signaux chimiques st sécrétés ds la circulation sanguine pour une distribuƟ à l’ensemble de l’orgsme. ♣La distribuƟ du sig et la mise en place de l’act st + lentes que pr les rpses nerveuses. ♣ La durée de l’acƟ est Habituellt plus longue que pour les rponses nerveuses. ♣L’intensité du stimulus est corrélée à la quantité de l’hne sécrétée.

40 Merci de votre attention