La communication intercellulaire par des signaux chimiques (signalisation cellulaire) Différents types de communications intercellulaires Médiateurs chimiques Récepteurs membranaires

Médiateur chimique (molécule signal) Récepteur membranaire Généralités La communication intercellulaire est l’une des caractéristiques des organismes pluricellulaires, assurée par des molécules chimiques (molécule signal) émises par une cellule sécrétrice (émettrice) et reconnues par une cellule cible (dite réceptrice). Cellule sécrétrice Cellule cible Médiateur chimique (molécule signal) Récepteur membranaire

Cellule cible (réceptrice) La communication intercellulaire est indispensable à la vie : Coordination des cellules et des tissus pour les différentes fonctions vitales. De très nombreuses pathologies sont liées à des altérations des mécanismes de communication : Cancer, maladies neurologiques ou neurosensorielles, maladies endocriniennes, troubles du rythme cardiaque… Réponse cellulaire Médiateur chimique Cellule cible (réceptrice) Cellule sécrétrice Régulation des voies métaboliques Régulation de l’expression génique Modification de cytosquelette Modifications au niveau de la membrane

Les types de communications Il existe 4 grandes stratégies de communications intercellulaires 1. Communication Endocrine La cellule émettrice est une cellule endocrine qui agit à distance sur la cellule réceptrice par des médiateurs chimiques (hormones). La molécule signal (hormone) est libérée dans la circulation sanguine générale. Ce mode de communication est lent, en raison du délai nécessaire pour que l’hormone atteigne ça cible. Ce mode entraine la dispersion du signal dans l’organisme

Cellule sécrétrice Cellules cibles Médiateur local 2. Communication paracrine: Sécrétion des médiateurs chimiques dans le milieu extracellulaire. Action Sur une cellule cible au voisinage de la cellule émettrice (médiateur local). Exemple de médiateurs :VEGF : facteur de croissance endothélial , cytokines. Cellule sécrétrice Cellules cibles Médiateur local

3. Communication autocrine: La cellule sécrète un signal qui agit sur l’un de ses propres récepteurs. Médiateur local via le milieu extracellulaire. Exemple de médiateurs :EGF: Facteurs de croissance épidermique, Cytokines.

4. Communication synaptique chimique (neurocrine): Le médiateur chimique est un neurotransmetteur. Le médiateur chimique est libéré par l’élément pré-synaptique et agit seulement sur l’élément post-synaptique d’une jonction spécialisée.

Les médiateurs chimiques (molécules informatives) La communication intercellulaire fait intervenir 3 principaux types de signaux: 1.Des molécules informatives hydrosolubles 2. Des molécules informatives liposolubles 3. Des radicaux libres gazeux (gaz)

1. Les molécules informatives hydrosolubles

Hormones stéroïdes et l’hormone thyroïdienne 2. Les molécules informatives liposolubles Hormones stéroïdes et l’hormone thyroïdienne Diffusion simple

Cellule endothéliale NO Cellule musculaire lisse Monoxyde d’azote 3. Les radicaux libres gazeux Cellule endothéliale NO NO Cellule musculaire lisse Concentration de Ca++ Relaxation

Action du Monoxyde d’azote

Les récepteurs membranaires Les récepteurs membranaires sont des protéines transmembranaires à 3 grands domaines: Extracellulaire: hydrophiles (glycosylé), site de reconnaissance et fixation spécifique du ligand. Transmembranaire: séquences hydrophobes. 3. Intracellulaire: Domaine fonctionnel (transduction du signal). On distingue 3 grands types de récepteurs membranaires: Récepteurs couplés aux protéines G Récepteurs enzymes Récepteurs canaux ioniques.

I. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG)

(enzymes , canaux ioniques) Effecteur primaire (enzymes , canaux ioniques) Seconds messagers

Diversité des stimuli capables d’activer les RCPG Diversité des stimuli capables d’activer les RCPG. Les RCPG sont capables de reconnaitre des ligands extrêmement variés (photons, ions, molécules odorantes, peptides, lipides, protéines…).

Protéines kinases AMPc Dépendantes Exemple 1 : Voie adénylate cyclase-AMPcyclique. Adénylate cyclase ATP AMPc (2nd messager) Réponses cellulaires Protéines kinases AMPc Dépendantes

Second messager, amplification 2. Les récepteurs enzymes (à activité enzymatique) premier messager Second messager, amplification

Exemple 2 : Voie de signalisation par la phospholipase C Second messager Acétylcholine Cascade de phosphorylation Réponses cellulaires Second messager

2. Les récepteurs à activité enzymatique (récepteurs enzymes) Ils possèdent un seul domaine transmembranaire, un domaine extracellulaire glycosylé et un domaine intracellulaire à activité enzymatique (ou associé à une enzyme) Existe 4 grandes classes de récepteurs enzymes: a) les récepteurs à activité kinase (Tyrosine, sérine/thréonine) b) les récepteurs à activité phosphatase (Tyrosine, sérine/thréonine). c) Les récepteurs couplés aux kinases(Tyrosine, histidine) c) les guanylates cyclases transmembranaires (synthèse de GMPc).

les récepteurs à activité tyrosine kinase (EGF : Epidermal growth factor. PDGF : Platelet Derived GF. NGF : Nerve GF. IGF-1 : Insulin-like GF1).

Facteurs de croissance Dimerisation Autophosphorylation

Récepteur de l’insuline Tyrosine kinase activéé autophosphorylation Tyrosine kinase activéé

Cascade de phosphorylation Cascade de phosphorylation Réponses cellulaires Réponses cellulaires

Récepteur à activité guanylate cyclase Réponses cellulaires: Ouverture de canaux ioniques Activation d’enzymes cytosoliques Et autres……. Second messager

3. Les récepteurs canaux ioniques ligands -dépendants Se sont des canaux ioniques ligand –dépendant, qui constituent une superfamille de récepteurs multimériques, dont chaque monomère possède 4 domaines transmembranaires (exemples: A.Choline, sérotonine, GABA….)

Récepteur nicotinique musculaire de l’Acétylcholine