La Signalisation intracellulaire. Comment les cellules communiquent-elles ? Cellule sécrétrice Cellule cible Molécule de signalisationRécepteur Cellule

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    03-Apr-2015

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<ul><li> Page 1 </li> <li> La Signalisation intracellulaire </li> <li> Page 2 </li> <li> Comment les cellules communiquent-elles ? Cellule scrtrice Cellule cible Molcule de signalisationRcepteur Cellule scrtriceCellule cible Molcule de signalisationRcepteur </li> <li> Page 3 </li> <li> Les diffrents types de rcepteurs Les rcepteurs membranaires Rcepteur membranaire de surface Molcule de signalisation hydrophile Les rcepteurs intracellulaires Protines de transport Molcule de signalisation hydrophobe Rcepteur intracellulaire </li> <li> Page 4 </li> <li> Les diffrents formes de communications des molcules de signalisation scrtes La communication paracrine La communication synaptique </li> <li> Page 5 </li> <li> Les diffrents formes de communications des molcules de signalisation scrtes La communication endocrine La communication autocrine </li> <li> Page 6 </li> <li> Comment la cellule rpond elle ces signaux ? Signaux extracellulaires Diffrenciation Apoptose Prolifration </li> <li> Page 7 </li> <li> Les diffrents types de rcepteurs membranaires Les rcepteurs ionotropiques Canal ionique enzyme protine G Enzyme active Les rcepteurs couples aux protines G Les rcepteurs avec une activit enzymatique Domaine catalytique inactif Domaine catalytique actif </li> <li> Page 8 </li> <li> Les rcepteurs activit enzymatique intrinsque Diffrentes activits enzymatiques intrinsques ont t mise en vidence : Activit tyrosine kinase (PTK) Ex : le rcepteur au PDGF, lEGF ou les rcepteurs aux cytokines Activit srine/thronine kinase Ex : le rcepteur au TGF Activit tyrosine phosphatase (PTPase) Ex : CD45 Activit guanylate cyclase Ex : Rcepteur lANF (Atrial Natriuretic factor) </li> <li> Page 9 </li> <li> Quelles sont les tapes de la signalisation ? Facteur de transcription Protines du cytoplasme Modification de lexpression des gnes Modification du mtabolisme, de la structure cellulaire Molcule de signalisation extracellulaire Rcepteur membranaire Protines de signalisation intracellulaires Protines cibles </li> <li> Page 10 </li> <li> G2 M G1 S G2 M G1 S G2 M G1 S Rponse de la cellule et cycle cellulaire Mitognes Agent de diffrenciation Signaux de mort Prolifration DiffrenciationApoptose </li> <li> Page 11 </li> <li> Les rcepteurs activit tyrosine kinase </li> <li> Page 12 </li> <li> Famille des Rcepteurs activit Tyrosine Kinase (RTK) D aprs P Blume-Jensen and T Hunter, Nature 2001: 411, 355 </li> <li> Page 13 </li> <li> Les ligands des RTK Epidermal Growth factor (EGF) Rcepteur lEGF (EGFR) Stimule la prolifration de nombreux types cellulaires Insulin Growth factor (IGF 1 et 2) Rcepteur lIGF1 (IGF1 R) Stimule la croissance cellulaire et la survie Nerve Growth factor (NGF) Rcepteur au NGF (NGFR) Stimule la croissance cellulaire et la survie de nombreux neurones Platelet-derived Growth factor (PDGF) Rcepteur au PDGF (PDGFR) Stimule la croissance, la survie et la prolifration de nombreux types cellulaires Macrophage-colony stimulating factor (M-CSF) Rcepteur au M-CSF (M-CSFR) Stimule la prolifration des monocytes/macrophages et la diffrenciation Fibroblast Growth factor (FGF) Rcepteur au FGF (FGFR) Stimule la prolifration de nombreux types cellulaires et inhibe la diffrenciation de certains prcurseurs cellulaires </li> <li> Page 14 </li> <li> La dimrisation du rcepteur RTK PDGF Dimrisation du rcepteur La fixation du ligand induit une dimrisation (ou oligomrisation du rcepteur) </li> <li> Page 15 </li> <li> Lactivation du rcepteur RTK PDGF P P P Dimrisation du rcepteur Activation de lactivit kinase Autophosphorylation du rcepteur La dimrisation du rcepteur induit lactivation de lactivit tyrosine kinase du rcepteur et ainsi son autophosphorylation </li> <li> Page 16 </li> <li> Signalisation intracellulaire et phosphorylation Activateur non phosphoryl (non actif) Activateur phosphoryl (actif) KINASE (ajout dun groupement phosphate) PHOSPATASE (limination dun groupement phosphate) La transduction intracellulaire du signal se fait par un mcanisme de phosphorylations intracellulaires </li> <li> Page 17 </li> <li> Signalisation intracellulaire et phosphorylation Rcepteur phosphoryl et actif Activation de protines kinases intracellulaires Cascades de phosphorylations intracellulaires </li> <li> Page 18 </li> <li> Domaines de reconnaissance des rsidus tyrosines phosphoryles PP P Phosphorylation de tyrosines du domaine porteur de lactivit kinase Contrle de lactivit kinase du rcepteur Phosphorylation de tyrosines dans des zones non catalytiques Sites de liaison des domaines SH2 (Sarc homology 2) ou PTB (phosphotyrosine binding) prsents au sein de nombreuses protines </li> <li> Page 19 </li> <li> Interaction tyrosine phosphoryle / domaine SH2 Jaune : rcepteur avec la tyrosine phosphoryle (groupement phosphate en rouge) Blanc: domaine SH2 Le phosphate est charg ngativement. Il vient sinsrer dans la poche positive du domaine SH2 </li> <li> Page 20 </li> <li> Activation des voies de signalisation PP P PP P Recrutement de mdiateur la membrane via une interaction domaine SH2/tyrosine phosphoryle Induction de la cascade dactivation intracellulaire </li> <li> Page 21 </li> <li> Les grandes voies de signalisation induites PDGF P P P Voie des MAP kinases (mitogen- activated protein kinase) Voie de la PI3 kinase/Akt Activation des facteurs de transcription et expression des gnes Prolifration </li> <li> Page 22 </li> <li> La voie de la PI3-kinase/Akt La protine PI3-kinase (phosphatidylinositol 3-kinase) est constitu de deux sous-units : une sous-unit rgulatrice, p85: elle contient deux domaines SH2 une sous-unit catalytique p110 PDGF P P P p85 p110 PI3K La PI3kinase est recrute au niveau du rcepteur via les domaines SH2 qui constituent sa sous unit rgulatrice </li> <li> Page 23 </li> <li> Lactivation de la PI3-kinase Lassociation de la PI3- kinase aux tyrosines phosphoryles du rcepteur induit une modification conformationnelle de la protine Activation de la sous- unit catalytique de la PI3-kinase </li> <li> Page 24 </li> <li> La PI3-kinase phosphoryle les lipides membranaires Les lipides membranaires ainsi phosphoryls jouent le rle de 2nd messagers </li> <li> Page 25 </li> <li> Lactivation de la protine Akt (protein kinase B ou PKB) Les lipides membranaires phosphoryles servent de point dancrage deux protines kinase: les phosphoinositide- dependent kinase, la PDK1 et Akt </li> <li> Page 26 </li> <li> Lactivation de la protine Akt (PKB) Linteraction se fait via des domaines particuliers appels domaines PH (domaine Pleckstrin homologie) Linteraction de Akt avec les lipides permet un changement de conformation. Akt peut alors tre phosphoryl et donc activ par PDK1 </li> <li> Page 27 </li> <li> Akt induit la prolifration Akt va induire la prolifration cellulaire de diffrentes faons: il induit lactivation du cycle cellulaire il active des facteurs de transcription qui vont permettent lexpression de gnes impliqus dans la prolifration il bloque lapoptose </li> <li> Page 28 </li> <li> Akt bloque la dgradation de la cycline D GSK3 P Actif Inactif Akt Cycline D P Ubiquitination et dgradation de la protine Akt inhibe la phosphorylation de la cycline D en inhibant la kinase GSK3 (Glycogen synthase kinase). Il bloque ainsi la dgradation de la cycline D </li> <li> Page 29 </li> <li> Akt active le facteur de transcription NF- B NF- B I- B I- B est un inhibiteur du facteur de transcription NF- B Le facteur de transcription reste dans le cytoplasme Akt Phosphorylation de I- B Dgradation de I- B Libration de NF- B NF- B migre dans le noyau et induit lactivation des gnes </li> <li> Page 30 </li> <li> Rtrocontrle de la voie PI3-Kinase/Akt PI(4,5)P2PI(3,4,5)P3 Akt PTEN PTEN (Phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10) dphosphoryle les lipides membranaires Dcrochage de Akt de la membrane plasmique Inactivation de Akt et arrt du signal </li> <li> Page 31 </li> <li> La voie PI3-kinase/Akt et cancers Dans des conditions normales : </li> <li> Page 32 </li> <li> La voie PI3-kinase/Akt et cancers Dans les gliomes (tumeurs crbrales), PTEN est inactiv PTEN est un gne suppresseur de tumeur </li> <li> Page 33 </li> <li> PDGF P P P Voie des MAP kinases Voie de la PI3 kinase/Akt Prolifration Rsum Augmente la quantit de cycline D Active le facteur NF- B </li> <li> Page 34 </li> <li> La voie des MAPK (Mitogen Activated protein kinase) Chez les Mammifres, la voie des MAPK se divisent en 4 sous-familles: la voie Erk1/2 (extracellular signal-regulated kinase) la voie Jnk (Jun kinase) la voie p38 la voie Erk5 Lactivation de ces diffrentes voies dpend du type cellulaire et du signal extracellulaire impliqu </li> <li> Page 35 </li> <li> La cascade dactivation des MAPK Les MAPK sont actives par une cascade de protines kinases Stimulus Activateur MKKK MKK MAPK Substrat Ras Raf MKK1 Erk1/2 Rac MEKK1 MKK4 Jnk Facteur de croissance Elk1c-jun </li> <li> Page 36 </li> <li> La voie Erk1/2 PDGF P P P p110 PI3K Pp85 Grb2 sos Domaine SH2 Interaction avec les Ptyr du rcepteur Domaine SH3 Interaction avec la rgion riche en proline de Sos Grb2 est un adaptateur qui permet le recrutement la protine Sos la membrane au niveau du rcepteur </li> <li> Page 37 </li> <li> Activation de Ras par Sos PDGF P P P P Grb2 sos ras GDP GTP Inactif Actif Sos est un facteur dchange de nuclotides guanine (GEF) qui permet lactivation de ras </li> <li> Page 38 </li> <li> Activation de Raf par Ras Inactif actif Lassociation de ras avec Raf modifie linteraction entre Raf et les protines 14-3-3 du cytoplasme Raf adopte une conformation active </li> <li> Page 39 </li> <li> Ras Rho Rab Arf Ran H-Ras N-Ras K-Ras TC21 Rap1 Rap2 R-Ras RalA RalB RhoA RhoB RhoC RhoG RhoE CDC42 Rac1 Rac2 Rab 1-N Arf 1-6 Ran La Famille des Protines GTPases Ras. Ras est le Membre Fondateur dune Famille de plus de 70 GTPases. Trs conserve: les 164 acides amins du ras humain et poulet ne diffrent qu deux positions. La Conservation Tmoigne de Fonctions Essentielles la Cellule. Prolifration Diffrenciation Cytosquelette Migration Transport Nuclaire </li> <li> Page 40 </li> <li> Activation de Erk1/2 Raf =&gt; MKK1 (Map kinase kinase) Mise en place dun cascade de phosphorylation par des protines srine/thronine kinases Raf actif P P MKK1 actif inactif Erk1/2 Migration dans le noyau de la cellule </li> <li> Page 41 </li> <li> Erk1/2 induit lexpression de c-fos P Erk1/2 noyau P Erk1/2 Elk1 Facteur de transcription inactif Elk1 P actif Gne c-fos Elk1 P ++ Expression de c-fos </li> <li> Page 42 </li> <li> La voie des Jnk Ras Raf MKK1 Erk1/2 Rac MEKK1 MKK4 Jnk Facteur de croissance Elk1c-jun Rac comme Ras est une petite GTPase Rac GDP GTP Inactif Actif </li> <li> Page 43 </li> <li> La voie des Jnk c-Jun N-terminal kinases MEKK1 actif P P MKK4 actif inactif Jnk Migration dans le noyau de la cellule MEKK1 Inactif Rac </li> <li> Page 44 </li> <li> Comment se fait lactivation de Rac ? Rac GDP GTP actifInactif Vav, Sos Vav et Sos sont des GEF (Guanine nucleoside exchange factor) capable dactiver Rac </li> <li> Page 45 </li> <li> Comment se fait lactivation de ces GEF ? Il existe diffrentes voies dactivation Vav possde un domaine PH (domaine Pleckstrin homologie). Il peut ainsi tre activ par la PI3-K PIP3 Vav Domaine PH Activation de Vav La voie des MAPK et la voie de la PI3-K sont interdpendantes </li> <li> Page 46 </li> <li> Comment se fait lactivation de ces GEF ? La phosphorylation de Sos contrle les interactions avec ces partenaires protiques Grb2 sos Sos a une activit Ras-GEF activ Activation de Ras et de la voie Erk1/2 sos P Grb2 sos P E3b1 Eps8 Sos a une activit Rac-GEF activ Activation de Rac et de la voie Jnk </li> <li> Page 47 </li> <li> La voie de Jnk : rcapitulatif P P P Activation de la PI3-K Vav sassocie aux lipides phosphoryls Activation de Vav Activation de Rac Activation de la voie Erk1/2 Erk1/2 phosphoryle Sos et bloque son association avec Grb2 Sos sassocie E3b1 et Eps8 Activation de lactivit Rac-GEF de Sos Activation de la voie Jnk </li> <li> Page 48 </li> <li> Jnk phosphoryle le facteur de transcription c-jun Une fois activ, Jnk migre dans le noyau ou il induit la phosphorylation de c-jun sur deux rsidus srines </li> <li> Page 49 </li> <li> Les MAPKs stimulent le facteur de transcription AP1 (adaptor-related protein complex 1) Le facteur de transcription AP1: c-fos cytoplasme noyau P Jnk P P Erk1/2 P c-jun c-fos c-jun P Phosphorylation de c-jun c-fos Induction de lexpression Activation du facteur de transcription AP1 </li> <li> Page 50 </li> <li> AP1 active l expression du gne de la cycline D Gne cycline D - c-fos c-jun P Cycline D Activation du cycle cellulaire </li> <li> Page 51 </li> <li> PDGF P P P Voie de la PI3 kinase/Akt Prolifration Augmente la quantit de cycline D Active le facteur NF- B Rsum Active le facteur AP1 Induit lexpression de la cycline D Voie des MAPKs Active Jnk Phosphoryle c-jun Active Erk1/2 Induit c-fos </li> <li> Page 52 </li> <li> Voie des MAPKs et Cancer Dans de nombreux cancers, Ras prsentent une mutation ponctuelle, qui le rend constitutivement actif Ras mut et autoactif MAPK toujours actives Prolifration Ras est un ONCOGENE </li> <li> Page 53 </li> <li> Les rcepteurs aux cytokines Les rcepteurs aux cytokines nont pas dactivit kinase intrinsque, ils sont associes des protines kinases cytoplasmiques Les cytokines sont des petites protines qui contrle la rponse immunitaire. Elles peuvent induire diffrentes rponses biologiques: inflammation, prolifration ou encore diffrenciation Les tudes sur les voies de signalisation suite une stimulation par les rcepteurs aux cytokines ont permis de caractriser la voie Jak/STAT </li> <li> Page 54 </li> <li> L exemple de lIL-6 IL-6 Dimrisation du rcepteur et acivation des protines Jak Jak Les protines kinases Jak (Janus kinase) sont constitutivement associes aux rcepteurs Jak IL-6 Jak PP Dimrisation du rcepteur et acivation des protines Jak </li> <li> Page 55 </li> <li> L activation des facteurs STAT3 signal transducer and activator of transcription (STAT) IL-6 Jak PP Stat3 Domaine SH2 Les facteurs de transcription Stat3 sont recruts au niveau du promoteur via leur domaine SH2 IL-6 Jak PP Stat3 Les protines kinases Jak phosphorylent les facteurs Stat3 sur un rsidu tyrosine P </li> <li> Page 56 </li> <li> L activation des facteurs STAT3 IL-6 Jak PP Stat3 P noyau P P Stat3 Dimrisation des protines Stat3 P P Stat3 Translocation nuclaire </li> <li> Page 57 </li> <li> Les facteurs STAT3 activent lexpression des gnes Gne cible - ++ P P Stat3 Parmi les gnes cibles de Stat3 se trouvent de nombreux gnes impliqus dans la rgulation du cycle cellulaire </li> <li> Page 58 </li> <li> La voie Jak/Stat et Cancer Le facteur de transcription Stat3 est constituvement actif dans de nombreux cancers cDNA Stat3 cis Fibroblaste de souris Transfection Les cellules forment des colonies en milieu agar Les cellules induisent la formation de tumeurs dans des souris nude Les facteurs de transcription STAT3 sont impliqus dans le processus doncogense </li> <li> Page 59 </li> <li> Les rcepteurs activit enzymatique intrinsque Diffrentes activits enzymatiques intrinsques ont...</li></ul>

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