chapitre 11 La communication cellulaire 251
cellules encéphaliques des protéines adaptatrices qui maintiennent ensemble de manière permanente des réseaux de protéines de communication dans les synapses. Ce « câblage » des
protéines augmente la vitesse et la précision de la transmission de l’information entre les cellules parce que la vitesse de
l’interaction protéine-protéine n’est pas limitée par le temps
de diffusion. Outre ce rôle indirect dans l’activation des intermédiaires protéiques, les protéines adaptatrices elles-mêmes
peuvent activer plus directement certains des autres intermédiaires protéiques.
Lorsqu’on a découvert les voies de transduction, on croyait
qu’elles étaient linéaires et indépendantes. Maintenant que
l’on comprend mieux les mécanismes de communication cellulaire, on se rend compte que les choses ne sont pas aussi
simples. En fait, comme le montre la figure 11.18, certaines
protéines peuvent intervenir dans plus d’une voie, soit dans
différents types de cellules, soit dans la même cellule à des
moments précis ou dans des conditions particulières. Différentes voies peuvent donc converger : par exemple, une voie
ayant comme point de départ un récepteur couplé à une protéine G peut aboutir au même intermédiaire protéique qu’une
autre voie dont l’origine est un récepteur à activité tyrosine
kinase. Il arrive également que d’autres voies divergent ou
interagissent. Ces observations mettent en évidence le rôle
important des complexes protéiques permanents ou transitoires dans le fonctionnement de la cellule.
Le rôle crucial joué par les intermédiaires protéiques au
carrefour des voies de transduction est mis en évidence par
les problèmes résultant de leur carence ou de leur déficience.
Par exemple, la maladie héréditaire appelée syndrome de
Wiskott-Aldrich (ou WAS), qui se caractérise par l’absence
d’un intermédiaire protéique particulier, conduit à diverses
manifestations cliniques, comme des saignements anormaux,
de l’eczéma, une prédisposition aux infections et à la leucémie,
etc. On soupçonne que ces symptômes découlent principalement de l’absence de cet intermédiaire protéique dans les
cellules du système immunitaire. Dans les cellules normales,
la protéine WAS est située juste en dessous de la membrane
plasmique. Elle interagit avec les microfilaments du cytosquelette et avec plusieurs éléments des voies de transduction
qui transmettent l’activation à partir de la membrane (notamment les voies régulant la prolifération des cellules immunitaires). Cet intermédiaire protéique aux multiples fonctions
est donc au cœur d’un réseau complexe de voies de transduction qui régit le comportement des cellules immunitaires. En
son absence, le cytosquelette présente un défaut de structure,
et les voies de transduction sont altérées, ce qui explique les
symptômes de la maladie de Wiskott-Aldrich.
La cessation du signal
Pour simplifier la figure 11.18, nous n’avons pas indiqué les
mécanismes d’inactivation, même s’ils sont essentiels à la
communication. Mais rappelez-vous que, pour que les cellules
d’un organisme multicellulaire restent alertes et capables de
répondre à des signaux, chaque modification moléculaire qui
survient dans une voie de communication doit être brève.
Comme vous l’avez vu dans l’exemple du choléra, si un intermédiaire protéique reste bloqué dans un état – que celui-ci
soit actif ou inactif –, l’organisme peut en pâtir.
La capacité d’une cellule à recevoir de nouveaux signaux
dépend de la réversibilité des changements qu’ont entraînés
les signaux précédents. Ainsi, l’association des molécules de
signalisation et des récepteurs est réversible. Lorsque la concentration externe des molécules de signalisation diminue, moins
de récepteurs sont liés à tout moment, et les récepteurs qui
ne sont pas liés reviennent à leur forme inactive. La réponse
cellulaire ne se produit que lorsque la concentration des récepteurs portant des molécules de signalisation dépasse un certain seuil. Lorsque le nombre de récepteurs actifs tombe sous
ce seuil, la réponse cellulaire cesse. Puis, par différents moyens,
les intermédiaires protéiques reprennent leur forme inactive :
l’activité GTPase inhérente à la protéine G hydrolyse le GTP
lié ; l’enzyme phosphodiestérase transforme l’AMPc en AMP ;
les protéines phosphatases inactivent les protéines kinases
phosphorylées ainsi que d’autres protéines, et ainsi de suite.
Il s’ensuit que la cellule est rapidement prête à répondre à un
autre signal.
Dans cette section, nous avons exploré la complexité du
début et de la fin de la communication cellulaire dans une
seule voie de transduction, et nous avons vu que les voies de
transduction peuvent se croiser. Dans la prochaine section,
nous nous pencherons sur un réseau de voies particulièrement important dans la cellule.
retour sur le ConCept 11.4
1. Comment la réponse d’une cellule cible à une seule
molécule d’hormone peut-elle être amplifiée de telle
sorte qu’elle affecte un million d’autres molécules ?
2.
et sI ?
Supposons deux cellules dont les
protéines adaptatrices sont différentes. Expliquez
comment elles pourraient réagir différemment
à la même molécule de signalisation.
3. FaItes des lIens Relisez le passage sur les protéines
phosphatases (p. 244) et revoyez la figure 11.10.
Certaines maladies humaines sont associées au
dysfonctionnement des protéines phosphatases.
Comment de telles protéines influent-elles sur
les voies de communication ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
11.5
L’apoptose intègre de nombreuses voies
de communication
Être ou ne pas être ? L’un des réseaux de voies de communication les plus élaborés dans la cellule semble poser cette question d’Hamlet et fournir la réponse. En effet, les cellules
infectées, endommagées ou arrivées à la fin de leur vie utile
subissent souvent une mort cellulaire programmée. Le type
de suicide cellulaire programmé que nous comprenons le
mieux est l’apoptose. Ce terme vient du grec apo- (« distant,
éloigné ») et ptôsis (« chute ») ; en grec ancien, le mot apoptosis
désignait la chute des feuilles des arbres en automne. Durant
cellules encéphaliques des protéines adaptatrices qui maintiennent ensemble de manière permanente des réseaux de protéines de communication dans les synapses. Ce « câblage » des
protéines augmente la vitesse et la précision de la transmission de l’information entre les cellules parce que la vitesse de
l’interaction protéine-protéine n’est pas limitée par le temps
de diffusion. Outre ce rôle indirect dans l’activation des intermédiaires protéiques, les protéines adaptatrices elles-mêmes
peuvent activer plus directement certains des autres intermédiaires protéiques.
Lorsqu’on a découvert les voies de transduction, on croyait
qu’elles étaient linéaires et indépendantes. Maintenant que
l’on comprend mieux les mécanismes de communication cellulaire, on se rend compte que les choses ne sont pas aussi
simples. En fait, comme le montre la figure 11.18, certaines
protéines peuvent intervenir dans plus d’une voie, soit dans
différents types de cellules, soit dans la même cellule à des
moments précis ou dans des conditions particulières. Différentes voies peuvent donc converger : par exemple, une voie
ayant comme point de départ un récepteur couplé à une protéine G peut aboutir au même intermédiaire protéique qu’une
autre voie dont l’origine est un récepteur à activité tyrosine
kinase. Il arrive également que d’autres voies divergent ou
interagissent. Ces observations mettent en évidence le rôle
important des complexes protéiques permanents ou transitoires dans le fonctionnement de la cellule.
Le rôle crucial joué par les intermédiaires protéiques au
carrefour des voies de transduction est mis en évidence par
les problèmes résultant de leur carence ou de leur déficience.
Par exemple, la maladie héréditaire appelée syndrome de
Wiskott-Aldrich (ou WAS), qui se caractérise par l’absence
d’un intermédiaire protéique particulier, conduit à diverses
manifestations cliniques, comme des saignements anormaux,
de l’eczéma, une prédisposition aux infections et à la leucémie,
etc. On soupçonne que ces symptômes découlent principalement de l’absence de cet intermédiaire protéique dans les
cellules du système immunitaire. Dans les cellules normales,
la protéine WAS est située juste en dessous de la membrane
plasmique. Elle interagit avec les microfilaments du cytosquelette et avec plusieurs éléments des voies de transduction
qui transmettent l’activation à partir de la membrane (notamment les voies régulant la prolifération des cellules immunitaires). Cet intermédiaire protéique aux multiples fonctions
est donc au cœur d’un réseau complexe de voies de transduction qui régit le comportement des cellules immunitaires. En
son absence, le cytosquelette présente un défaut de structure,
et les voies de transduction sont altérées, ce qui explique les
symptômes de la maladie de Wiskott-Aldrich.
La cessation du signal
Pour simplifier la figure 11.18, nous n’avons pas indiqué les
mécanismes d’inactivation, même s’ils sont essentiels à la
communication. Mais rappelez-vous que, pour que les cellules
d’un organisme multicellulaire restent alertes et capables de
répondre à des signaux, chaque modification moléculaire qui
survient dans une voie de communication doit être brève.
Comme vous l’avez vu dans l’exemple du choléra, si un intermédiaire protéique reste bloqué dans un état – que celui-ci
soit actif ou inactif –, l’organisme peut en pâtir.
La capacité d’une cellule à recevoir de nouveaux signaux
dépend de la réversibilité des changements qu’ont entraînés
les signaux précédents. Ainsi, l’association des molécules de
signalisation et des récepteurs est réversible. Lorsque la concentration externe des molécules de signalisation diminue, moins
de récepteurs sont liés à tout moment, et les récepteurs qui
ne sont pas liés reviennent à leur forme inactive. La réponse
cellulaire ne se produit que lorsque la concentration des récepteurs portant des molécules de signalisation dépasse un certain seuil. Lorsque le nombre de récepteurs actifs tombe sous
ce seuil, la réponse cellulaire cesse. Puis, par différents moyens,
les intermédiaires protéiques reprennent leur forme inactive :
l’activité GTPase inhérente à la protéine G hydrolyse le GTP
lié ; l’enzyme phosphodiestérase transforme l’AMPc en AMP ;
les protéines phosphatases inactivent les protéines kinases
phosphorylées ainsi que d’autres protéines, et ainsi de suite.
Il s’ensuit que la cellule est rapidement prête à répondre à un
autre signal.
Dans cette section, nous avons exploré la complexité du
début et de la fin de la communication cellulaire dans une
seule voie de transduction, et nous avons vu que les voies de
transduction peuvent se croiser. Dans la prochaine section,
nous nous pencherons sur un réseau de voies particulièrement important dans la cellule.
retour sur le ConCept 11.4
1. Comment la réponse d’une cellule cible à une seule
molécule d’hormone peut-elle être amplifiée de telle
sorte qu’elle affecte un million d’autres molécules ?
2.
et sI ?
Supposons deux cellules dont les
protéines adaptatrices sont différentes. Expliquez
comment elles pourraient réagir différemment
à la même molécule de signalisation.
3. FaItes des lIens Relisez le passage sur les protéines
phosphatases (p. 244) et revoyez la figure 11.10.
Certaines maladies humaines sont associées au
dysfonctionnement des protéines phosphatases.
Comment de telles protéines influent-elles sur
les voies de communication ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
11.5
L’apoptose intègre de nombreuses voies
de communication
Être ou ne pas être ? L’un des réseaux de voies de communication les plus élaborés dans la cellule semble poser cette question d’Hamlet et fournir la réponse. En effet, les cellules
infectées, endommagées ou arrivées à la fin de leur vie utile
subissent souvent une mort cellulaire programmée. Le type
de suicide cellulaire programmé que nous comprenons le
mieux est l’apoptose. Ce terme vient du grec apo- (« distant,
éloigné ») et ptôsis (« chute ») ; en grec ancien, le mot apoptosis
désignait la chute des feuilles des arbres en automne. Durant