254 DeUXiÈMe partie La cellule
Révision du chapitRe 11
résUMé Des concepts cLés
ConCept
11.1
les signaux externes sont convertis en réponses
à l’intérieur de la cellule (p. 233 à 237)
• Les voies de transduction jouent un rôle crucial dans de nombreux
processus de communication cellulaire, notamment dans la reproduction sexuée des levures. La communication chez les organismes unicellulaires ressemble beaucoup à celle qui a lieu dans les organismes
multicellulaires, ce qui donne à penser que la communication cellulaire
est apparue très tôt dans l’histoire de la vie. Les cellules bactériennes
sécrètent de petites molécules que d’autres cellules bactériennes peuvent
détecter. Ces molécules de communication pouvant être perçues par
des bactéries permettent à ces dernières d’évaluer la densité locale
des cellules (détection du quorum). Dans certains cas, de tels signaux
entraînent la formation d’un biofilm.
• Chez les Animaux, les cellules voisines communiquent entre elles
par contact direct ou par l’entremise de régulateurs locaux comme
les facteurs de croissance ou les neurotransmetteurs. Lorsqu’elles doivent
communiquer à distance, les cellules tant animales que végétales
transmettent des signaux chimiques sous forme d’hormones ;
les cellules animales propagent également des signaux électriques
le long des neurones.
• Earl Sutherland a découvert comment l’adrénaline influe sur les cellules :
comme d’autres hormones qui se lient à des récepteurs de surface, elle
déclenche un processus de communication en trois étapes : la réception,
la transduction et la réponse.
Intermédiaires moléculaires
Activation
de la réponse
cellulaire
Réception
Molécule
de signalisation
Récepteur
1
Transduction
2
Réponse
3
Qu’est-ce qui détermine si une cellule répond ou non à
une hormone comme l’adrénaline, et qu’est-ce qui détermine
la manière dont elle y répond ?
ConCept
11.2
la réception : une molécule de signalisation se lie
à un récepteur protéique et en modifie la forme
(p. 237 à 242)
• La liaison entre une molécule de signalisation (ligand) et le récepteur
est très spécifique. Un changement spécifique dans la forme d’un
récepteur constitue souvent la transduction initiale du signal.
• Il existe trois grands types de récepteurs de surface transmembranaires.
(1) Les récepteurs couplés à une protéine G (RCPG) fonctionnent
avec l’aide de protéines G cytoplasmiques. La liaison à un ligand active
le récepteur, ce qui active une protéine G spécifique, laquelle active
à son tour une autre protéine, propageant le signal dans la voie de
transduction. (2) Les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK)
réagissent à la liaison de molécules de signalisation en formant des
dimères, puis en ajoutant des groupements phosphate aux tyrosines
de la portion cytoplasmique de l’autre monomère. Les tyrosines phosphorylées activent des intermédiaires protéiques en s’y liant. C’est
ainsi que ce type de récepteur déclenche simultanément plusieurs
?
voies. (3) Certaines molécules de signalisation provoquent l’ouverture et la fermeture de canaux ioniques à ouverture régulée,
ce qui contrôle le flux d’un ion spécifique.
• L’activité des trois types de récepteurs est essentielle au bon fonctionnement de la cellule ; les RCPG et les RTK anormaux sont associés à de
nombreuses maladies humaines.
• Les récepteurs intracellulaires sont des protéines cytoplasmiques
ou nucléaires. Les molécules de signalisation qui sont hydrophobes ou
suffisamment petites pour traverser la membrane plasmique se lient
à ces récepteurs à l’intérieur de la cellule.
En quoi les structures d’un récepteur couplé à une protéine G et
celles d’un récepteur à activité tyrosine kinase se ressemblent-elles ?
Quelle est la différence clé entre ces deux types de récepteurs
quant au déclenchement des voies de transduction du signal ?
ConCept
11.3
la transduction : des cascades d’interactions
moléculaires transmettent les signaux des récepteurs
aux molécules cibles intracellulaires (p. 242 à 247)
• À chacune des multiples étapes d’une voie de transduction, le signal
prend une forme différente, qui, le plus souvent, suppose un changement de forme d’une protéine. Beaucoup de voies de transduction
comprennent des phosphorylations en cascade, au cours desquelles de
nombreuses protéines kinases ajoutent tour à tour un groupement
phosphate à la protéine kinase en aval afin de l’activer. Des enzymes
appelées protéines phosphatases éliminent rapidement les phosphates. L’équilibre entre la phosphorylation et la déphosphorylation
régule l’activité des protéines qui interviennent dans les étapes
successives de la voie de transduction.
• Les seconds messagers, tels que l’AMP cyclique (AMPc) et le Ca
2+
,
diffusent rapidement dans le cytosol ; par conséquent, ils accélèrent
la transmission de l’information. De nombreuses protéines G activent
l’adénylate cyclase, l’enzyme qui fabrique de l’AMPc à partir d’ATP.
Les cellules utilisent les ions Ca
2+ comme seconds messagers dans
les voies qui font intervenir tant la protéine G que la tyrosine kinase.
Ces dernières peuvent également comporter deux autres seconds
messagers, le, diacylglycérol (DAG) et l’inositol trisphosphate (IP 3 ).
L’IP 3 peut entraîner une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca
2+ .
Quelle est la différence entre une protéine kinase et un second
messager ? Ces deux types de molécules peuvent-elles agir
dans la même voie de transduction ?
ConCept
11.4
la réponse : la communication cellulaire aboutit
à la régulation des fonctions cytoplasmiques
ou de la transcription (p. 247 à 251)
• Certaines voies de signalisation aboutissent à une réponse nucléaire :
elles régulent des gènes en activant des facteurs de transcription, c’està-dire les protéines qui activent ou inhibent certains gènes. D’autres
voies assurent une régulation cytoplasmique, régulant par exemple
l’activité enzymatique et le réarrangement du cytosquelette (qui peut
modifier la forme de la cellule).
• Les réponses cellulaires ne sont pas simplement activées ou inactivées,
elles sont finement réglées par les multiples étapes du processus.
Chaque protéine catalytique d’une voie de transduction amplifie le
signal reçu en activant plusieurs copies de la protéine qui lui succède
dans la voie. Dans le cas de voies plus complexes, l’amplification peut
se traduire par la libération de plusieurs millions de molécules.
?
?
Révision du chapitRe 11
résUMé Des concepts cLés
ConCept
11.1
les signaux externes sont convertis en réponses
à l’intérieur de la cellule (p. 233 à 237)
• Les voies de transduction jouent un rôle crucial dans de nombreux
processus de communication cellulaire, notamment dans la reproduction sexuée des levures. La communication chez les organismes unicellulaires ressemble beaucoup à celle qui a lieu dans les organismes
multicellulaires, ce qui donne à penser que la communication cellulaire
est apparue très tôt dans l’histoire de la vie. Les cellules bactériennes
sécrètent de petites molécules que d’autres cellules bactériennes peuvent
détecter. Ces molécules de communication pouvant être perçues par
des bactéries permettent à ces dernières d’évaluer la densité locale
des cellules (détection du quorum). Dans certains cas, de tels signaux
entraînent la formation d’un biofilm.
• Chez les Animaux, les cellules voisines communiquent entre elles
par contact direct ou par l’entremise de régulateurs locaux comme
les facteurs de croissance ou les neurotransmetteurs. Lorsqu’elles doivent
communiquer à distance, les cellules tant animales que végétales
transmettent des signaux chimiques sous forme d’hormones ;
les cellules animales propagent également des signaux électriques
le long des neurones.
• Earl Sutherland a découvert comment l’adrénaline influe sur les cellules :
comme d’autres hormones qui se lient à des récepteurs de surface, elle
déclenche un processus de communication en trois étapes : la réception,
la transduction et la réponse.
Intermédiaires moléculaires
Activation
de la réponse
cellulaire
Réception
Molécule
de signalisation
Récepteur
1
Transduction
2
Réponse
3
Qu’est-ce qui détermine si une cellule répond ou non à
une hormone comme l’adrénaline, et qu’est-ce qui détermine
la manière dont elle y répond ?
ConCept
11.2
la réception : une molécule de signalisation se lie
à un récepteur protéique et en modifie la forme
(p. 237 à 242)
• La liaison entre une molécule de signalisation (ligand) et le récepteur
est très spécifique. Un changement spécifique dans la forme d’un
récepteur constitue souvent la transduction initiale du signal.
• Il existe trois grands types de récepteurs de surface transmembranaires.
(1) Les récepteurs couplés à une protéine G (RCPG) fonctionnent
avec l’aide de protéines G cytoplasmiques. La liaison à un ligand active
le récepteur, ce qui active une protéine G spécifique, laquelle active
à son tour une autre protéine, propageant le signal dans la voie de
transduction. (2) Les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK)
réagissent à la liaison de molécules de signalisation en formant des
dimères, puis en ajoutant des groupements phosphate aux tyrosines
de la portion cytoplasmique de l’autre monomère. Les tyrosines phosphorylées activent des intermédiaires protéiques en s’y liant. C’est
ainsi que ce type de récepteur déclenche simultanément plusieurs
?
voies. (3) Certaines molécules de signalisation provoquent l’ouverture et la fermeture de canaux ioniques à ouverture régulée,
ce qui contrôle le flux d’un ion spécifique.
• L’activité des trois types de récepteurs est essentielle au bon fonctionnement de la cellule ; les RCPG et les RTK anormaux sont associés à de
nombreuses maladies humaines.
• Les récepteurs intracellulaires sont des protéines cytoplasmiques
ou nucléaires. Les molécules de signalisation qui sont hydrophobes ou
suffisamment petites pour traverser la membrane plasmique se lient
à ces récepteurs à l’intérieur de la cellule.
En quoi les structures d’un récepteur couplé à une protéine G et
celles d’un récepteur à activité tyrosine kinase se ressemblent-elles ?
Quelle est la différence clé entre ces deux types de récepteurs
quant au déclenchement des voies de transduction du signal ?
ConCept
11.3
la transduction : des cascades d’interactions
moléculaires transmettent les signaux des récepteurs
aux molécules cibles intracellulaires (p. 242 à 247)
• À chacune des multiples étapes d’une voie de transduction, le signal
prend une forme différente, qui, le plus souvent, suppose un changement de forme d’une protéine. Beaucoup de voies de transduction
comprennent des phosphorylations en cascade, au cours desquelles de
nombreuses protéines kinases ajoutent tour à tour un groupement
phosphate à la protéine kinase en aval afin de l’activer. Des enzymes
appelées protéines phosphatases éliminent rapidement les phosphates. L’équilibre entre la phosphorylation et la déphosphorylation
régule l’activité des protéines qui interviennent dans les étapes
successives de la voie de transduction.
• Les seconds messagers, tels que l’AMP cyclique (AMPc) et le Ca
2+
,
diffusent rapidement dans le cytosol ; par conséquent, ils accélèrent
la transmission de l’information. De nombreuses protéines G activent
l’adénylate cyclase, l’enzyme qui fabrique de l’AMPc à partir d’ATP.
Les cellules utilisent les ions Ca
2+ comme seconds messagers dans
les voies qui font intervenir tant la protéine G que la tyrosine kinase.
Ces dernières peuvent également comporter deux autres seconds
messagers, le, diacylglycérol (DAG) et l’inositol trisphosphate (IP 3 ).
L’IP 3 peut entraîner une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca
2+ .
Quelle est la différence entre une protéine kinase et un second
messager ? Ces deux types de molécules peuvent-elles agir
dans la même voie de transduction ?
ConCept
11.4
la réponse : la communication cellulaire aboutit
à la régulation des fonctions cytoplasmiques
ou de la transcription (p. 247 à 251)
• Certaines voies de signalisation aboutissent à une réponse nucléaire :
elles régulent des gènes en activant des facteurs de transcription, c’està-dire les protéines qui activent ou inhibent certains gènes. D’autres
voies assurent une régulation cytoplasmique, régulant par exemple
l’activité enzymatique et le réarrangement du cytosquelette (qui peut
modifier la forme de la cellule).
• Les réponses cellulaires ne sont pas simplement activées ou inactivées,
elles sont finement réglées par les multiples étapes du processus.
Chaque protéine catalytique d’une voie de transduction amplifie le
signal reçu en activant plusieurs copies de la protéine qui lui succède
dans la voie. Dans le cas de voies plus complexes, l’amplification peut
se traduire par la libération de plusieurs millions de molécules.
?
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