256 DeUXiÈMe partie La cellule
11. IntéGratIon
L’adrénaline amorce une voie de transduction qui donne lieu à une
production d’AMP cyclique (AMPc) et qui aboutit à la dégradation
du glycogène en glucose, une importante source d’énergie pour
les cellules. Toutefois, la dégradation du glycogène n’est en réalité
qu’une partie de la réponse de « lutte ou fuite » que l’adrénaline
déclenche. Les effets sur l’ensemble du corps sont une augmentation
de la fréquence cardiaque et de la vigilance, ainsi qu’un accroissement
de l’énergie. Étant donné que la caféine bloque l’activité de l’AMPc
phosphodiestérase, expliquez comment l’ingestion de caféine peut
entraîner une vigilance accrue et de l’insomnie.
12. sCIenCe, teCHnoloGIe et soCIété
Le vieillissement est un processus qui semble s’amorcer au niveau
cellulaire. En effet, certaines modifications apparaissent après
un nombre donné de divisions cellulaires. Les cellules perdent
notamment leur capacité à répondre aux facteurs de croissance
et à d’autres signaux chimiques. La plupart des travaux menés sur
le vieillissement visent à comprendre pourquoi elles ne répondent
plus à ces signaux, et leur but ultime est de rallonger de manière
significative la durée de la vie humaine. Mais est-ce vraiment
souhaitable ? Si nous vivions beaucoup plus vieux, quelles en
seraient les conséquences sur l’écologie et la société ? Comment
pourrions-nous faire face à cette nouvelle situation ?
13.
éCrIvez un teXte
les propriétés émergentes La vie est une propriété émergente
résultant de l’organisation cellulaire. Le processus très bien réglé
de l’apoptose n’est pas seulement une destruction de la cellule ;
c’est aussi une propriété émergente. Rédigez un court texte (de
100 à 150 mots) qui décrit le rôle de l’apoptose dans le développement et le bon fonctionnement d’un organisme animal, et qui
explique comment cette forme de mort cellulaire programmée
résulte d’une intégration ordonnée des voies de communication.
Réponses du chapitRe 11
Questions des figures
Figure 11.6 L’adrénaline est une molécule de signalisation ; vraisemblablement, elle se lie à un récepteur protéique de surface. Figure 11.7 La
figure 7.1 montre un canal à ions potassium qui, selon la description de
la p. 150, s’ouvre en réponse à un signal électrique, permettant aux ions
potassium de quitter la cellule. Il s’agit donc d’un canal ionique tensiodépendant. Figure 11.8 Quand il communique activement avec l’intérieur de la cellule, le récepteur est lié à une protéine G. Pour déterminer
la structure correspondant à cet état, on pourrait essayer de cristalliser le
récepteur en présence de plusieurs exemplaires de la protéine G. (L’équipe
de chercheurs avait prévu essayer cette approche la prochaine fois.
L’année suivante, une autre équipe de chercheurs l’a utilisée avec succès
avec un RCPG apparenté au récepteur b2-adrénergique humain.)
Figure 11.9 La molécule de testostérone est hydrophobe (liposoluble)
et peut donc passer directement à travers la bicouche lipidique de la
membrane plasmique pour entrer dans la cellule (ce que ne pourraient
faire des molécules hydrophiles). Figure 11.10 La forme active de la
protéine kinase 2. Figure 11.11 La molécule de signalisation (AMPc)
garderait sa forme active et continuerait à produire son signal.
Figure 11.17 Dans ce modèle, la direction de la croissance est déterminée par l’association de Fus3 avec la membrane près du site d’activation
du récepteur. Par conséquent, le développement de shmoos serait gravement compromis, et la cellule défectueuse ressemblerait probablement
aux cellules DFus3 et Dformine. Figure 11.18 La voie de transduction
que montre la figure 11.14 mène à la scission de PIP 2 en DAG et IP 3 ,
des seconds messages qui induisent des réponses différentes. (La réponse
à DAG est mentionnée, mais elle n’est pas illustrée.) La voie montrée
pour la cellule B est similaire, car elle aussi est scindée et peut produire
deux réponses.
retour sur le concept 11.1
1. Les deux cellules de type sexuel opposé (a and a) sécrètent chacune
une molécule de signalisation qui ne peut se lier qu’à des récepteurs
portés par des cellules du type sexuel opposé. Un facteur de reconnaissance sexuelle a ne peut donc pas se lier à une autre cellule a et l’inciter
à se développer en direction de la première cellule a. Seule une cellule a
peut « recevoir » la molécule de signalisation et y répondre par une
croissance orientée (voir la figure 11.17 pour plus d’information).
2. La libération des neurotransmetteurs dans la synapse est un exemple
de communication locale. La propagation d’un signal électrique le long
d’un neurone et la transmission de ce signal au neurone suivant peuvent
être considérés comme une communication à distance. Notez, cependant,
qu’une communication locale entre deux cellules à la synapse est nécessaire pour que le signal passe d’un neurone à l’autre (communication
à distance). 3. Aucun glucose-1-phosphate n’est produit, car l’enzyme
est activée seulement si la membrane plasmique et les récepteurs membranaires sont intacts. L’enzyme ne peut pas être activée directement
par interaction avec la molécule de signalisation dans l’éprouvette.
4. La glycogène phosphorylase agit à la troisième étape, celle de la
réponse au signal de l’adrénaline.
retour sur le concept 11.2
1. Contrairement aux hormones stéroïdes hydrophobes, cette molécule
hydrosoluble (hydrophile) ne peut pas traverser la membrane lipidique
pour atteindre des récepteurs intracellulaires. On peut donc en déduire
que le récepteur NGF se trouve dans la membrane plasmique. 2. La cellule
porteuse du récepteur défectueux ne pourrait pas répondre de manière
appropriée à la présence de la molécule de signalisation. Les conséquences
seraient très graves pour cette cellule, car elle serait incapable de réguler
normalement les activités cellulaires. 3. La liaison d’un ligand avec un
récepteur modifie la forme du récepteur et, par conséquent, sa capacité
à transmettre un signal. La liaison d’un régulateur allostérique à une
enzyme modifie la forme de cette dernière, favorisant ou inhibant
son activité.
retour sur le concept 11.3
1. Une protéine kinase est une enzyme qui transfère un groupement
phosphate de l’ATP à une protéine, qu’elle active habituellement (et qui
est souvent un second type de protéine kinase). De nombreuses voies de
transduction font intervenir une série d’interactions de ce genre, durant
lesquelles chaque protéine kinase phosphorylée phosphoryle à son tour
la protéine kinase suivante. Une telle cascade de phosphorylations
transmet un signal de l’extérieur de la cellule vers les protéines cellulaires
responsables de la réponse. 2. Les protéines phosphatases ont des effets
inverses à ceux des kinases. 3. Le signal qui subit une transduction est
l’information apportée par une molécule de signalisation qui vient de
se fixer au récepteur de surface. Cette information est convertie au cours
d’interactions séquentielles de protéine à protéine. Ces interactions
provoquent des modifications de la forme de ces protéines et les rendent
capables de transmettre le signal. 4. Les canaux à ouverture régulée
par l’IP 3 s’ouvrent et laissent sortir les ions calcium du RE lisse vers
le cytosol, ce qui augmente la concentration de Ca
2+ cytosolique.
retour sur le concept 11.4
1. À chaque étape dans une cascade d’activations successives, une seule
molécule ou un seul ion peut activer de nombreuses molécules agissant
sur l’étape suivante. 2. Les protéines adaptatrices rassemblent des composants moléculaires de voies de transduction pour former des complexes
protéiques. Différentes protéines adaptatrices pourraient alors assembler
des ensembles différents de protéines, ce qui entraînerait des réponses
cellulaires différentes dans les deux cellules. 3. Une protéine phosphatase
dysfonctionnelle aurait été incapable de déphosphoryler un récepteur
ou une molécule intermédiaire en particulier, de sorte qu’une fois activée,
la voie de transduction n’aurait pas pu s’arrêter. (De fait, une étude
a révélé la présence de protéines phosphatases dysfonctionnelles
dans les cellules de 25 % des tumeurs colorectales.)
11. IntéGratIon
L’adrénaline amorce une voie de transduction qui donne lieu à une
production d’AMP cyclique (AMPc) et qui aboutit à la dégradation
du glycogène en glucose, une importante source d’énergie pour
les cellules. Toutefois, la dégradation du glycogène n’est en réalité
qu’une partie de la réponse de « lutte ou fuite » que l’adrénaline
déclenche. Les effets sur l’ensemble du corps sont une augmentation
de la fréquence cardiaque et de la vigilance, ainsi qu’un accroissement
de l’énergie. Étant donné que la caféine bloque l’activité de l’AMPc
phosphodiestérase, expliquez comment l’ingestion de caféine peut
entraîner une vigilance accrue et de l’insomnie.
12. sCIenCe, teCHnoloGIe et soCIété
Le vieillissement est un processus qui semble s’amorcer au niveau
cellulaire. En effet, certaines modifications apparaissent après
un nombre donné de divisions cellulaires. Les cellules perdent
notamment leur capacité à répondre aux facteurs de croissance
et à d’autres signaux chimiques. La plupart des travaux menés sur
le vieillissement visent à comprendre pourquoi elles ne répondent
plus à ces signaux, et leur but ultime est de rallonger de manière
significative la durée de la vie humaine. Mais est-ce vraiment
souhaitable ? Si nous vivions beaucoup plus vieux, quelles en
seraient les conséquences sur l’écologie et la société ? Comment
pourrions-nous faire face à cette nouvelle situation ?
13.
éCrIvez un teXte
les propriétés émergentes La vie est une propriété émergente
résultant de l’organisation cellulaire. Le processus très bien réglé
de l’apoptose n’est pas seulement une destruction de la cellule ;
c’est aussi une propriété émergente. Rédigez un court texte (de
100 à 150 mots) qui décrit le rôle de l’apoptose dans le développement et le bon fonctionnement d’un organisme animal, et qui
explique comment cette forme de mort cellulaire programmée
résulte d’une intégration ordonnée des voies de communication.
Réponses du chapitRe 11
Questions des figures
Figure 11.6 L’adrénaline est une molécule de signalisation ; vraisemblablement, elle se lie à un récepteur protéique de surface. Figure 11.7 La
figure 7.1 montre un canal à ions potassium qui, selon la description de
la p. 150, s’ouvre en réponse à un signal électrique, permettant aux ions
potassium de quitter la cellule. Il s’agit donc d’un canal ionique tensiodépendant. Figure 11.8 Quand il communique activement avec l’intérieur de la cellule, le récepteur est lié à une protéine G. Pour déterminer
la structure correspondant à cet état, on pourrait essayer de cristalliser le
récepteur en présence de plusieurs exemplaires de la protéine G. (L’équipe
de chercheurs avait prévu essayer cette approche la prochaine fois.
L’année suivante, une autre équipe de chercheurs l’a utilisée avec succès
avec un RCPG apparenté au récepteur b2-adrénergique humain.)
Figure 11.9 La molécule de testostérone est hydrophobe (liposoluble)
et peut donc passer directement à travers la bicouche lipidique de la
membrane plasmique pour entrer dans la cellule (ce que ne pourraient
faire des molécules hydrophiles). Figure 11.10 La forme active de la
protéine kinase 2. Figure 11.11 La molécule de signalisation (AMPc)
garderait sa forme active et continuerait à produire son signal.
Figure 11.17 Dans ce modèle, la direction de la croissance est déterminée par l’association de Fus3 avec la membrane près du site d’activation
du récepteur. Par conséquent, le développement de shmoos serait gravement compromis, et la cellule défectueuse ressemblerait probablement
aux cellules DFus3 et Dformine. Figure 11.18 La voie de transduction
que montre la figure 11.14 mène à la scission de PIP 2 en DAG et IP 3 ,
des seconds messages qui induisent des réponses différentes. (La réponse
à DAG est mentionnée, mais elle n’est pas illustrée.) La voie montrée
pour la cellule B est similaire, car elle aussi est scindée et peut produire
deux réponses.
retour sur le concept 11.1
1. Les deux cellules de type sexuel opposé (a and a) sécrètent chacune
une molécule de signalisation qui ne peut se lier qu’à des récepteurs
portés par des cellules du type sexuel opposé. Un facteur de reconnaissance sexuelle a ne peut donc pas se lier à une autre cellule a et l’inciter
à se développer en direction de la première cellule a. Seule une cellule a
peut « recevoir » la molécule de signalisation et y répondre par une
croissance orientée (voir la figure 11.17 pour plus d’information).
2. La libération des neurotransmetteurs dans la synapse est un exemple
de communication locale. La propagation d’un signal électrique le long
d’un neurone et la transmission de ce signal au neurone suivant peuvent
être considérés comme une communication à distance. Notez, cependant,
qu’une communication locale entre deux cellules à la synapse est nécessaire pour que le signal passe d’un neurone à l’autre (communication
à distance). 3. Aucun glucose-1-phosphate n’est produit, car l’enzyme
est activée seulement si la membrane plasmique et les récepteurs membranaires sont intacts. L’enzyme ne peut pas être activée directement
par interaction avec la molécule de signalisation dans l’éprouvette.
4. La glycogène phosphorylase agit à la troisième étape, celle de la
réponse au signal de l’adrénaline.
retour sur le concept 11.2
1. Contrairement aux hormones stéroïdes hydrophobes, cette molécule
hydrosoluble (hydrophile) ne peut pas traverser la membrane lipidique
pour atteindre des récepteurs intracellulaires. On peut donc en déduire
que le récepteur NGF se trouve dans la membrane plasmique. 2. La cellule
porteuse du récepteur défectueux ne pourrait pas répondre de manière
appropriée à la présence de la molécule de signalisation. Les conséquences
seraient très graves pour cette cellule, car elle serait incapable de réguler
normalement les activités cellulaires. 3. La liaison d’un ligand avec un
récepteur modifie la forme du récepteur et, par conséquent, sa capacité
à transmettre un signal. La liaison d’un régulateur allostérique à une
enzyme modifie la forme de cette dernière, favorisant ou inhibant
son activité.
retour sur le concept 11.3
1. Une protéine kinase est une enzyme qui transfère un groupement
phosphate de l’ATP à une protéine, qu’elle active habituellement (et qui
est souvent un second type de protéine kinase). De nombreuses voies de
transduction font intervenir une série d’interactions de ce genre, durant
lesquelles chaque protéine kinase phosphorylée phosphoryle à son tour
la protéine kinase suivante. Une telle cascade de phosphorylations
transmet un signal de l’extérieur de la cellule vers les protéines cellulaires
responsables de la réponse. 2. Les protéines phosphatases ont des effets
inverses à ceux des kinases. 3. Le signal qui subit une transduction est
l’information apportée par une molécule de signalisation qui vient de
se fixer au récepteur de surface. Cette information est convertie au cours
d’interactions séquentielles de protéine à protéine. Ces interactions
provoquent des modifications de la forme de ces protéines et les rendent
capables de transmettre le signal. 4. Les canaux à ouverture régulée
par l’IP 3 s’ouvrent et laissent sortir les ions calcium du RE lisse vers
le cytosol, ce qui augmente la concentration de Ca
2+ cytosolique.
retour sur le concept 11.4
1. À chaque étape dans une cascade d’activations successives, une seule
molécule ou un seul ion peut activer de nombreuses molécules agissant
sur l’étape suivante. 2. Les protéines adaptatrices rassemblent des composants moléculaires de voies de transduction pour former des complexes
protéiques. Différentes protéines adaptatrices pourraient alors assembler
des ensembles différents de protéines, ce qui entraînerait des réponses
cellulaires différentes dans les deux cellules. 3. Une protéine phosphatase
dysfonctionnelle aurait été incapable de déphosphoryler un récepteur
ou une molécule intermédiaire en particulier, de sorte qu’une fois activée,
la voie de transduction n’aurait pas pu s’arrêter. (De fait, une étude
a révélé la présence de protéines phosphatases dysfonctionnelles
dans les cellules de 25 % des tumeurs colorectales.)