Signalisation cellulaire Flashcards
Quelles sont les propriétés de l’ATP synthase qui lui permettent de fonctionner dans les deux directions ?
Produire de l’ATP en utilisant le flux de protons (gradient électrochimique) comme source d’énergie.
Hydrolyser l’ATP pour pomper des protons et rétablir un gradient de protons.
Si l’ATP synthase produisant de l’ATP est une turbine à eau générant de l’électricité, quelle serait l’analogie lorsqu’elle fonctionne dans l’autre sens ?
On peut la comparer à une pompe à eau qui utilise l’électricité (ATP) pour faire remonter l’eau et recréer un réservoir d’énergie potentielle (gradient de protons) au lieu de transformant l’énergie du flux d’eau en électricité.
Dans quelles conditions l’ATP synthase cesse-t-elle de fonctionner dans les deux directions ?
- Absence de gradient de protons (concentrations sont égales) entre l’espace intermembranaire et la matrice mitochondriale.
- Équilibre des concentrations d’ATP et ADP (car aucun flux directionnel d’énergie alors).
- Manque de substrats (ADP ou phosphate inorganique) pour produire de l’ATP.
- Toxines ou inhibiteurs bloquant son activité (ex : oligomycine).
Pourquoi les cellules eucaryotes ont-elles un noyau séparé alors que les cellules procaryotes s’en passent ?
- Protection de l’ADN.
- Permet une régulation plus simple des processus de transcription et traduction.
- Les eucaryotes nécessitent une compartimentation comme ils on un ADN linéaire plus grand que l’ADN circulaire des procaryotes.
Qu’est-ce que la signalisation cellulaire et pourquoi est-elle essentielle ?
- Coordination des fonctions cellulaires (croissance, différenciation, apoptose).
- Réponse aux stimuli externes (ex : hormones, neurotransmetteurs).
- Maintien de l’homéostasie (équilibre physiologique).
EN LIEN AVEC LES MALADIES :
Des erreurs dans la signalisation entraînent des pathologies comme le cancer, le diabète et les maladies neurodégénératives.
Quels sont les principaux types de signaux cellulaires ?
AUTOCRINE : cellule agit sur elle-même (ex : cellules immunitaires activant leur propre prolifération).
PARACRINE : cellule envoie un signal à des cellules voisines (ex : facteurs de croissance).
ENDOCRINE : signaux (hormones) voyagent dans le sang vers des cellules cibles éloignées (ex : insuline).
NEURONALE : transmission d’un signal chimique entre neurones via des neurotransmetteurs (ex : acétylcholine).
CONTACT-DÉPENDANT : cellule se lie à un récepteur sur la cellule voisine.
Quels sont les deux types principaux de récepteurs ?
1- Récepteurs membranaires : Pour les signaux hydrosolubles (ex.: hormones peptidiques, neurotransmetteurs).
- Récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) : Ex. adrénaline.
- Récepteurs tyrosine kinases (RTK) : Ex. insuline.
- Récepteurs ionotropiques : Ex. récepteurs du GABA.
2 - Récepteurs intracellulaires : Pour les signaux liposolubles qui traversent la membrane (ex : hormones stéroïdiennes comme le cortisol).
Mécanisme d’activation des protéines G jusqu’à la réponse cellulaire ?
1 - Un ligand se fixe à un récepteur couplé aux protéines G (GPCR).
2 - Activation de la protéine G, qui échange un GDP contre un GTP.
3 - La protéine G active des effecteurs en aval (ex : adényl cyclase, phospholipase C).
4 - Cela déclenche une cascade de signalisation menant à une réponse cellulaire.
Exemple de fonction des récepteurs couplé aux protéines G (GPCR)? Attention, juste ce récepteur précis, pas rôle amplification/réponse cellulaire
Adrénaline (exemple de GPCR) et réponse au stress :
Activation de la protéine G qui stimule la production d’AMPc, favorisant la libération de glucose dans le sang.
En quoi la phosphorylation ( l’ajout d’un groupement phosphate sur une protéine par une enzyme appelée kinase) est-elle importante dans la signalisation ?
- Active ou désactive des protéines impliquées dans la signalisation.
- Amplifie le signal grâce à des cascades enzymatiques.
- Régule l’expression des gènes et les réponses cellulaires.
Exemple clé : les récepteurs tyrosine kinases (RTK)
* Ex : Insuline → Liaison au RTK → Phosphorylation de IRS → Activation de la voie PI3K/Akt → Augmentation de l’absorption du glucose.
Qu’est-ce que la voie MAP Kinase (MAPK) et quel est son rôle ?
Est une cascade de signalisation clé pour la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire.
Mécanisme d’activation de la voie MAP Kinase (MAPK)?
1 - Un facteur de croissance (ex : EGF) se lie à un récepteur tyrosine kinase (RTK).
2 - Protéine RAS s’active quand GTP est phosphorilé. RAS va chercher un effecteur (kinase MAPKKK).
3 - MAPKKK –> MAPKK –> MAPK
4 - MAPK enclenche les différentes réactions cellulaires en pénètrant dans le noyau pour activer des facteurs de transcription, déclenchant la prolifération cellulaire.
Lien entre la voie MAP Kinase et le cancer?
Mutation de Ras → Activation de la voie MAPK → Division incontrôlée des cellules.
Inhibition thérapeutique : Certains anticancéreux ciblent MAPKK ou MAPKKK.
À quoi sert la voie Wnt ?
Elle régule le développement embryonnaire, la prolifération cellulaire et la différenciation.
À quoi sert la voie Hedgehog ?
Contrôle le développement des organes et la régénération des tissus.
Étapes de la voie de l’insuline ?
1 - L’insuline se lie à son récepteur tyrosine kinase (RTK).
2 - Activation de IRS (Insulin Receptor Substrate).
3 - Activation de la voie PI3K/Akt, qui entraîne une translocation de GLUT4 (transporteur de glucose) vers la membrane et une stimulation de la glycogénogenèse (stockage du glucose).
Quelles sont les principales étapes d’une voie de signalisation intracellulaire ?
1 - Activation du récepteur (liaison du ligand).
2 - Transmission du signal via des seconds messagers (ex : AMPc, Ca²⁺).
3 - Amplification du signal (activation en cascade de protéines kinases).
4 - Réponse cellulaire (modification du métabolisme, expression génique, forme ou mouvement).
5 - Régulation du signal (désactivation ou rétrocontrôle négatif).
Quel est le rôle des protéines G dans la signalisation cellulaire et quel sont les étapes d’activation ?
Relaient le signal après l’activation d’un récepteur couplé aux protéines G (GPCR).
1 - Sont activées par un récepteur membranaire lié à un ligand.
2 - Se lient au GTP, ce qui change leur conformation et active d’autres enzymes.
3 - Activent des effecteurs comme l’adényl cyclase, qui produit l’AMPc (second messager).
4 - Déclenchent des cascades cellulaires, modulant la réponse cellulaire (ex : régulation du rythme cardiaque par l’adrénaline).
Qu’est-ce qu’une protéine kinase et nommer des exemples ?
Enzyme de phosphorylation.
Exemples :
* Récepteurs tyrosine kinases (RTK)
* Kinases des voies MAPK
* PKA (protéine kinase A) impliquée dans la signalisation par AMPc.
Pourquoi l’amplification du signal est-elle importante dans la signalisation cellulaire et nommer les étapes ?
Permet à un seul ligand d’induire une réponse massive.
1 - Un hormone active un récepteur (ex : adrénaline active un GPCR).
2 - Ce récepteur active plusieurs protéines G, qui activent des adényl cyclases.
3 - Celles-ci produisent de l’AMPc, qui active plusieurs PKA.
4 - Chaque PKA phosphoryle plusieurs enzymes, amplifiant ainsi la réponse.
Étapes régulation de la signalisation?
1 - Désactivation des récepteurs (ex : internalisation des GPCR).
2 - Dégradation des seconds messagers (ex : phosphodiestérases qui détruisent l’AMPc).
3 - Inhibition par rétrocontrôle négatif (ex : phosphorylation d’un récepteur RTK pour limiter son activité).
Quelles sont les principales modifications cellulaires apportés par les signaux ?
- Métabolique (ex : l’insuline stimule l’absorption du glucose).
- Expression génique (ex : activation de gènes via des facteurs de transcription).
- Sa forme ou sa mobilité (ex : migration des cellules immunitaires).
- Sa division ou sa différenciation (ex.: prolifération des cellules souches).
- Son apoptose (ex : élimination de cellules endommagées).
Quels sont des exemples de voies de signalisation importantes ?
- Insuline et métabolisme → L’insuline active une cascade qui permet aux cellules de capter du glucose et de réguler la glycémie.
- Voies de MAP kinases (MAPK) → Impliquées dans la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire.
- Voie Wnt → Régule le développement embryonnaire et la prolifération cellulaire.
- Voie Hedgehog → Cruciale pour la morphogenèse et le développement des tissus.
Comment les dysfonctionnements des voies de signalisation peuvent-ils conduire à des maladies ?
Cancer → Mutation des RTK ou de Ras, provoquant une prolifération incontrôlée.
Diabète → Problème de réponse cellulaire à l’insuline.
Maladies neurodégénératives → Dysfonctionnement des signaux neuronaux (ex : Alzheimer).
Que sont les seconds messagers et nommer des exemples ?
Les seconds messagers sont des molécules intracellulaires qui relaient et amplifient le signal d’un récepteur.
Exemples :
AMPc → Active la PKA pour moduler l’expression génétique et le métabolisme.
Ca²⁺ → Active des enzymes et régule l’exocytose et la contraction musculaire.
Quels sont les rôles des hormones stéroïdiennes dans la signalisation cellulaire, et nommer un exemple de substance qui agit pareil ?
Les hormones stéroïdiennes (ex : testostérone, œstrogènes, cortisol) sont lipophiles et traversent la membrane cellulaire sans besoin d’un récepteur sur la membrane comme pour les autres types de signaux, ils ont plutôt des récepteur dans le cytoplasme ou dans noyau (récpeteurs nucléaires), disponibles en tout moments, mais actifs seulement quand molécule entre dans cellule.
Une fois activé, le complexe hormone-récepteur se fixe sur l’ADN pour moduler l’expression de gènes spécifiques, influençant ainsi la croissance, la métabolisation et la différenciation cellulaire.
Exemple : monoxyde d’azote agis un peut de la même manière, rentre dans cellule et agir sur récepteurs cellulaire et dilate vaisseaux sanguins.
Particularité de l’apparnce des récepteurs couplés aux protéines G?
7 domaines
Quand la protéines G est-elle active?
Quand elle est couplée au GTP.
Inactive quand GDP
Combien de domaines ont les récepteurs tyrosine kinase?
Juste un
Pour constituer une stimulus local les molécules de signalisation paracrine ne doivent pas trop s’éloigner de leur point d’origine. Suggérez différentes manières de les en empêcher?
Comme la plupart des molécules paracrines ont une durée de vie très courte après leur libération par la
cellule qui émet le signal, elles sont soit dégradée par les enzymes extracellulaires soit captées par les cellules cibles voisines.
Ainsi, certaines pourraient se lier à la matrice extracellulaire et ne pourraient pas se diffuser plus loin.
Comment une protéine de signalisation intracellulaire pourrait-elle en principe amplifier un signal en même temps que de le relayer?
Si c’est une enzyme qui produit un grand nombre de petites molécules de signalisation cellulaire comme AMP cyclique.
Un mécanisme de signalisation utilisé par un récepteur nucléaire d’hormone stéroïde ou un
récepteur couplé à un canal ionique sont relativement simples et présentent peu
d’intermédiaires. Peuvent-ils conduire à une amplification du signal initial et si oui , comment?
- Hormones stéroïdes : Le complexe hormone-récepteur se lie directement à l’ADN pour réguler la transcription, entraînant peu d’amplification immédiate. Cependant, l’amplification se produit plus tard grâce à la production de nombreux ARN messagers et protéines.
- Récepteurs à canaux ioniques : L’amplification du signal se produit immédiatement, car l’ouverture d’un canal permet à des milliers d’ions de traverser en un court laps de temps.
Les GCPR activent les protéines G en réduisant la force de liaison du GDP à la protéine G. Quelles seraient les conséquences d’une mutation de la sous-unité alpha qui diminuerait son affinité pour le GDP sans modifier significativement son affinité pour le GTP?
Entraînerait une activation quasi-constante de la protéine G, mais la protéine mutante se désactiverait avant de se réactivée rapidement.
Pourquoi les cellules ont-elles développé une étape G0 spécifique pour sortir du cycle cellulaire
plutôt que s’arrêter en G1 au niveau d’un point de contrôle de G1?
Protège contre une activation incontrôlée de la division cellulaire
Si on considère que: ‘toutes les cellules aujourd’hui proviennent d’une série ininterrompue de
divisions cellulaires remontant à la division de la première cellule’
Est-ce que cette affirmation est absolument correcte?
Oui mais ne tient pas compte de la DIFFÉRENCIATION cellulaire.
On pense que les fragments de l’appareil de Golgi créés pendant la mitose sont répartis au
hasard entre les cellules filles au moment de l’adhésion cellulaire.
Expliquez pourquoi une répartition au hasard des chromosomes ne pourrait pas fonctionner?
Effet de non-disjonction : cellules filles pourraient alors risquer d’avoir un nombre irrégulier de chromosomes.
En fragmentant chromosomes = répartition plus équilibrée.
Pourquoi y a-t-il deux mécanismes de la mort cellulaire différents soit : apoptose et nécrose?
Si l’apoptose n’était pas un processus si propre et si bien organisé par lequel les cellules se
détruisent elles-mêmes de l’intérieur, sans fuite de leur contenu vers l’espace extracellulaire,
qu’elle pourrait en être les conséquences?
Comme l’apoptose se produit sur une grande échelle aussi bien pendant le développement que
dans le tissu adulte, il ne faut pas qu’elle déclenche les réactions d’alarme associées aux
dommages cellulaires.
La blessure d’un tissu, par exemple, induit généralement la libération des signaux qui stimulent
la prolifération des cellules voisines pour que la blessure cicatrise. Elle induit également la
libération des signaux qui peuvent entraîner l’inflammation.
La libération du contenu cellulaire pourrait susciter une réaction immunitaire contre les
molécules de système que le système immunitaire ne rencontre pas habituellement.
Pourquoi ne serait-il pas avantageux pour un organisme d’utiliser les premières étapes de la
méiose soit la première division méiotique à la place d’une division mitotique ordinaire pour les cellules somatiques?
Après la première division méiotique chacune cellule fille a bien une quantité d’ADN diploïde mais seulement un jeu de chromosomes haploïde représentant l’un ou l’autre homologue.
Les chromosomes paternels et maternels sont porteurs de versions différentes des gènes et les cellules filles ne seront pas génétiquement identiques et chacune aura perdu soit la version paternelle soit la version maternelle de chacune des chromosomes.
Au contraire, les cellules somatiques qui se divisent par la mitose héritent jeu de chromosomes diploïde et toutes les cellules filles en sont génétiquement identiques.
