Partie III

Partie III:
Voies de signalisation des récepteurs
Tyrosine kinases (RTK)
Récepteurs membranaires
À activité
enzymatique
RTK
(RYK)
RTP
(RYP)
Sans activité
enzymatique
Canaux
ioniques
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Couplés
Prot G
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R
cytokines
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Introduction
• Récepteurs enzymes
rotéines transmembranaires monomériques ayant un
domaine de liaison extracellulaire et un domaine catalytique
intracellulaire activé par la liaison du ligand
• Par analogie, récepteurs binaires pour lesquels l’activité
catalytique est portée par une chaîne protéique différente de
celle portant le site de liaison du ligand
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Partie III:
Voies de signalisation des récepteurs
Tyrosine kinases (RTK)
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Rappel
Les cellules fonctionnent en harmonie via
des transferts d’information, c’est la
signalisation.
Le signal passe directement dans la cellule
ou par un récepteur, entrainant une
cascade de signalisation.
Ceci aboutit à une réponse cellulaire
variable en fonction des besoins, elle n’est
pas univoque mais dépend du contexte.
Le devenir de la cellule repose sur la balance
prolifération/apoptose
:
il
existe
de
nombreuses voies de signalisation fonctionnant
en parallèle et à bas débit, et à un moment
donné l’une d’entre elle peut être activer
entrainant la vie (prolifération) ou bien la
mort (apoptose) de la cellule.
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Récepteurs-enzyme
• R tyrosine kinase (TK) qui sont 6 familles.
• Tous ont un domaine TK dans leur portion CTerminale intra cytoplasmique. 1 seul domaine
transmembranaire.
• Récepteurs TK se lient au ligand (noté L).
* Soit les récepteurs existent sous forme
de dimères.
* Soit ils se dimérisent au moment de la
liaison au L.
• Modification de conformation qui se
transmet au domaine intra cellulaire
activation du domaine catalytique et
chaque récepteur phosphoryle une
tyrosine de son partenaire.
• Recrutement de mol de signalisation qui se
lient aux tyrosines phosphorylées.
• Activation d'autres molécules puis signal
de dimérisation du ligand.
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Etapes d’action des RTK
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Structure des RTK
• STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE :
- Site actif (rond) = accueille ATP +
substrat
- Sites variables (triangles) =
assurent la spécificité du récepteur
pour
son
substrat
(ces
sites variables sont des insertions de
5 à 100 acides aminés).
transfert d’un phosphate
à partir d’ATP sur un résidu
tyrosyl d’une protéine.
ROLE :
RTK : il en existe de très diverses familles, ce sont des
molécules
dimériques
avec
une partie extracellulaire = très hétérogène ce qui
permet une grande diversité de facteurs les activant.
une partie cytoplasmique = relativement homogène
et
contenant
le
domaine
tyrosine
kinase.
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Signalisation via les RTK
• FONCTIONNEMENT : ces
protéines fonctionnent
comme
des
commutateurs (switch
on/off)
Le signal entre dans la
cellule, la protéine cible
est phosphorylée par
une kinase et va avoir
soit une activité accrue
soit diminuée.
• Il existe un mode de
régulation négatif par
une phosphatase qui va
dephosphoryler
la
protéine.
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• À
l’état
fonctionne
basal
en
cycle
permanence
ce
ce qui permet une grande
souplesse de régulation.
• Plus le cycle est rapide plus la
cellule
va
être
réactive
en changeant le statut de
phosphorylation
de
toute
une population cellulaire et donc
mieux
elle
va
s’adapter au changement
= réponse immédiate.
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• DIFFERENTS MODE D’ACTIVATION :
par
un
ligand
dimérique
par double stimulation avec 2 ligands
Ceci entraine une dimérisation du récepteur puis transphosphorylation (1
sous unité d’une partie du récepteur phosphoryle une sous unité de l’autre
partie du récepteur et vice versa) = le récepteur est activé. Ensuite, il y a
liaison des protéines cibles cytoplasmiques aux phosphotyrosines du
récepteur activé via un domaine SH2 = propagation et amplification du
signal.
D
OMAINE
SH2 : module de branchement
aux résidus phosphotyrosines. Il y
a une certaine spécificité (n’importe
quel domaine SH2 ne va pas se
lier à n’importe quel résidu
phosphotyrosine).
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D
SH3 :
permet à une protéine
d’intéragir avec une autre protéine
présentant des sites riches en proline
(séquence consensus : AA aliphatique
- Proline – p - AAa - P).
OMAINE
GRB2 2015/2016
(
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Les protéines adpatatrices
• Les protéines Ras
Superfamille des proteines GTPase
plus de 150 membre chez l’home.
• 6 sous-famille : Ras, Rho, Ran, Rab,
ARF…
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REGULATION DES VOIES DE SIGNALISATION :
• Pour éviter l’emballement des
voies
de
signalisation
:
Séquestration
du
récepteur dans le cytoplasme
Dégradation du récepteur
(lysosome,
protéasome)
Inhibition du récepteur
Inhibition des protéines
avales
de
signalisation
Boucle de rétrocontrôle.
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Arrêt du signal TKR
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Autres activités des RTKs
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Récepteur au facteur de croissance épidermique
(EGFR)
• Le récepteur à l’EGF n’est actif que
sous forme dimérique, du coup on a
diverses combinatoires possibles.
Lorsque EGFR est
différentes
voies
activé
qui
on a activation
concurrent
à
de
la
prolifération cellulaire
(voie des MAPK, voie
PI3K,
voie
STAT
et
PLCγ)
mais
aussi
l’angiogénèse, la chimio et radiorésistance, et
l’invasion des métastases, notamment lors de
surexpression de ErbB2.
Remarque : on ne connaît pas de ligand propre à ErbB2
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Prolifération cellulaire résulte d’une réponse au RTK
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Effets de ErbB2
• ErbB2 peut s’associer avec n’importe quel autre membre de la famille
et former des hétérodimères et lorsqu’il y a une
cela perturbe totalement la manière dont la cellule surexpression de
ErbB2 répond aux facteurs de croissance épidermiques
= hypersensibilité des cellules aux EGFR ( et donc angiogénèse,
chimio/radiorésistance, invasion métastatique)
Dans les cancers du sein, on recherche constamment la présence de ErbB2 (recherche via des Ac spécifiques par
immunohistochimie) et on regarde si le gène de ErbB2 est amplifié car sa surexpression est de mauvais pronostic.
EN CLINIQUE :
A- Sans amplification de ErbB2 => traitement du cancer du sein
par chirurgie puis hormonothérapie.
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B- avec amplification de ErbB2 => traitement du cancer
du sein par chimiothérapie + thérapie ciblée (ciblant
uniquement les cellules qui surexpriment ErbB2, comme
trastuzumab qui empeche la dimérisation de l’EGFR)
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REMARQUE : *Les voies de signalisation sont toujours en action, le signal les accélère.
*Une
même voie n’a pas toujours
le même
effet dans la cellule (dépend du contexte)
.
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VOIE DES MAP KINASES :
• Activation du récepteur = Grb2
(protéine adaptatrice) facilite l’accès
de SOS au récepteur = activation de
Ras (protéine G) = activation de Raf
= cascade d’activation de kinases
avec amplification.
En pathologie :
Traitement:
Mutations
activatrices
de
ces
protéines
entrainent des cancers (ce sont des protooncogènes)
- Ras muté dans 90% des cancers pancréatiques
- B-Raf muté dans 70% des mélanomes
- EGFR muté dans 20% des glioblastomes …
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Industrie pharmaceutique découvre de plus
en plus d’inhibiteur spécifiques de ces protéines
(ex PLX4032 qui bloque spécifiquement B-Raf et est
donc utilisé spécifiquement chez les patients atteint
de mélanome et présentant la mutation B-Raf).
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MAPK dans le cas normal et de tumeur
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VOIE DE LA PI3 KINASE :
VOIE DE LA PHOSPHOLIPASE C (PLC) :
VOIE STAT :
PI3 kinase phosphoryle PIP2 => PIP3 qui va
activer Akt
ce qui entraine l’activation de différentes
voies qui ont pour finalité :
inhibition de l’apoptose.
survie cellulaire.
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Le facteur épidermique via
EGFR va aller activer
préférentiellement
STAT3
Lorsque les STAT sont
phosphorylées par les JAK
ellles
forment
des
homodimères qui vont dans
le
noyau
pour
activer/inhiber
la
transcription.
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Etapes d’activation des PLC et PI3K
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Protéine kinase SRC
1. PROTEINE KINASE SRC :
protéine kinase cytoplasmique présente sur l’EGFR
2. STRUCTURE :
3 domaines avec une courte région Nter et un court domaine
Cter
3. ACTIVATION :
- domaine SH3
1. Une phosphatase retire le phosphate
- domaine SH2
inhibiteur
- domaine kinase
2. Une kinase phosphoryle un résidu tyrosine
au
niveau
de
la
boucle
d’activation
3. Nef vient se fixer sur SH3 (modification
tridimensionnelle)
4. FONCTON : - Src vient se fixer au niveau du carboxyle terminal de
3.1. Il faut donc 3 info différentes pour activer cette protéine
SRC, cette activation dépend de l’intégration de signaux
spécifiques, c’est à dire
- le phosphate inhibiteur a t’il été enlevé ? oui = 1 ; non= 0
- le phosphate activateur a t’il été ajouté ? oui =1, non=0
- Nef est il présent ? oui =1, non =0
seule la réponse 111 permet la transduction du signal
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l’EGFR elle va phosphoryler la tyrosine 845 ce qui
induit l’activation des voies mitogènes (si src est mutée
elle va promouvoir “à qui mieux mieux“ l’effet prolifératif
de l’EGF): - Src phosphoryle Cbl (importante pr induire
la dégradation de l’EGFR par le protéasome) ce qui
entraine la dégradation de Cbl (donc pas de dégradation
de EGFR)
- Src peut induire ses propres signaux mitogènes et de
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survie [email protected]
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TKR comme voie de cancer par mutation ou
par l’absence du ligands
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RTK ET CANCERS – STRATÉGIE D’INHIBITION DES RTK
ANTICORPS
ANTI
EGFR
Il en existe plusieurs, qui agissent spécifiquement sur
l’EGFr en empêchant sa dimérisation, à savoir
trastuzumab,
pertuzumab…
On observe que la survie sans rechute chez des patientes
atteintes de cancer du sain localisé avec surexpression de
Erb2,
traitées au trastuzumab + chimiothérapie est supérieur à
la survie sans rechute des patientes traitées avec une
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chimiothérapie seulement.
Il
existe
néanmoins
des
LIMITES
:
- il existe de nombreux récepteurs différents dans la
famille
de
l’EGF
la
fixation
d’anticorps
n’entraine
pas
nécessairement une inhibition du récepteur
(mutations
!!!)
- la cellule peut développer des mécanismes
compensateurs (mutation hyperactivatrice des voies
de
signalisation
sousjacentes)
- l’inhibition de l’EGFR peut être toxique pour
l’organisme
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- traitement très cher (une perf = 1000€/sem)!
Les anticorps anti EGFR sont INEFFICACES s’il y a mutation
activatrice du gène KRAS (KRAS = protéine en aval du
récepteur,
si ce dernier est inactivé mais que KRAS est hyperactive,
inhiber le récepteur ne sert à rien).
L’AMM impose donc de rechercher ces mutations
somatiques fréquentes (il y en a 7 en tout) avant tout
traitement par Ac
antiEGFR (si présence de la mutation pas de
traitement)
C
OMMENT RECHERCHER CES MUTATION
Après cela on applique la technique de Taqman avec une
sonde qui va se fixer sur la sequence normale avec une
fluorescence donné et avec une sonde qui va se fixer sur
la séquence mutée (généralement on essaie de placer le
fluorophore le plus puissant au niveau de la séquence
mutée pr essayer d’augmenter la détection des régions
mutées).
On regarde alors la fluorescence du signal à chaque cycle
d’amplification
?
Pas par séquençage : car technique très peu sensible (il y a un
mélange de tissu sain et de tumeur).
Mais par PCR :
à partir de pièces d’exérèse incluses en paraffine puis
colorées à l’HES, la zone tumorale est ensuite délimitée
par l’anatomopathologiste, puis on extrait et quantifie
l’ADN.
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INHIBITEURS DE TYROSINE KINASE
Il en existe de différent types (naturels comme la curcumine,
artificiels le gleevec) . Un problème existe, il y a un manque de
spécificité de ces inhibiteurs (spécificité dépend de la
dose + présence d’effets secondaires)
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• L’intérieur de la cellule est
encombré (de nombreux éléments
sont présent dans le cytoplasme)
c’est pourquoi il existe des
protéines échafaudages qui vont
former
des
complexes
multiprotéiques augmentant la
probabilité de rencontres de
protéines interagissant entre elles.
• Ces complexes multiprotéiques
permettent
également
l’embranchement avec une autre
voie de signalisation (1 protéine
d’une voie peut aller activer une
voie B), l’amplification d’une voie (1
protéine A peut activer plusieurs
protéines B)…
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Site I
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Site II
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Récepteur canaux
ionique
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Récepteur canaux ionique-dépendants
Peuvent être classés :
I- Soit canal ionique et récepteur
ne font qu’un (A) : ce sont les
récepteurs canaux ionique (RCI) ou
récepteurs ionotropique, le ligand
pouvant être extracellulaire ( le
plus souvent neurotransmetteur )
ou intracellulaire ( un ion : Na +, k+
Ca++, ou une petite molécules
p,ex, ATP),
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Ionotropique
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Récepteur canaux ionique-dépendants
II- Soit le canal ionique est couplé à un
récepteur (B): ce sont les récepteurs couplés
à des canaux ionique (RCCO) ou récepteurs
métabotropique, la liaison au récepteur, le
plus souvent un récepteur couplé aux
protéines G ( ou RCPG), pouvant être :
*Directe : par les P G elle-même o(Gs,
Gi et Gbg)
*Indirecte : par un second messager
ou une protéine kinase dépendent du
RCPG ou d’un récepteur membranaire
(RM)
N.B : Canal ionique = pore aqueux => Transport passif d’ions (sens
gradient électrochimique).
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Métabotropique
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Récepteur canal ionique
Ionotropique
Métabotropique
Nicotinique
Muscarinique
(muscle squelettique)
(muscle cardiaque)
Glutamate
NMDA, AMPA, kainate
mGluR
GABA
GABAA
GABAB
Sérotonine
Adrénaline (β-adr.)
Acétylcholine
(Ac. -amino butyrique)
Autres
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Récepteur canal ionique
Récepteurs cholinergiques
Type
Métabotropique
nicotinique
Nom
muscarinique
rapide
Conduction
Lente
SNC (10 %)
+ SNP
Expression S.N.
SNC (90 %)
+ SNP
Cell. Musc. Sq.
Expression
périphérique
Musc. card.,
Cell. Endo.
7
Sous-types
5
Excitateur
Effet
Ionotropique
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Excitateur / Inhibiteur
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2015/2016
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Comparaison générale
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Dr. Dehimat Abdelouahab
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