Les spingolipides
I. Membrane cellulaire
A. Composition
25à 50% lipides.
50 à 75% protéines.
< 10 glucides (glycolipides et glycoprotéines).
B. Epaisseur : 6 à 10 nm.
C.
Phospholipides et
glycolipides
ce sont des molécules amphipathiques.
Tête : elle est constituée d’alcool
phosphorylé, de phosphorylcholine ou de résidu osidique. La tête
est polaire.
Chaîne hydrocarbonée : elle est apolaire.
Les phospholipides et les glycolipides sont capable de s’auto-assembler
en feuillets bimoléculaires en milieu aqueux (interactions
hydrophobes, liaisons hydrogènes et électrostatiques entre les
têtes, forces de Van der Waals entre les chaînes
hydrocarbonées).
Les membranes sont : - Imperméable aux ions et aux molécules
polaires.
- Douées d’une tendance naturelle à l’extension.
- Capables de former des compartiments.
- Capables de se restaurer spontanément.
On retrouve 5.106 molécules de lipides dans une bicouche de 1µm
sur 1µm.
Liaisons électrostatiques = liaisons ioniques = pont
salin : ce sont des interactions entre 2 atomes porteurs de
charges opposées.
Liaison hydrogène : elle met en jeu un atome d’hydrogène
partagé entre 2 autres atomes, l’un accepteur (charge partielle
négative) d’hydrogène (O ou N) et l’autre donneur d’hydrogène (O
ou N)
C=O-----H–N.
Pour ces 2 types de liaisons, l’énergie de liaison se situe
entre celle des liaisons covalentes et de Van der Waals.
Liaison de Van der Waals : elle est due au
fait que la distribution de la charge électronique autour d’un
atome varie dans le temps, ce qui génère une asymétrie de la
distribution des charges.
Attraction entre 2 atomes, jusqu’à une certaine distance (=
distance de contact) où les nuages électroniques se recouvrent,
ce qui induit alors, plutôt des forces de répulsion.
D.
Répartition asymétrique des phospholipides des membranes
cytoplasmique (GR)
La diffusion latérale est extrêmement rapide. Les échanges lipides/lipides se produisent jusqu’à 107 fois par seconde.
La diffusion transversale (= flip-flop) des phospholipides est un phénomène lent, car la tête polaire des PL, traverse difficilement la bicouche des chaînes carbonées.
Flippase : transport vers le feuillet interne, processus ATP-dépendant. Par exemple : passage de PS de la face externe du RE où ils sont synthétisés, à la face interne.
Floppase : transport vers le feuillet externe, processus ATP-dépendant.
Scramblase : équilibre les concentrations des PL. c’est un phénomène passif (sans énergie).
E. Modification de l’asymétrie des PL membranaires
|
Plaquettes
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Lors de l’apoptose
Signal calcique. |
F. Protéines
membranaires et membrane lipidique
•
La membrane lipidique est un solvant pour les protéines
membranaires Il existe des interactions de nature hydrophobe
entre le domaine transmembranaire de la protéine et les chaînes
carbonées des lipides.
• L’ancrage de certaines protéines de la membrane cytoplasmique
peut se faire par l’intermédiaire :
D’un AG.
D’un groupement prényl.
De glycosylphosphatidylinositol.
G.
Fluidité membranaire
• La fluidité membranaire conditionne les
fonctions membranaires, les changements de conformation des
protéines membranaires.
• Etat solide --> gel --> cristal liquide --> liquide.
Dans la majorité des PL, on retrouve un AG saturé et un AG
insaturé. La membrane se trouve dans un état gel ou cristal
liquide entre 20 et 40°C.
H.
Facteurs modulant la fluidité
membranaire
• Composition en AG :
Plus la chaîne hydrocarbonée est longue, plus elle va
favoriser la rigidité.
Plus le degré d’insaturation est important, moins on favorise
la rigidité. :
AG saturé : les chaînes hydrocarbonées saturées,
rectilignes, entrent facilement en interaction.
AG insaturé (cis) : angulation qui interfère avec
l’empilement ordonné des AG.
I.
Cholestérol
stabilisation des membranes biologiques dans un
état fluide :
• fluidifie les structures trop rigides, perturbe l’arrangement
des chaînes carbonées des AG.
• rigidifié les structures trop fluides par sa relative rigidité
en présence de chaînes d’AG fluides.
J.
Cavéoles et raft
• domaine membranaire riche en cholestérol et
sphingolipides, ainsi qu’en protéines de structures, les
cavéolines, pour les cavéoles.
• on retrouve de nombreuses protéines de signalisations
concentrées dans ces domaines membranaires (récepteur de l’EGF
et du PDGF, de l’insuline, de la PKA, PKC, Ras, SOS, MAPK,
phospholipases, sphingomyélinases…). Ces protéines sont
associées aux cavéoles par une séquence consensus.
Concentration de différentes protéines appartenant à 1
même cascade de transduction, augmentant l’efficacité du signal.
K.
Céramides
Ce sont les lipides les moins polaires de la membrane. On les retrouve en quantité relativement importante au niveau de la couche cornée de l’épithélium --> limite d’évaporation cutanée.
II.
Surfactant
• Composé de :
- nombreux PL dont le dipalmitoylphosphatidylcholine qui est
majoritaire.
- cholestérol.
- protéine SP (protéine de surfactant).
• Il est synthétisé par les pneumocytes de type 2.
• il diminue la tension de surface et empêche la collapsus des
alvéoles pulmonaires et des bronchioles.
• Son déficit occasionne le syndrome de détresse respiratoire
chez le prématuré. (maladie des membranes hyalines). Le
surfactant est "opérationnel" a compté de la 32ème semaine
aménorrhée.
• le traitement consiste en l’utilisation d’un surfactant de
synthèse : le DPPC.
III.
Signalisation intracellulaire
• Hydrolyse des PL par la phospholipase
• synthèse du phosphatidylinositol-4, 5, bi-P
la phospholipase C sépare ensuite le DAG qui
reste dans la membrane et l’inositol-3-P (IP3), une molécule
fortement chargée qui se solubilise très bien dans le
cytoplasme.
A. Récepteurs couplés aux protéines Gq
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Contrôle du
signal : - rôle rétro-inhibiteur des sous-unités βγ sur le récepteur. - GTP associé à la sous-unité α de la protéine G, hydrolysé en GDP (activité GTPasique intrinsèque) => réassociation αβγ. - IP3 est dégradé en inositol par l’action séquentielles de phosphatases. - DAG hydrolysé ou phosphorylé en phosphatidate. |
B. Contrôle de la glycogènolyse et de la glycogénogenèse
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Les
récepteurs couplés aux protéines G :
• ils comportent 7 domaines
transmembranaires. |
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Il existe 4 grandes classes de protéines G dont les chefs de file sont les protéines αs, αq, αi, et α12.
| Classe de protéine G | Stimulus. | Effecteurs. |
| αs | Glucagon, β-adrénergique | adénylate cyclase. |
| αi | Acétylcholine (muscarinique), α2-adrénergique. | adénylate cyclase. |
| αq |
Acétylcholine (muscarinique),
α1-adrénergique. |
phospholipase C. |
| α12 | Très variés. | phospholipase A2. |
C. Récepteurs tyrosine-kinase
Avec l’arrivé de l’insuline (le petit rectangle bleu), le récepteur se dimèrise. Les sous-unités β possèdent une activité tyrosine-kinase qui permet une phosphorylation réciproque entre ses 2 sous-unités. La phosphorylation s’effectue ensuite sur la protéine IRS (substrat du récepteur de l’insuline). IRS une fois phosphorylée, fixe le domaine SH2 (homologue de l’oncogène src ) de ses protéines cibles :
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-Pi-3
kinase. |
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La sous-unité régulatrice p85 de la Pi-3 kinase est le domaine SH2. la sous-unité catalytique phosphoryle le Pi-4,5-bi-P.
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Pi-3,4,5-tri-P se fixe à des protéines kinases : PKB, PDK1
(kinase dépendante des phosphoinositides) et PKCξ. PKB n’est active qu’après phosphorylation par PD-K1. |
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Grb-2 est une
protéine liée au récepteur des facteurs de croissance du
domaine SH2. Ras est un oncogène du sarcome du rat. MAP est une protéine kinase activée par les mitogènes. |
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Rétrocontrôle du signal :
• la sous-unité p110 de la Pi-3
kinase possède une activité sérine kinase :
=> phosphorylation de la sous-unité p85.
=> inhibition de l’activité kinase.
• PKCξ a une activité sérine / thréonine kinase :
=> phosphorylation du récepteur et d’IRS.
=> inhibition de l’activation.
Récepteurs de facteurs de croissance :
EGF (facteur de croissance épidermique).
PDGF (facteur de croissance dérivé des plaquettes).
• les récepteurs de l’EGF et du PDGF ont la même structure générale
que le récepteur de l’insuline.
• la fixation du ligand à son récepteur, induit la dimèrisation du
récepteur, la phosphorylation réciproque de ses 2 sous-unités et
l’acquisition d’une activité tyrosine kinase
=> fixation et activation de Pi-3 kinase (SH2).
=> Fixation de Grb2 / SOS et activation des MAP kinases (SH2).
=> Phosphorylation de PLCξ (SH2).
D. Phospholipase A2 et signalisation cellulaire
• PLA2 cytosolique : cPLA2.
Ca2+ dépendantes ou indépendantes.
• PLA2 sécrétées : sPLA2.
pancréatique, autres.
Ca2+ dépendantes.
=> Libération de divers messagers ou précurseurs de messagers
intracellulaires :
• AGL : précurseur de médiateurs prostaglandines, leucotriènes et
thromboxanes.
Régulateur de l’expression de certains gènes.
• lysoPL : médiateur.
• lysoPAF : précurseur du PAF acéter.
cPLA2 :
• elle est activée par des signaux extracellulaires (hormones
cytokines, oxydation, stimulations physiques,…).
• elle peut être mise en jeu :
- par des signaux calciques.
- par phosphorylations (MAPK, PKC).
- par activation directe par protéine G12 (α12).
• l’activation implique la translocation de l’enzyme vers les
membranes du noyau ou du RE (proximité des COX ou
lipo-oxygénases).
• elle possède une spécificité pour les PL avec un acide
arachidonique en sn-2.
sPLA2 :
• certaines sont fixées aux groupements héparanes sulfates de la
surface cellulaire.
• Les interactions (internalisations) se font sous l’action de
stimulis divers, puis hydrolyse des PL intracellulaires.
• certaines assurent le remodelage des PL membranaires.
E. Céramides et signalisation cellulaire
La concentration membranaire des céramides est
modulée par les enzymes de synthèse et de dégradation
(activation des sphingomyélinases par certaines interleukines,
AG, stimuli physique,…).
=> une augmentation de la concentration membranaire en céramide, favorise
l’agrégation de certaines protéines de signalisation
membranaires, et ainsi, la transduction du signal.
=> activation directe de protéines :
-PKCξ, PKB.
-CAPP : protéine phosphatase activée par les céramides.
-CAPK : protéine kinase activée par les céramides.
| Céramides | Sphingosine 1 P |
| Pro-apoptotiques | Prolifération |
| Rôle anti-prolifératif | Survie |
REPRODUCTION COMPLETE OU PARTIELLE INTERDITE