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Article Dans Une Revue (Article De Synthèse) Médecine/Sciences Année : 2008

Dynamic analysis of cell signalling

Analyse dynamique de la signalisation cellulaire

Pascal Hersen
Megan Mcclean
  • Fonction : Auteur

Résumé

Les cascades de signalisation permettent aux organismes vivants de transformer une information extracellulaire en une suite de réactions biochimiques, conduisant in fine à une réponse biologique adaptée. Les voies de signalisation de type MAPK (mitogen activated protein kinases) [1, 2] sont impliquées chez les eucaryotes dans de nombreux processus cellulaires, allant de la réponse aux stress (JNK, p38/HOG) au contrôle des processus de prolifération et de différenciation cellulaires (ERK/MAPK). Ces chemins de signalisation sont composés autour d’un bloc de trois kinases successives, formant une cascade véhiculant l’information extracellulaire depuis les récepteurs transmembranaires jusqu’au noyau, cœur de la machinerie cellulaire. En particulier, l’eucaryote modèle, Saccharomyces cerevisiae, met à profit ses voies de signalisations MAPK pour faire face à des situations mettant en péril son intégrité (choc osmotique, choc thermique) ou influençant son développement (croissance filamenteuse, sporulation) [1, 2]. Certaines de ces voies de signalisation et des protéines qui les constituent se retrouvent avec un fort degré d’homologie chez les eucaryotes supérieurs, faisant de la levure un terrain d’expériences privilégié pour l’étude des MAPK [3]. La voie de signalisation HOG (hyper osmotic glycerol) est activée en réponse à un choc hyper-osmotique et a pour homologue chez les mammifères la célèbre protéine p38. Cette voie de signalisation est très bien décrite biologiquement [3, 4] même si plusieurs interrogations persistent, d’une part sur la façon dont les récepteurs transmembranaires (Sho1p, Sln1p, Msb2p) détectent les changements de pression osmotique et, d’autre part, sur l’importance des phosphatases dans la régulation de son activité enzymatique. L’organisation structurelle de cette cascade HOG est représentée schématiquement sur la Figure 1. On y trouve un module de détection du stress osmotique - composé ici de deux unités distinctes amorcées par Sho1p [5] et Sln1p [6] - puis le bloc des trois kinases en cascade. Celui-ci est composé des MAPKKK Ste11p ou Ssk2p qui phosphoryle la MAPKK Pbs2p, celle-ci activant la phosphorylation de la MAPK Hog1p sur ses sites Thr174 et Tyr176. Après phosphorylation, cette dernière est importée dans le noyau par l’action de la karyophérine Nmd5p [7]. La translocation nucléaire de Hog1p initie une réponse très étendue au cours de laquelle près de 600 gènes sont différentiellement régulés, notamment via l’activation de plusieurs facteurs de transcription Msn2/4p, Sko1p, Hot1p, et Smp1p [8]. Les deux réponses physiologiques principales sont l’arrêt du cycle cellulaire via Sic1p et Hsl1p [9, 10] et la transcription de GPD1 et GPP2 via Hot1p [3, 4]. Ceux-ci codent pour des enzymes participant à la dégradation du glucose en glycérol, ce qui a pour effet d’augmenter la pression osmotique interne et donc de forcer la cellule à retrouver une taille compatible avec son bon fonctionnement. Après l’activation de la cascade, la concentration de hog1p dans le noyau augmente fortement, et ce n’est qu’avec le retour à l’équilibre, que, petit à petit, la protéine hog1p est déphosphorylée par les phosphatases Ptcs et Ptps [11] et exportée du noyau via la karyophérine Crm1p pour redevenir essentiellement cytoplasmique.

Dates et versions

hal-03761748 , version 1 (26-08-2022)

Licence

Paternité

Identifiants

Citer

Pascal Hersen, Megan Mcclean, Sharad Ramanathan. Dynamic analysis of cell signalling: Example of Saccharomyces cerevisiae osmotic answer. Médecine/Sciences, 2008, 24 (12), pp.1020-1022. ⟨10.1051/medsci/200824121020⟩. ⟨hal-03761748⟩
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