Les voies de signalisation

Quelques exemples de voies de signalisation. Source : https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)30359-3

Les cellules perçoivent des molécules de leur environnement et parmi celles-ci, certaines sont produites par d’autres cellules, d’espèces différentes ou de la même espèce. Si on se concentre sur ce dernier cas, même des organismes caractérisés comme unicellulaires peuvent échanger des signaux. C’est le cas des bactéries dont les signaux de quorum sensing affectent l’expression de leurs gènes et controlent leur métabolisme, leur mobilité et leur reproduction. Chez la levure à l’état haploïde, un peptide sécrété signale à d’autres levures haploïdes d’arrêter de proliférer et d’entamer la fusion avec la cellule sécrétrice. A fortiori, dans des organismes pluricellulaires dont le développement doit être coordonné, des signaux sont échangés entre les cellules et affectent tous les processus cellulaires : prolifération, survie, migration, détermination et différenciation.

Ces signaux doivent être reçus par des cellules compétentes, c’est-à-dire qui expriment des récepteurs appropriés. Ceux-ci déclenchent dans la cellule-cible des réactions à court terme, en quelques secondes à quelques minutes. Les phosphorylations sur des sérines, des thréonines et des tyrosines sont de loin les plus courantes. Ensuite, des réactions à plus long terme sont activées sous la forme de modifications de l’expression de gènes, essentiellement au niveau de la transcription (mais pas seulement).

Les voies de signalisation fonctionnent comme des modules de signalisation mais elles ne sont instructives que dans un contexte donné. La voie Notch est utilisée au moins une dizaine de fois au cours du développement embryonnaire d’un organisme à différents endroits. Les voies Shh, FGF et BMP de même. Ce qui donne la véritable instruction est le contexte dans lequel cette signalisation a lieu où la compétence des cellules et l’intégration de multiples signaux sont les paramètres les plus importants.

Les cellules ne font pas qu’intégrer les signaux de manière additionnelle. Deux voies de signalisation peuvent également agir en opposition (l’une empêche l’action de l’autre) ou en synergie (l’action des deux voies de signalisation sur un processus cellulaire correspond plus que la simple somme de l’action des deux voies). Il peut y avoir ainsi un cross-talk, c’est-à-dire un dialogue croisé entre deux voies de signalisation.

*Exemple de cross-talks entre voies de signalisation. Cet exemple illustre les cross-talks au cours de la formation des synapses. On voit que plusieurs voies convergent vers l’activation de CREB qui va stimuler la transcription de gènes cibles. De même, l’activation de plusieurs récepteurs différents (récepteurs aux FGF, à IGF, à BDNF et aussi aux Wnt (signalisation non canonique) peut activer la voie MAPK/ERK. Les récepteurs aux IGF et au BDNF activent Akt qui inhibe GSK3β et renforce ainsi la voie canonique Wnt/β-caténine. Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnsyn.2014.00004/full

Ici, pour plus de facilité, nous présenterons les voies de signalisation séparément mais dans la cellule, certains effecteurs sont en commun.