On a vu précédemment que la fixation de l'adénosine sur son récepteur A2a freinait l'activité neuronale, entraînant un état ralenti. La caféine s'y fixe elle-aussi, mais au contraire, elle stimule cette activité et annule toute sensation de somnolence.
Or, l'activité neuronale dépend du potentiel membranaire.
Nous allons donc d'abord étudier l'influence de l'adénosine et de la caféine sur le potentiel membranaire, pour ensuite dans le prochain article, comprendre comment cela se traduit au niveau neuronal.
Or, l'activité neuronale dépend du potentiel membranaire.
Nous allons donc d'abord étudier l'influence de l'adénosine et de la caféine sur le potentiel membranaire, pour ensuite dans le prochain article, comprendre comment cela se traduit au niveau neuronal.
Les Protéines G
Le récepteur A2a interagit avec des protéines cytosoliques associées à la membrane : les protéines G.
Ces protéines membranaires sont des "interrupteurs" moléculaires des voies de signalisation. Activées par un signal d’un récepteur membranaire, elles le transmettent à un effecteur à l'intérieur de la cellule.
Ces protéines membranaires sont des "interrupteurs" moléculaires des voies de signalisation. Activées par un signal d’un récepteur membranaire, elles le transmettent à un effecteur à l'intérieur de la cellule.
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| Protéine G et ses 3 sous-unités (en rouge) associée à son récepteur (en bleu) Source : http://radiovision2000haiti.net/public/sciencesbiotechnologie-prix-nobel-le- nobel-de-chimie-2012-attribue-aux-americains-robert-lefkowitz-et-brian-kobilka/ |
La protéine G est formée de trois sous-unités : α, β et γ, qui, en l'absence du signal, restent liées entre elles.
La sous-unité α présente un site de liaison aux GTP et GDP, mais les sous-unités β et γ ont une affinité pour la sous-unité α inactive porteuse de GDP.
La sous-unité α présente un site de liaison aux GTP et GDP, mais les sous-unités β et γ ont une affinité pour la sous-unité α inactive porteuse de GDP.
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| GDP et GTP Source : http://ressources.unisciel.fr/biocell/chap11/co/Chap11_webUnisciel.html |
L’activation du récepteur entraîne l'échange du GDP pour un GTP. Le complexe se sépare.
La sous-unité α porteuse de GTP va alors interagir avec l’effecteur, ici l'adénylate cyclase, en lui transmettant le signal.
La sous-unité α porteuse de GTP va alors interagir avec l’effecteur, ici l'adénylate cyclase, en lui transmettant le signal.
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| Activation de la protéine G Source : http://ressources.unisciel.fr/biocell/chap11/co/Chap11_webUnisciel.html |
La sous-unité α, une fois liée à l’effecteur, hydrolyse le GTP en GDP. Les trois sous-unités s'associent à nouveau et la protéine G reprend sa structure initiale au contact du récepteur, prête à recommencer un cycle.
La sous-unité α
Il existe deux principales familles de sous-unités α :
- Gαs : stimulateur de l'adénylate cyclase
- Gαi : inhibiteur de l'adénylate cyclase
Le récepteur A2a interagit avec la protéine portant la sous-unité Gαs.
Après dissociation du complexe, la sous-unité αGTP interagit avec l’adénylate cylase et amplifie donc son action. Cette enzyme catalyse la réaction de cyclisation conduisant à la synthèse de AMPc.
- Gαs : stimulateur de l'adénylate cyclase
- Gαi : inhibiteur de l'adénylate cyclase
Le récepteur A2a interagit avec la protéine portant la sous-unité Gαs.
Après dissociation du complexe, la sous-unité αGTP interagit avec l’adénylate cylase et amplifie donc son action. Cette enzyme catalyse la réaction de cyclisation conduisant à la synthèse de AMPc.
L'AMPc est un second messager, c'est à dire un intermédiaires
intracellulaire des réponses physiologiques des ligands.
D'une part, l'AMPc va interagir avec des canaux cationiques dits AMPc-dépendants. En effet, la liaison de l'AMPc à ces canaux provoque leur ouverture et permet l'entrée de cations. Le potentiel membranaire augmente donc, entraînant une dépolarisation.
D'autre part, c'est un activateur enzymatique, notamment des protéines kinase A. Celles-ci vont catalyser la phosphorylation des canaux potassiques membranaires (K+) ce qui a pour conséquence de les inactiver. Les ions K+ ne peuvent plus quitter la cellule. La dépolarisation de la membrane est donc renforcée.
Les sous-unités β et γ
De leur côté, les sous-unités β et γ stimulent leurs propres effecteurs. Elles interagissent elles aussi avec des canaux ioniques, contribuant aussi à la dépolarisation de la membrane.
Modération de
l'adénosine
L'adénosine se fixe
sur son récepteur A2a et active la sous-unité αs de la protéine G en transmettant un signal
modérateur.
En effet, l'adénylate cyclase entraîne la production d'AMPc et par conséquent l'activation des protéines kinases A qui vont inhiber l'ouverture des canaux potassiques.
Cependant, l'AMPc a une durée de vie très courte. Il existe des phosphodiestérases spécifiques qui catalysent la décyclisation de l'AMPc en AMP inactif. L'AMPc est donc rapidement dégradé et sa concentration intracellulaire reste faible.
Cette régulation ne permet donc pas la dépolarisation de la membrane mais entraîne au contraire une hyperpolarisation.
En effet, l'adénylate cyclase entraîne la production d'AMPc et par conséquent l'activation des protéines kinases A qui vont inhiber l'ouverture des canaux potassiques.
Cependant, l'AMPc a une durée de vie très courte. Il existe des phosphodiestérases spécifiques qui catalysent la décyclisation de l'AMPc en AMP inactif. L'AMPc est donc rapidement dégradé et sa concentration intracellulaire reste faible.
Cette régulation ne permet donc pas la dépolarisation de la membrane mais entraîne au contraire une hyperpolarisation.
Action de la caféine
La caféine est un un inhibiteur des phosphodiestérases spécifiques de l'AMPc. La production d'AMPc devient donc supérieure à sa destruction par les phosphodiestérases, d'où l'augmentation de sa concentration intracellulaire.
Sans la régulation de la production d'AMPc, la cascade de réactions est amplifiée.
L'ouverture des canaux AMPc-dépendants est donc favorisée tandis que davantage de canaux ioniques sont phosphorylés. Les cations peuvent rentrer dans la cellule mais les ions K+ ne peuvent en sortir, ce qui entraîne le dépolarisation de la membrane.
Sans la régulation de la production d'AMPc, la cascade de réactions est amplifiée.
L'ouverture des canaux AMPc-dépendants est donc favorisée tandis que davantage de canaux ioniques sont phosphorylés. Les cations peuvent rentrer dans la cellule mais les ions K+ ne peuvent en sortir, ce qui entraîne le dépolarisation de la membrane.
Sources :
- Livre
Communications et signalisations cellulaires, Yves COMBARNOUS, Lavoisier 2004 éditions TEC & DOC
Les cours du
PCEM : Cours de Biologie Cellulaire, Pierre CAU et Raymond SEÏTE
Signal
Transduction, Bastien D. GOMPERTS, Ijsbrand M. KRAMER, Peter E. R. TATHAM
- Internet
la prise de café donc de caféine a un effet positif sur les symptômes de ma maladie de Parkinson , des effets très nets et même supérieurs à la prise de médicaments mais moins durables,ma maladie s'est déclarée il y a 11 ans.,
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