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Action des différentes classes de phospholipases sur les phospholipides.

Les phospholipases sont des enzymes hydrolysant les liaisons esters des phospholipides. Il existe quatre liaisons ester dans un phospholipide. On distingue donc plusieurs enzymes selon leur site d’action sur la molécule.

La phospholipase C est l'une d'entre elles. Elle intervient sur la fonction ester liant le glycérol et le phosphate, libérant un diglycéride et un phosphoalcool. In vivo, les phospholipases C catalysent l’hydrolyse du phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate membranaire (PIP₂) en diglycéride et inositol-1,4,5-trisphosphate (IP₃).

Il existe plusieurs espèces de phospholipase C :

La phospholipase C_β, qui est activée par les récepteurs couplés aux protéines G ;
La phospholipase C_γ, qui est activée par des récepteurs enzyme à activité tyrosine kinase ;
La phospholipase C_δ, qui est activée par l’IP₃ ;
La phospholipase C_ε, qui est activée par la petite protéine G Rap

Les phospholipases C_β participent à la production de l’IP₃, alors que les phospholipases C_δ sont activées par l’IP₃.

La phospholipase C_β

La phospholipase C_β est une enzyme transmembranaire. À la suite de son activation par un récepteur couplé aux protéines G, l’hydrolyse du PIP₂ membranaire provoque une augmentation de la concentration intracellulaire du second messager IP₃. La fixation d'IP₃ sur ses récepteurs induit l’activation des canaux calciques des citernes du réticulum endoplasmique, provoquant la sortie du calcium de ces réserves et donc une augmentation de la concentration cytosolique des ions Ca²⁺.

Pour une faible concentration de Ca²⁺ libérée on observe un phénomène de coopérativité positive entraînant une augmentation de l’affinité des autres sites pour IP₃. Pour de fortes concentrations en calcium libérées on a un phénomène de Feed Back négatif qui se traduit par une baisse de l’affinité de l’IP₃ pour ses récepteurs (mode de régulation en cloche).

Quatre molécules d’IP₃ doivent se fixer pour que le récepteur soit fonctionnel, il s'agit donc de récepteur tétramérique à quatre sites de fixation.

L’IP₃ peut par ailleurs subir une nouvelle phosphorylation pour donner l’inositol-1-3-4-5-tétrakisphosphate (IP₄) qui est capable d’agir spécifiquement sur des canaux calcique de la membrane plasmique permettant l’entrée du calcium extracellulaire dans la cellule.

Finalement, on assiste à une augmentation rapide et importante de la concentration cytosolique de calcium : c’est le signal calcique. Ce signal calcique entraîne l’activation de diverses protéines calcium dépendantes, comme la calmoduline, elles-mêmes capables d’activer des protéines kinase qui induisent divers effets cellulaires par des cascades de phosphorylations. Le calcium permet également le transport ou la translocation d’une protéine kinase C du cytoplasme où elle est inactive, vers la membrane plasmique où elle est rendue active par les diglycérides issus de l’hydrolyse du PIP₂. Ces diglycérides peuvent aussi être hydrolysés par une diglycéride lipase qui libère de l’acide arachidonique (20:4).

Une fois que les effets sont induits, l’IP₃ peut être dégradé dans le cycle des phosphoinositides.

Les stocks de calcium intracellulaire sont reconstitués grâce à l’activation d’une pompe : SERCA (Sarcoplasmic endoplasmic REticulum CAlcium pump). L’activation de SERCA permet l’entrée de Ca²⁺ à l’intérieur des stocks intracellulaires. Elle fonctionne en présence d’ATP contre un gradient de concentration (système de transport actif). Elle est inhibée par le phospholambane.

La phospholipase C_γ

La phospholipase C_γ diffère de la phospholipase C_β de par sa structure. Elle possède deux domaines SH₂, un domaine SH₃ et un domaine PH (= Pleckstrin Homology). La phospholipase C_β ne possède pas de domaine SH₂. Elle permet la phosphorylation de protéines cytoplasmiques et nucléaires, ayant un rôle mitogéne et anti-apoptotique.