B. LA COLORATION DU PELAGE

1. Animal coloré ou blanc?

Le support moléculaire de la pigmentation des mammifères est constitué des mélanocytes. Les mélanocytes sont des cellules pigmentaires présentes au niveau de la peau: du derme, de l’épiderme, des follicules pileux, ou encore au niveau de l’oeil: de la choroïde, de l’épithélium pigmentaire et de la rétine. Ces cellules sont l’hôte des mécanismes aboutissant à la production de mélanine, protéine* qui colore la peau les plumes et les poils, aussi appelé pigment.

Ce pigment est synthétisé dans les mélanocytes, grâce à une enzyme clé : la tyrosinase*. En effet, si la tyrosinase est présente dans le mélanocyte, la mélanine est produite, et donc l’animal est coloré. Au contraire, si elle est absente, il n’y a pas de production de mélanine et l’animal est blanc. Par exemple, l’albinisme, maladie caractérisée par l’absence de production de mélanine est du à une mutation affectant le gène responsable de l’enzyme de tyrosinase.

Les mélanocytes renferment des lysosomes modifiés appelés mélanosomes qui synthétisent les deux différents pigments de la mélanine : l’eumélanine foncée caractérisée par une couleur brunes-noires, et la phaéomélanine claire caractérisée par une couleur jaune-rouge.

Schéma extrait de notre vidéo bilan explicant la différence de mécanisme entre un mélanocyte coloré et un mélanocyte non coloré

2. Eumélanine ou Phaéomélanine?

L’activation de la tyrosinase vers la vésicule d’eumélanine ou de phaéomélanine dépend de l’activation d’un récepteur appelé MC1R (récepteur du gène de mélano-cortine*) qui est une protéine membranaire situé à la surface du mélanocyte.

Ce récepteur* est activé par un peptide hormonal* appelé α-MSH (mélanine stimulating hormone).

Sa séquence est la suivante: Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val

Lorsque ce peptide hormonal que l’on appellera ligand* activateur vient se fixer sur le récépteur MC1R, ce dernier active la production d’eumélanine.

Cependant, le recepteur peut être aussi inhibé par la protéine à effet antagoniste codée par le gène agouti. On appelera cette protéine agouti ou inhibiteur. En l’antagonisant, agouti empêchera le ligand α-MSH de se fixer et donc inhibera la production d’eumélanine et la phaéomélanine sera produite.

La Séquence de la protéine agouti-signaling est :MDVTRLLLAT LVGFLCFFTV HSHLALEETL GDDRSLRSNS SMNSLDFSSV SIVALNKKSK KISRKEAEKR KRSSKKKASM KKVARPPPPS PCVATRDSCKPPAPACCDPC ASCQCRFFGS ACTCRVLNPN C

Ainsi, ces protéines servent toutes deux de messager pour diriger les fonctions de la tyrosinase: si agouti est synthétisé, il activera la production de phaéomélanine. Au contraire, si agouti n’est pas synthétisé, l’eumélanine sera produite.

On trouve donc des mélanocytes ayant activé la vésicule d’eumélanine, et des mélanocytes ayant activé la vésicule de phaéomélanine.

Schéma extrait de notre vidéo bilan explicant la différence de mécanisme entre un mélanocyte ayant activé l'eumélanine et un mélanocyte ayant activé la pahéomélanine

3. De la mélanine au poil

Schémas situant les mélanocytes dans les couches de la peau et montrant leurs diffusion de la mélanine jusqu'au kératinocyte explicant donc comment la couleur atteint le poil

©M.B Laurentius

Ces schémas illustrent la diffusion de la mélanine jusqu'aux kératinocytes et expliquent donc comment la couleur atteint le poil

a. De l'eumélanine au poil noir

Pour qu’un poil noir prenne forme, il ne suffit pas d’une seule cellule de mélanocyte ayant activé l’eumélanine, mais d’une multitude d’entre elles.

Dans une zone (de mélanocytes) ayant une forte concentration en ligand activateur α-MSH, les ligands vont se fixer sur les récepteurs à la surface du mélanocyte, faisant de cette zones une zone à forte concentration de mélanocytes d’eumélanine.

Les mélanocytes vont ensuite diffuser la mélanine dans les kératinocytes, qui à leur tour transmettront la couleur au poil (comme expliqué dans le schéma ci-dessus). La zone à forte concentration en activateurs se délimitera pour constituer le futur follicule pileux où prendra forme un poil de couleur noir.

b. De la phaéomélanine au poil agouti

Pour qu’un poil jaune prenne forme dans une zone, il suffit qu’il y ait autant de ligands activateurs que d’inhibiteurs dans la zone puisque pour tout activateur qui vient se fixer sur le récepteur du mélanocyte, l’inhibiteur l’antagonise. Donc, la phaéomélanine est produite dans les mélanocytes. Ainsi, le même phénomène apparaît que pour le poil noir: un poil de phaéomélanine viendra prendre forme dans cette zone. On appellera ce poil, un poil agouti.

4. Du poil au pelage

De la même manière, pour qu’une région de poils noirs se crée, il faut qu’il y ait une encore plus grande zone à forte concentration de ligands activateur afin que plusieurs poils d’eumélanine puissent prendre forme. Similairement pour qu’une zone de poils agoutis se forme. On aura donc, au sein d'un même pelage, des zones de poils noirs ou des zones de poils agoutis, qui correspondront à l’échelle du pelage respectivement à la tâche et à l’entre tâche.

A l'échelle du pelage, on en conclut donc:

1. Que dans un animal au pelage uniforme jaune, la production d’eumélanine est entièrement inhibée, laissant place à une production de phaéomélanine qui couvre l’ensemble du pelage. Par conséquent, l’animal possède uniquement des poils agoutis/phaéomélanine: on peut dire que l’animal a une absence complète de tâche sur son pelage.

3. Qu’un animal au pelage agouti a des poils agoutis et des poils non agoutis. Il subit des pulsations de synthèses d’agoutis qui viendront inhiber la production d’eumélanine de manière spontanée, et donc viendront inhiber les tâches. Sur un animal, on peut donc désigner les poils agoutis comme les “entre tâches” et les poils noirs comme les tâches du pelage.

2. Qu’un animal au pelage uniforme noir a subi une perte de fonction d’agouti: la production d’eumélanine n’est pas inhibée et couvre l’ensemble du pelage. Par conséquent, l’animal possède uniquement des poils noirs/d’eumélanine: on peut dire que l’animal a “une grande tâche” couvrant l'entièreté du pelage.

Photographie d'un chat européen

Photographie d'un chat noir

Image d'un chat agouti

Video Bilan - La Coloration du Pelage

Code Couleur:

Vert - activateur

Rouge - inhibiteur

Définitions:

Protéine: molécule constituée par un assemblage ordonné, séquence d’acides aminés. Elles assurent des rôles clés dans de nombreuses fonctions biologiques classées en 4 catégories : transport, structure, enzyme et hormone.

Tyrosinase: Enzyme qui oxyde la tyrosine (acide aminé) en mélanine. Elle est donc essentielle à la production de mélanine.

Récépteur: Protéine généralement situé à la surface des cellules capable de fixer une molécule.

Mélano-cortine: (aussi dite mélanotropine ou hormone mélanotrope): hormone secrétée par les kératinocytes et les mélanocytes et provoquant la synthèse de mélanine

Peptide Hormonal: l’un des peptides, sécrétés dans le sang et ayant des fonctions endocrines chez les animaux, d’une horomone peptidique

Ligand: molécule qui se lie à une autre protéine

Le pelage

des félins