COMMUNICATION CELLULAIRE

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La communication entre cellules chez les organismes multicellulaires

Alors que la communication entre cellules chez des organismes complexes, animaux, végétaux et certains champignons, se présente selon des modalités extrêmement diversifiées, les familles de grands mécanismes mis en jeu et sélectionnés au cours de l’évolution sont beaucoup plus conservées et donc assez semblables.

Les grands mécanismes de la communication entre cellules

Les communications intercellulaires peuvent s’établir via trois mécanismes moléculaires différents : des ponts cytoplasmiques permettant le passage passif de molécules hydrophiles d’une cellule à une autre ; des interactions entre protéines membranaires de cellules attenantes ; des molécules messagères (médiateurs) à destination de cellules cibles plus ou moins lointaines dans l’organisme.

Ponts cytoplasmiques entre cellules contiguës

Dans un organe, les cellules sont accolées les unes aux autres. Leur individualisation par leur membrane plasmique est bien visible au microscope, et encore plus chez les végétaux du fait de la présence d‘une paroi rigide externe. Cela ne signifie nullement que les cellules sont totalement isolées les unes des autres. Chez les végétaux, des structures appelées plasmodesmes sont des ponts établis entre cellules au travers à la fois des membranes plasmiques qui les limitent et des parois qui les séparent. Ces ponts sont suffisamment larges pour permettre le passage, non seulement de composants hydrosolubles des cytoplasmes, mais également de prolongements de leur réticulum endoplasmique (lieu de synthèse, en particulier des protéines sécrétées et membranaires) formant alors un « desmotube ». Celui-ci permet le passage de molécules (lipides, protéines) de poids moléculaire assez élevé – jusqu’à 10 kilodaltons (kDa) environ. Ce pont pallie ainsi l’isolement par leurs parois de cellules végétales voisines. C’est néanmoins aussi une voie de diffusion des virus.

Chez les animaux, les jonctions perméables (ou communicantes, gap junctions en anglais) sont des structures où les membranes plasmiques de deux cellules voisines sont accolées et dans lesquelles des complexes protéiques, les connexons – formés de six protéines appelées connexines dans chacune des membranes plasmiques –, s’associent et constituent des demi-canaux qui s’alignent pour former des pores d’environ 1,5 nanomètre (nm) de diamètre. Ces pores permettent le passage passif en milieu aqueux de molécules de petite taille (< 1,5 kD) du cytoplasme d’une cellule à celui de l’autre, au travers de leurs membranes lipidiques hydrophobes. Parmi ces molécules de petite taille, on compte des messagers intracellulaires tels l’adénosine monophosphate cyclique (AMPc), l’ion calcium ou l’inositol triphosphate. Les jonctions perméables sont importantes pour la coordination des réponses à un même ligand de tout un groupe de cellules ou d’un organe. Par exemple, en réponse à l’hormone lutéinisante (LH), les cellules de la granulosa ovarienne synthétisent de l’AMPc qui diffuse rapidement via ces jonctions d’une cellule à l’autre, y compris vers les couches en profondeur qui n’ont pas encore reconnu la LH au niveau de leur membrane plasmique. La sécrétion synchrone d’hormones stéroïdiennes par ces cellules permet alors le déclenchement de l’ovulation.

Interactions entre protéines membranaires

Chez les animaux, les cellules ne sont pas seulement en contact les unes avec les autres via une sorte de « colle » ou matrice extracellulaire. La surface externe des membranes plasmiques de toutes les cellules porte des protéines dites d’adhérence permettant des interactions transitoires ou durables avec d’autres cellules ou avec la matrice extracellulaire (sécrétée de concert entre cellules voisines). Différentes protéines participent à ces contacts directs entre surfaces cellulaires. Ces protéines sont les cadhérines, les intégrines, les molécules d'adhésion cellulaire (CAM pour cell adhesion molecules), les sélectines… Elles transmettent des informations et participent aux migrations ordonnées des cellules dans l’organisme.

Contacts directs entre cellules

Dessin : Contacts directs entre cellules

Des contacts directs informatifs s'établissent entre cellules par l'intermédiaire d'interactions spécifiques des protéines et glycoprotéines ancrées dans leurs membranes plasmiques. Ces interactions mettent en continuité fonctionnelle les cytosquelettes des cellules et affectent les voies... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Certaines cellules animales sont mobiles (gamètes, cellules sanguines…) et entrent spécifiquement en contact avec diverses autres cellules de l’organisme grâce à ces protéines, interaction qui module ainsi l’activité des unes et des autres. Par exemple, chez les vertébrés adultes, les lymphocytes (globules blancs) sont identifiés par les immunologistes par la présence ou l’absence de protéines spécifiques à leur surface membranaire (comme T4 ou T8 des lymphocytes T chez l’homme). Mais ces protéines ne sont pas seulement des marqueurs de différenciation, elles déterminent aussi les interactions fonctionnelles avec les autres cellules du système immunitaire et leur recrutement à leurs sites de différenciation et d'action : la présence de la molécule T8 (CD8) est par exemple essentielle pour l’activité « tueuse » de la cellule qui la porte.

Chez les végétaux, les interactions entre protéines membranaires sont bien plus réduites que dans le cas précédent. En effet, l’épaisse paroi polysaccharidique qui entoure chaque cellule empêche les membranes plasmiques de cellules voisines d’entrer en contact. Par ailleurs, les parois sont elles-mêmes engluées dans la matrice extracellulaire constituée de pectine qui immobilise les cellules végétales somatiques.

Médiateurs intercellulaires d’action à distance

Tant chez les végétaux que chez les animaux, de nombreuses cellules produisent des molécules messagères, ou médiateurs, capables d’influer sur d’autres cellules de l’organisme situées à des distances plus ou moins grandes de la cellule émettrice et qui peuvent les reconnaître. Les plus connues de ces molécules sont les hormones.

Chez les végétaux, diverses hormones existent qui agissent, soit à très courte distance, tel l’éthylène (une hormone gazeuse de réponse aux stress et de maturation des fruits), ou à distance, telles l’auxine ou les gibbérellines, qui contrôlent la croissance, et différents phyto-œstrogènes. Chez les animaux, il existe un très grand nombre d’hormones tant chez les vertébrés que chez les autres groupes. Leurs tailles sont extrêmement différentes : certaines sont très petites, comme l’oxyde d’azote (NO), un médiateur gazeux comme l’éthylène des végétaux et qui possède de multiples rôles physiologiques ; d’autres sont de grande taille, telle l’adiponectine, qui joue un rôle dans le métabolisme des lipides.

Le principe général d’action est commun à toutes les hormones. Ces dernières agissent via leur liaison à leurs récepteurs, présents au niveau de leurs cellules cibles. Il existe deux grands types de récepteurs : les récepteurs mem [...]

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Contacts directs entre cellules

Contacts directs entre cellules
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Mécanisme d’action des récepteurs nucléaires de signaux extracellulaires des animaux

Mécanisme d’action des récepteurs nucléaires de signaux extracellulaires des animaux
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Types de transduction d’un signal par son récepteur membranaire

Types de transduction d’un signal par son récepteur membranaire
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Kisspeptine et somatostatine dans l’hypothalamus

Kisspeptine et somatostatine dans l’hypothalamus
Crédits : Laurence Dufourny/ INRA/ CNRS

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Pour citer l’article

Yves COMBARNOUS, « COMMUNICATION CELLULAIRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 30 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/communication-cellulaire/