HOMÉOSTASIE

Homéostasie au niveau cellulaire

Les structures essentielles de la cellule sont : la membrane, zone frontière, qui est une partie essentielle de la machinerie cellulaire ; le système mitochondrial qui répartit sur ses structures membranaires des enzymes respiratoires ; enfin, l'ensemble noyau-nucléole-système réticulaire endoplasmique (ribosomes et appareil de Golgi) qui réalise à la fois la duplication de l'ADN et la transcription du message génétique. Chacune de ces structures participe aux différents « programmes » intra-cellulaires qui traduisent tous la mise en action de certains gènes (cf. génétique, biologie moléculaire).

On peut admettre que, dans un organisme adulte, chaque cellule différenciée contient un assortiment complet de tous les gènes déposés dans l'œuf initial au cours de la conjugaison des gamètes mâle et femelle, mais seul un petit nombre de gènes est actif. En effet, pour expliquer qu'une cellule musculaire se distingue morphologiquement et fonctionnellement d'une cellule nerveuse par exemple, on pense que l'information génétique qui préside à la genèse de ces deux cellules se différencie par le truchement d'un programme bloqué. Cela signifie que des substances (peut-être des histones) masquent certains gènes de l'ADN, qui deviennent ainsi incapables de contrôler la biosynthèse de tel ou tel matériau cellulaire.

Cependant, le programme essentiel (mitochondrial et ribosomique) échappe à ce type de régulations et aboutit à une synthèse continue des enzymes impliquées dans des mécanismes vitaux, comme celui du cycle tricarboxylique ou des systèmes d'oxydoréduction respiratoires.

Chaque cellule possède un système complexe de contrôle qui lui permet de régler et de coordonner les activités de ses différents métabolismes en les adaptant à ses propres besoins ; on peut citer : la perméabilité membranaire qui est susceptible de varier et de se modifier en fonction du métabolisme même de la cellule ; la loi d'action de masse qui entre en jeu dans toutes les réactions d'équilibre A + B ⇌ AB pour freiner la synthèse de AB, s'il n'est pas utilisé ; l'action de rétro-inhibition, sur une chaîne enzymatique, des produits fabriqués comportant des molécules allostériques, c'est-à-dire dont la conformation varie en fonction de la quantité de certaines substances ; ce mécanisme de régulation a été montré par les expériences de H. E. Umbarger et de l'école de l'Institut Pasteur (F. Jacob, A. Lwoff et J. Monod). C'est encore cette école qui a découvert les phénomènes de la répression et de la dérépression génique. Elle a abouti à une théorie qui postule, entre les gènes de codage (gènes structuraux) et opérateurs (qui déclenchent l'action des gènes structuraux), des gènes régulateurs dont le rôle est de permettre la synthèse d'un répresseur qui bloque ou libère le gène opérateur.

Les programmes de synthèse, d'une part des enzymes dont dépend la mitose, et d'autre part des enzymes qui dirigent l'activité spécifique des tissus et en déterminent la différenciation, peuvent être considérés comme mutuellement exclusifs. En effet, on remarque que l'activité mitotique d'une cellule exclut l'activité fonctionnelle. Il existe donc un moment dans le cycle cellulaire, nommé par W. S. Bullough dichophase, où la cellule « choisit » soit de mûrir et de devenir fonctionnelle, soit de se diviser en gardant ses potentialités. L'exemple le plus frappant est celui des cellules souches des tubes de la glande testiculaire : les spermatogonies se divisent et leur nombre augmente, mais seules quelques gonies deviennent des spermatocytes, puis des spermatides, et se différencient enfin en spermatozoïdes mûrs. Les signaux échangés qui permettent cette homéostasie essentielle restent à[...]