Signalisation juxtacrine

Types de signalisation cellulaire

Lasignalisation cellulaire est le processus par lequel une cellule répond à des molécules de signalisation appelées ligands dans son environnement externe par l'intermédiaire de récepteurs protéiques.

Il existe quatre grands types de signalisation cellulaire :

• Autocrine

• Paracrine

• endocrine

• Signalisation juxtacrine

Définissons brièvement chacun de ces types et citons quelques exemples notables.

Signalisation autocrine

Lasignalisation autocrine est un type de signalisation cellulaire dans lequel les ligands se lient aux récepteurs dans la même cellule. Une cellule infectée par un virus, par exemple, peut se transmettre des signaux autocrines pour induire l'apoptose ou "mort cellulaire programmée", isolant et éliminant ainsi le virus.

Lorsque les cellules cibles sont des cellules voisines du même type, on parle généralement aussi de signalisation autocrine. Au cours du développement embryologique, par exemple, un groupe de cellules voisines peut être activé par des signaux autocrines pour aider à diriger la différenciation de cellules identiques en types de cellules comparables.

Signalisation paracrine

Lasignalisation par acrine est le processus par lequel les cellules communiquent localement avec les cellules voisines.

Au cours de la signalisation paracrine, les molécules de ligand sont immédiatement décomposées par des enzymes ou éliminées par les cellules voisines afin que la réponse reste localisée. En les décomposant, le gradient de concentration est rétabli, ce qui permet aux signaux de se diffuser à nouveau dans l'espace intracellulaire.

Un exemple de signalisation paracrine est la transmission de ligands appelés neurotransmetteurs entre les cellules nerveuses.

Signalisation endocrine

Lasignalisation endocrine est le processus par lequel les cellules d'un organisme reçoivent des signaux de cellules situées dans des parties éloignées du corps. Dans l'organisme, ces signaux proviennent des cellules endocrines, qui se trouvent généralement dans les glandes endocrines telles que la glande thyroïde, l'hypophyse et l'hypothalamus.

La transmission d'hormones comme l'insuline, le cortisol et les œstrogènes est un exemple de signalisation endocrinienne.

Qu'est-ce que la signalisation juxtacrine ?

Enfin, venons-en au sujet principal de notre article : la signalisation juxtacrine.

Lorsque des cellules voisines sont physiquement en contact les unes avec les autres, la signalisation juxtacrine se produit. Dans ce cas, la membrane d'une cellule lie la molécule de signalisation, qui n'est donc pas libre de voyager. Elle peut alors interagir avec un récepteur situé sur la membrane d'une cellule adjacente.

Signalisation juxtacrine et signalisation paracrine

Étant donné que la signalisation juxtacrine est définie comme un type de signalisation qui se produit entre des cellules adjacentes alors que la signalisation paracrine se produit entre des cellules proches, il est facile de confondre les deux.

Pour simplifier, la différence entre les deux est que la signalisation juxtacrine exige que les cellules se touchent physiquement, alors que la signalisation paracrine ne nécessite aucun contact ; elle repose plutôt sur la diffusion des molécules de signalisation d'une cellule à l'autre.

Signalisation juxtacrine et signalisation autocrine

La principale différence entre la signalisation juxtacrine et autocrine est que la signalisation autocrine n'implique qu'une seule cellule (la cellule messagère est aussi la cellule réceptrice), alors que la signalisation juxtacrine implique au moins deux cellules situées l'une à côté de l'autre. Il existe également d'autres différences :

Voie de signalisation juxtacrine

Parce que la signalisation juxtacrine nécessite un contact physique, les mécanismes et la dynamique qui sous-tendent la signalisation juxtacrine sont très différents des autres types de signalisation. L'échange de signaux a lieu localement à l'interface interface entre les deux cellules adjacentes.

Cet échange peut être bidirectionnel (c'est-à-dire que le signal se déplace dans les deux sens) et asymétrique. C'est ce que montre le schéma ci-dessous (Fig. 1)

La voie de Notch est un exemple de voie de signalisation juxtacrine. La voie de Notch est une voie de signalisation juxtacrine dans laquelle les cellules qui envoient le signal ont des ligands liés à la membrane (en particulier des protéines transmembranaires de lafamille Delta/Serrate/Lag-2 [DSL]) qui se lient aux Notch récepteurs de la surface cellulaire et les activent sur la cellule réceptrice (Fig. 3).

Lorsque le récepteur Notch est activé, le domaine intracellulaire de Notch (NICD) est clivé et transloqué vers le noyau où il se lie à un certain facteur de transcription , induisant ainsi la transcription des gènes cibles .

Les signaux échangés entre les cellules adjacentes par le biais de la voie de signalisation Notch amplifient la différenciation cellulaire, déterminent le destin d'une cellule et permettent la formation de modèles au cours du développement. Ladifférenciation cellulaire est la formation de différents types de cellules de telle sorte que lorsque ces cellules sont organisées en tissus, elles sont imprégnées d'une fonction physiologique spécifique.

Diagramme de signalisation juxtacrine

Lorsque la surface cellulaire interagit avec les ligands et les récepteurs juxtacrines, les composants protéiques et lipidiques des surfaces de signalisation subissent un remodelage radical. Les complexes de signalisation dans les cellules juxtaposées sont connectés spatialement et physiquement via l'engagement ligand-récepteur et la reconfiguration de la surface.

La communication intercellulaire par le biais de la signalisation juxtacrine joue un rôle important dans de nombreux processus développementaux, physiologiques, immunologiques, neurologiques et pathologiques.

Types de signalisation juxtacrine

La signalisation juxtacrine peut se faire de différentes manières, mais les plus courantes sont les jonctions lacunaires et les plasmodesmes. Les jonctions lacunaires et les plasmodesmes sont utilisés pour faciliter la signalisation juxtacrine.

Dans cette section, nous verrons ce que sont les jonctions lacunaires et les plasmodesmes et comment ils facilitent la signalisation juxtacrine. Nous aborderons également un exemple de voie de signalisation juxtacrine appelée voie de Notch.

Signalisation juxtacrine à travers les jonctions lacunaires

Lesjonctions lacunaires sont des régions de la membrane cellulaire qui servent de canaux de communication entre les cellules adjacentes. Les cellules reliées par des jonctions lacunaires sont appelées cellules "couplées". Les petites molécules de signalisation solubles, y compris les ions, peuvent traverser ces jonctions.

Lesprotéines de connexine constituent les canaux des jonctions lacunaires. Six connexines identiques dans la membrane de chaque cellule se combinent pour former un canal transmembranaire avec un pore central. Le complexe de canaux d'une cellule se connecte au complexe de canaux d'une autre cellule, ce qui permet de relier les cytoplasmes des deux cellules.

Signalisation juxtacrine par les plasmodesmes

Lesplasmodesmes sont des structures cellulaires végétales qui facilitent la communication directe de cellule à cellule entre les cellules voisines. Ils servent de ponts entre le cytoplasme de deux cellules séparées par des parois cellulaires.

La structure des plasmodesmes varie considérablement au cours de la croissance et de la différenciation d'une cellule, ou entre différentes jonctions cellule-cellule, en fonction des besoins de transport intercellulaire.

Un plasmodesme typique (c'est la forme singulière de plasmodesmata) a une taille de pore de 20 à 50 nm et consiste en un seul canal cytoplasmique tapissé de membrane qui relie deux cellules, mais il peut être modifié de façon à devenir ramifié ou complexe, avec de nombreux canaux qui fusionnent, se séparent ou partagent la même ouverture. Les plasmodesmes simples et complexes contrôlent différemment la signalisation intercellulaire, les plasmodesmes complexes agissant comme un filtre, réduisant la gamme de produits chimiques qui peuvent circuler entre les cellules.

Exemples de signalisation juxtacrine

La signalisation juxtacrine est utilisée dans l'ensemble du corps des animaux, mais aussi chez les plantes. Elle permet une communication et une coordination très rapides, elle est donc cruciale pour les processus où la rapidité est essentielle. Voici quelques exemples de signalisation juxtacrine :

• Les myocardiocytes (cellules du muscle cardiaque) sont reliés par des jonctions gap. Cela permet aux signaux chimiques et électriques de voyager très rapidement à travers plusieurs cellules. La vitesse est essentielle car les myocardiocytes doivent se dépolariser et se contracter de façon synchronisée pour que le cœur puisse pomper efficacement le sang dans l'organisme.
• La même chose se produit entre les neurones de certaines régions du système nerveux. Les poumons doivent se contracter et se dilater de façon synchronisée pour qu'un organisme puisse bien respirer. Par conséquent, les neurones qui régulent ce processus ont besoin de jonctions lacunaires pour communiquer avec rapidité et pouvoir envoyer des signaux coordonnés aux muscles qui régulent la respiration.