1. Matrice extracellulaire
2. Cellule – cellule
Cellules d’organes pluricellulaires Les cellules sont organisées dans les tissus et les organes. Chez les animaux, cette organisation dépend en grande partie de la capacité des cellules à adhérer à la matrice extracellulaire ou entre elles. L’adhésion cellulaire repose sur des protéines transmembranaires, appelées protéines d’adhésion, présentes dans la membrane plasmique. Ces protéines ont permis l’émergence d’animaux au cours de l’évolution, tous des organismes pluricellulaires. En fait, les protéines d’adhésion sont très similaires lorsque l’on compare les différents groupes d’animaux, y compris les éponges marines. L’adhésion ne sert pas seulement à ancrer et à placer des cellules pour former des structures tridimensionnelles, mais aussi à communiquer entre elles. En d’autres termes, le type d’adhésion et à quoi une cellule est adhérée est une information très utile pour les cellules.
Les cellules se déplacent à travers les tissus par voie d’adhésion. Les cellules ne nagent pas, mais rampent. Pour voyager, les cellules doivent d’abord être attachées à un élément de l’environnement, une cellule ou des molécules de la matrice extracellulaire, puis faire glisser le noyau et le reste du cytoplasme dans le sens du déplacement. Pendant le développement de l’embryon, les cellules peuvent se déplacer en groupes coordonnés. Dans ce cas, les cellules voyagent ensemble par adhésion cellule-cellule.
Des molécules d’adhésion se trouvent dans la membrane plasmique. Ils diffusent latéralement mais se fixent lorsqu’ils sont ancrés à une molécule extracellulaire. Une molécule d’adhésion ne crée pas de liaison forte, mais l’adhésion cellulaire est réalisée par de nombreuses molécules d’adhésion qui créent une liaison forte, comme s’il s’agissait d’un Velcro moléculaire. Certaines molécules d’adhésion peuvent interagir latéralement entre elles et former des complexes moléculaires qui augmentent la force d’adhésion en certains points locaux de la surface cellulaire. Ce sont des structures connues sous le nom d’adhérences focales et de jonctions d’adhésion. Les cellules peuvent réguler l’intensité de l’adhésion et à quelle molécule elles adhèrent par différents mécanismes. Par exemple, les cellules peuvent modifier le type et la quantité de molécules d’adhésion dans la membrane plasmique par synthèse, dégradation ou les cacher temporairement dans des compartiments internes par endocytose et exocytose. Un autre mécanisme pour contrôler la force et la spécificité de l’adhésion consiste à activer et à inactiver les molécules d’adhésion dans la membrane plasmique.
Il existe des molécules d’adhésion impliquées dans la fixation des cellules à la matrice extracellulaire et d’autres dans la liaison d’une cellule à une autre.
Adhésion cellule-matrice extracellulaire
Les intégrines sont probablement les protéines les plus importantes impliquées dans l’adhésion entre les cellules et la matrice extracellulaire, et comprennent une grande famille de protéines transmembranaires présentes chez tous les animaux. Ils sont composés de deux sous-unités (alpha et bêta) (Figure 1). Chez les mammifères, la famille des intégrines est formée de 18 unités alpha et de 3 unités bêta. Par combinaison, ils sont capables de former jusqu’à 24 intégrines différentes, qui sont exprimées de manière différentielle en fonction du tissu et de l’état physiologique de la cellule. Les intégrines ont 3 domaines moléculaires. Un domaine intracellulaire qui interagit avec les filaments d’actine du cytosquelette (parfois avec des filaments intermédiaires), un domaine extracellulaire qui peut lier le collagène, les fibronectines et les laminines, et un domaine intramembranaire contenant des séquences d’acides aminés hydrophobes insérées parmi les chaînes d’acides gras lipidiques. La capacité des intégrines à connecter la matrice extracellulaire et le cytosquelette permet une continuité structurelle entre les côtés interne et externe de la cellule. De plus, les intégrines peuvent modifier le comportement de la cellule en fonction de la composition moléculaire de la matrice extracellulaire (elles se comportent comme des récepteurs). Ceci est possible parce que l’état d’adhésion de l’intégrine est transmis à son domaine intracellulaire par changement conformationnel, déclenchant des cascades d’interaction moléculaire dans le cytosol, qui peuvent éventuellement modifier l’expression des gènes. Les cellules, à leur tour, peuvent réguler la force d’adhésion en augmentant ou en diminuant le nombre d’intégrines, en synthétisant différents sous-types de sous-unités d’intégrines, ou en modifiant l’affinité d’adhésion après modulation du domaine intracellulaire, ce qui à son tour modifiera la capacité d’adhésion du domaine extracellulaire. En général, la force d’adhésion des intégrines est plus faible que celle des autres molécules d’adhésion.
Parfois, les intégrines sont rassemblées en groupes pour former des complexes macromoléculaires appelés adhérences focales et dans certaines cellules, comme les cellules épithéliales, elles forment des complexes plus grands appelés hémidesmosomes. Dans les hémidesmosomes, le domaine cytosolique des intégrines est relié à des filaments intermédiaires et non à des filaments d’actine. La force d’adhésion d’une cellule à la matrice extracellulaire dépend du nombre, de l’état actif et du type d’intégrines exprimées dans la membrane plasmique.
Adhérence cellule-cellule.
Certaines molécules transmembranaires établissent des contacts d’adhésion directe entre les cellules. Il en existe quatre types: les cadhérines, les immunoglobulines, les sélectines et certains types d’intégrines (Figure 2). Les cadhérines se trouvent dans la plupart des cellules animales et établissent des contacts homotypiques, c’est-à-dire qu’elles reconnaissent et binf d’autres cadhérines situées dans les cellules voisines. Les cadhérines peuvent se joindre latéralement les unes aux autres pour former des groupes offrant une plus grande force d’adhérence en certains points de la surface cellulaire. Il existe plus de 100 types de cadhérines divisées en cadhérines classiques et desmosomales. Le nom cadhérine signifie calcium et adhérence, car ils ont besoin de calcium pour établir le contact d’adhérence. Les cadhérines sont une grande famille de protéines, dont certains membres sont spécifiquement exprimés dans certains tissus. Par exemple, les N-cadhérines se trouvent dans le tissu nerveux et l’E-cadhérine dans le tissu épithélial. C’est pourquoi ils jouent un rôle important lors de la ségrégation des populations cellulaires dans les tissus au cours du développement, mais aussi chez les adultes. Les cadhérines sont particulièrement pertinentes au cours du développement embryonnaire. Les cadhérines se trouvent également en tant que parties structurelles des desmosomes (macula adherens) et des jonctions adhérentes (zonula adherens).
Certaines protéines d’adhésion appartiennent à la famille des immunoglobulines et établissent des contacts homophiles avec d’autres immunoglobulines situées dans les cellules voisines, bien qu’elles puissent également établir des contacts hétérophiles. Ils constituent également une grande famille diversifiée de protéines à distribution tissulaire sélective. Par exemple, la N-CAM (molécule d’adhésion des cellules neuronales) est exprimée dans le système nerveux. La force de liaison des protéines d’immunoglobuline est plus faible que celle des cadhérines, et on pense qu’elle convient pour affiner la ségrégation des cellules en groupes à l’intérieur des tissus.
Les sélectines sont un autre type de molécules d’adhésion impliquées dans l’adhésion cellule-cellule par des contacts hétérophiles. Ils lient les glucides (acide sialique et fucose) situés à la surface des cellules adjacentes. Par exemple, ils sont nécessaires lors de la sortie des leucocytes des vaisseaux sanguins vers la matrice extracellulaire des tissus environnants. Les intégrines, qui participent principalement à l’adhésion de la matrice cellule-extracellulaire, sont également impliquées dans l’adhésion cellule-cellule. Par exemple, certaines intégrines peuvent établir des contacts hétérophiles avec certains types d’immunoglobulines des cellules voisines.
Les ocludines et les claudines sont des molécules d’adhésion cellule-cellule principalement présentes dans les jonctions serrées des cellules épithéliales, bien qu’elles se trouvent également dans d’autres tissus.
Bilbliographie
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