CM2: L’approche expérimental: Introduction à la communication cellulaire

artie 1 : La cellule dans son environnement II- Communication cellulaire: Introduction (D. Meffre)

Résumé

• Quel est le rôle de la communication cellulaire ?

• Qu’est-ce que la MEC et quel est son rôle ?

• Qu’est-ce qu’un tissu et quelles sont les 4 grandes familles de tissus ?

• Quels sont les moyens de transport de la membrane plasmique ?

• Quels sont les 3 modes de communication cellulaire ?

1. La communication cellulaire permet aux cellules :

   • de répondre aux signaux de l’environnement,

   • de s’adapter (maintien de l’homéostasie),

   • de maintenir la cohésion des tissus.

2. La MEC (matrice extracellulaire) est un réseau de macromolécules sécrétées par les cellules.
   ➡ Elle assure le soutien, la structuration et la communication entre cellules.

3. Un tissu est un ensemble coopératif de cellules + MEC.
   On distingue 4 grandes familles :

   • Épithélium

   • Tissu conjonctif (TC)

   • Tissu musculaire

   • Tissu nerveux

4. La membrane plasmique possède des moyens de transport adaptés :

   • Transports passifs :

     • Diffusion simple (gaz, molécules liposolubles)

     • Diffusion facilitée via perméases (GLUT) ou canaux (aquaporines)

   • Transports actifs :

     • Primaires : pompe Na⁺/K⁺

     • Secondaires : symport/antiport, ex : absorption du glucose par l’entérocyte (symport Na⁺/glucose + pompe Na⁺/K⁺).

5. Les 3 modes de communication cellulaire sont :

   • Physiques.

   • Par contact (jonctions GAP).

   • Chimiques : autocrine, paracrine, endocrine, neurocrine (synaptique).

II-1- Organisation des cellules: Notion de tissu

• Qu’est-ce qu’une cellule ?

• Qu’est-ce qu’un tissu et quelles sont les grandes familles de tissus ?

• Quelle est la différence entre différenciation et spécialisation ?

• Une cellule est l’unité élémentaire du vivant.

  • Elle résulte de processus de différenciation et de spécialisation.

  • Elle constitue la base de l’organisation biologique, capable d’assurer des fonctions vitales de manière autonome.

• Un tissu est :

  • Un ensemble coopératif de cellules différenciées associées à de la MEC (matrice extracellulaire).

  • Les variations portent sur la nature des cellules, la composition de la MEC et la proportion cellules/MEC.

  • On distingue 4 grandes familles de tissus :

    • Épithélial

    • Conjonctif (TC)

    • Musculaire

    • Nerveux
      ➡ Le tissu est donc le premier niveau d’organisation supra-cellulaire.

• La différence entre différenciation et spécialisation :

  • Différenciation : modifications morphologiques et moléculaires progressives qu’une cellule acquiert au cours de sa maturation (ex : apparition d’organites, changements de forme).

  • Spécialisation : acquisition d’une fonction précise et spécifique (ex : contraction pour la cellule musculaire, conduction de l’influx pour le neurone).

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Schématiser l’épithélium et le tissue conjonctif

II-2- La membrane plasmique: une barrière ?

• Quels sont les types de systèmes de transport de la membrane plasmique ? Les schématiser.

• Qu’est-ce que le gradient électrochimique ?

• Qu’est-ce qu’un système intégré de plusieurs transports membranaires ? Donne un exemple.

symport antiport

1. Les types de systèmes de transport membranaire :

   • Transports passifs (pas d’ATP, suivent le gradient) :

     • Diffusion simple : passage direct de petites molécules liposolubles ou gaz (ex : NO, CO₂, stéroïdes).

     • Diffusion facilitée : via protéines transmembranaires :

       • Canaux (ex : aquaporines pour H₂O).

       • Perméases (ex : GLUT1/2 pour le glucose).

   • Transports actifs (nécessitent de l’énergie) :

     • Actif primaire : pompe utilisant l’ATP directement (ex : pompe Na⁺/K⁺ ATPase).

     • Actif secondaire : couplé au gradient d’un ion (symport, antiport) → ex : cotransport Na⁺/glucose.

   ➡ Ces systèmes obéissent à une spécificité et peuvent atteindre une saturation (nombre limité de transporteurs).

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2. Le gradient électrochimique est la force qui gouverne le mouvement des ions à travers la membrane plasmique.
   Il résulte de deux composantes :

   • Le gradient de concentration (force chimique).

   • La différence de potentiel transmembranaire (TM) (force électrique).
     ➡ Le déplacement d’un ion dépend donc à la fois de la concentration et du potentiel électrique.

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3. Un système intégré de plusieurs transports membranaires combine plusieurs mécanismes de transport pour assurer une fonction physiologique.

   • Exemple : absorption intestinale du glucose par l’entérocyte :

     • Côté apical (vers la lumière intestinale) : symport Na⁺/glucose (transport actif secondaire).

     • Pompe Na⁺/K⁺ ATPase (transport actif primaire) maintient le gradient de Na⁺.

     • Côté basolatéral (vers le sang) : diffusion facilitée du glucose par GLUT2 (transport passif).
       ➡ L’ensemble permet un transport orienté et polarisé du glucose, strictement transcellulaire (et non paracellulaire).

II-3- Les modes de communication cellulaire

1. Quels sont les 3 modes de communication entre cellules ? Les schématiser.

Les 3 modes de communication cellulaire sont :

• Communication physique (juxtacrine) :

  • Contact direct via des molécules transmembranaires (ex : JAM, occludine, claudine).

  • Nécessite un contact cellule-cellule immédiat.

  • Schéma : membranes accolées avec protéines transmembranaires interagissant.

• Communication par contact direct (jonctions GAP) :

  • Passage direct de petites molécules ou ions entre cytoplasmes voisins via des canaux intercellulaires.

  • Permet une synchronisation rapide (ex : cardiomyocytes).

  • Schéma : deux membranes reliées par un canal de jonction.

• Communication par molécules diffusibles (chimique) :

  • Utilise des médiateurs sécrétés qui diffusent jusqu’à la cellule cible.

  • 4 sous-types selon la distance et le mode d’action :

    • Autocrine : la cellule agit sur elle-même.

    • Paracrine : agit sur une cellule voisine.

    • Endocrine : hormones véhiculées par le sang, action à distance.

    • Synaptique (neurocrine) : neurotransmetteurs libérés dans la synapse pour cibler une cellule post-synaptique.

  • Schéma : représentation des différents trajets (auto, para, endo, synaptique).

II-4- Les voies de la communication cellulaire

• Quels sont les éléments nécessaires à toute communication cellulaire ?

• Qu’est-ce que la transduction du signal ?

• Quels sont les acteurs intracellulaires principaux de la communication cellulaire ?

• Quel est le résultat final de la communication cellulaire ?

• Toute communication cellulaire nécessite :

  • Un signal ou ligand (molécule messagère).

  • Un moyen de réception (récepteur membranaire ou intracellulaire).

  • Un traitement du signal (cascade de signalisation intracellulaire).

  • Une réponse adaptée (activation de gènes, production de protéines, modification de l’activité cellulaire).

• La transduction du signal correspond au processus par lequel l’activation d’un récepteur par un ligand est transformée en une cascade d’événements intracellulaires.
  ➡ Elle permet la conversion d’un signal extracellulaire (ex : hormone, neurotransmetteur) en réponse intracellulaire.

• Les acteurs intracellulaires principaux sont les protéines de signalisation (enzymes, adaptateurs, kinases, phosphatases, seconds messagers).
  ➡ Ils relaient et amplifient le signal pour aboutir à une réponse précise.

• Le résultat final de la communication cellulaire est une réponse adaptée :

  • Modifications métaboliques,

  • Changements dans l’expression génique,

  • Adaptation fonctionnelle (ex : prolifération, différenciation, apoptose, sécrétion, contraction musculaire).

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