- Signaux chimiques (hormones, neurotransmetteurs)
- Récepteurs spécifiques
- Transduction du signal
- Réponse cellulaire
- Amplification du signal
- Protéines d'adhésion (cadherines, intégrines)
- Jonctions serrées
- Jonctions adhérentes
- Formation des tissus
- Barrière sélective
- Gap junctions (communicantes)
- Tight junctions (serrées)
- Adherens junctions (adhérentes)
- Desmosomes
- Connexines et cadherines
Communication directe : Échange de substances entre cellules adjacentes sans passage par le milieu extracellulaire.
- Jonctions gap (communicantes)
- Connexines formant des pores
- Passage de petites molécules (ions, métabolites)
- Synchronisation des activités
- Transmission rapide
Assemblage de connexines dans les membranes des deux cellules
Création de canaux intercellulaires
Diffusion de petites molécules (< 1 kDa)
Ions, nucléotides, glucose, etc.
Propagation des signaux électriques
Coordination des réponses
Modulation de l'ouverture des jonctions
Contrôle par le pH, Ca²⁺, voltage
Muscle cardiaque, muscles lisses
Neurones embryonnaires
La communication directe entre cellules se fait par les jonctions gap permettant le passage de petites molécules et la synchronisation des activités
• Connexines : Protéines formant les canaux
• Taille limite : < 1 kDa pour passage
• Synchronisation : Coordination des réponses
Signalisation chimique : Communication par libération de molécules signal dans le milieu extracellulaire.
Endocrine : hormones dans le sang
Paracrine : signaux locaux
Autocrine : signalisation sur soi-même
Mémbranaires : pour molécules hydrophiles
Intracellulaires : pour molécules hydrophobes
Liaison ligand-récepteur
Activation de cascades enzymatiques
Amplification du signal
Activation/inhibition de gènes
Modifications métaboliques
Changements fonctionnels
Désensibilisation des récepteurs
Feedback négatif
La signalisation chimique utilise des molécules spécifiques qui se lient à des récepteurs pour déclencher une réponse cellulaire
• Spécificité : Liaison ligand-récepteur spécifique
• Amplification : Une molécule active plusieurs enzymes
• Transduction : Conversion du signal chimique
Jonctions serrées : Structures spécialisées empêchant le passage de substances entre cellules épithéliales.
- Localisation apicale
- Protéines occludines et claudines
- Barrière imperméable
- Séparation des domaines membranaires
- Contrôle du transport
Assemblage de protéines transmembranaires
Occludines, claudines, junctional adhesion molecules (JAM)
Empêchent le passage de substances
Séparateurs de compartiments
Séparation des domaines apical et basolatéral
Orientation vectorielle du transport
Épithélium intestinal
Blood-brain barrier
Tubules rénaux
Perméabilité contrôlée
Adaptation selon les besoins
Les jonctions serrées forment une barrière imperméable empêchant le passage de substances entre cellules épithéliales
• Clairance : Contrôle du passage des substances
• Polarité : Orientation fonctionnelle des cellules
• Sélectivité : Barrière mais transport dirigé
Jonctions communicantes : Canaux permettant le passage direct de molécules entre cellules adjacentes.
Deux hémiconnexons (connexons) de chaque cellule
Chaque connexon formé de 6 connexines
Canal aqueux de 1.5-2 nm de diamètre
Perméable aux molécules < 1 kDa
Ions (K⁺, Na⁺, Ca²⁺)
Molécules de signalisation (IP₃, cAMP)
Petits métabolites
Transmission électrique (muscle cardiaque)
Synchronisation des réponses
Coopération métabolique
Contrôle par le pH, Ca²⁺, voltage
Ouverture/fermeture rapide
Les jonctions communicantes permettent le passage direct de petites molécules entre cellules, favorisant la coordination
• Connexines : Protéines formant les canaux
• Taille limite : < 1 kDa
• Rapidité : Transmission quasi instantanée
Adhésion cellulaire : Fixation des cellules entre elles ou avec la matrice extracellulaire.
Homotypique : cellules identiques
Hétérotypique : cellules différentes
Cadherines : médiées par Ca²⁺
Intégrines : liaison avec la matrice
Immunoglobulines : ICAM, VCAM
Cadherines liées au cytosquelette
Desmosomes pour forte adhésion
Formation des tissus
Transmission des forces
Migration cellulaire
Modifications de l'affinité
Recrutement de protéines
L'adhésion cellulaire assure la cohésion tissulaire par des protéines spécifiques liant les cellules entre elles
• Spécificité : Types de protéines selon les cellules
• Cohésion : Maintien de l'intégrité tissulaire
• Dynamisme : Modifiable selon les besoins
Transmission synaptique : Communication entre neurones par libération de neurotransmetteurs.
- Potential d'action arrive au bouton synaptique
- Ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants
- Entrée de Ca²⁺ déclenche exocytose des vésicules
- Libération de neurotransmetteurs
- Liaison aux récepteurs post-synaptiques
Potential d'action atteint le bouton synaptique
Ouverture des canaux Na⁺/K⁺
Ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants
Augmentation de [Ca²⁺] intracellulaire
Ca²⁺ active les protéines de fusion (SNAREs)
Exocytose des vésicules contenant neurotransmetteurs
Neurotransmetteurs traversent la fente synaptique
Liaison aux récepteurs ionotropes ou métabotropes
Recapture, dégradation ou diffusion
Réinitialisation de la synapse
La transmission synaptique est un processus chimique permettant la communication entre neurones via des neurotransmetteurs
• Ca²⁺ : Ion déclencheur de la libération
• Spécificité : Neurotransmetteurs et récepteurs spécifiques
• Unidirectionnalité : Sens unique de la transmission
Coordination cardiaque : Synchronisation des cardiomyocytes par les jonctions gap.
Cardiomyocytes connectés par des disques intercalaires
Riches en jonctions gap
Initiation au nœud sinusal
Propagation par les jonctions gap
Passage des ions Na⁺, K⁺, Ca²⁺
Diffusion rapide du potential d'action
Augmentation de [Ca²⁺] dans tous les cardiomyocytes
Contraction simultanée
Éjection efficace du sang
Prévention de la fibrillation
Les jonctions gap dans le cœur permettent la propagation rapide des signaux électriques assurant une contraction coordonnée
• Synchronisation : Nécessaire pour la fonction cardiaque
• Jonctions gap : Passent les ions responsables de l'excitation
• Effet domino : Propagation de cellule en cellule
Signalisation hormonale : Communication à distance via des hormones dans le sang.
Hormones produites par glandes endocrines
Libération dans le sang
Transport par le système sanguin
Distribution à tout l'organisme
Seules les cellules cibles ont les récepteurs appropriés
Spécificité tissulaire
Activation de cascades de signalisation
Modifications transcriptionnelles ou métaboliques
Contrôle par feedback négatif
Amplitude et durée de la réponse
La signalisation hormonale permet une communication à distance avec des effets spécifiques sur les cellules cibles
• Spécificité : Récepteurs spécifiques aux cellules cibles
• Amplitude : Faibles concentrations mais grands effets
• Feedback : Régulation du système
Coordination cellulaire : Ensemble des mécanismes assurant le fonctionnement harmonieux des cellules.
- Signaux chimiques (hormones, facteurs de croissance)
- Contacts directs (jonctions)
- Matrice extracellulaire
- Feedback et régulation
- Apoptose contrôlée
Signaux paracrines entre cellules proches
Signaux juxtacrines (contact direct)
Signaux endocrines (hormones)
Signaux nerveux
Support structurel
Réserve de facteurs de croissance
Régulation par feedback négatif
Prévention des excès
Homeostasie
Remplacement des cellules
Contrôle de la prolifération
La coordination cellulaire implique divers mécanismes de communication et de régulation assurant l'homéostasie
• Communication : Multiples voies de signalisation
• Régulation : Boucles de feedback
• Homéostasie : Équilibre dynamique
Troubles d'interactions : Conséquences des dysfonctionnements dans les communications cellulaires.
Perte de contrôle de la prolifération
Dysfonctionnement des récepteurs
Réduction de l'adhésion cellulaire
Erreurs de reconnaissance
Attaque des cellules propres
Dysfonctionnement de la communication immunitaire
Résistance à l'insuline
Dysfonctionnement de la signalisation
Problèmes de régulation glycémique
Dysfonctionnement synaptique
Accumulation de protéines mal repliées
Perte de communication neuronale
Pathogènes interfèrent avec la communication
Évasion du système immunitaire
Altération des jonctions cellulaires
Les troubles d'interactions cellulaires peuvent entraîner diverses pathologies affectant la coordination des fonctions
• Spécificité : Certains troubles affectent des systèmes spécifiques
• Cascade : Petits dysfonctionnements peuvent avoir de grands effets
• Redondance : Systèmes de compensation peuvent être dépassés
