Contenu
- Les cellules communiquent avec quatre types de signaux
- Les signaux de paracrine maintiennent l'ordre dans le voisinage de la cellule
- La signalisation autocrine peut favoriser la croissance
- La signalisation endocrine affecte l'ensemble de l'organisme
- La signalisation synaptique relie deux cellules
- Le processus de réception du signal est similaire pour tous les types de communication cellulaire
- L'expression génique est un mécanisme pour les changements de comportement cellulaire
Les cellules dans des organismes multicellulaires doivent assumer des rôles spécialisés et savoir quand effectuer des activités spécifiques. Les cellules coordonnent leurs actions par le biais de différents types de communication cellulaire, également appelés la signalisation cellulaire. Les signaux cellulaires typiques sont de nature chimique et peuvent être ciblés localement ou pour l'organisme en général.
La communication cellulaire est un processus en plusieurs étapes qui comprend les éléments suivants:
Les différents types de communication cellulaire suivent tous les mêmes étapes mais se distinguent par la rapidité du processus de signalisation et la distance à laquelle il agit. Les cellules nerveuses signalent rapidement mais localement tandis que les glandes libérant des hormones agissent plus lentement, mais dans tout l'organisme.
Les différents types de signalisation cellulaire ont évolué pour prendre en compte les exigences de vitesse et de distance pour diverses fonctions de la cellule.
Les cellules communiquent avec quatre types de signaux
Les cellules utilisent différents types de signalisation en fonction des autres cellules qu'elles souhaitent atteindre. Les quatre types de communication cellulaire sont les suivants:
Les cellules émettent des signaux chimiques pour que les autres cellules sachent quelles sont leurs actions et reçoivent des signaux les informant des activités des cellules d'autres organismes. Des actions telles que la division cellulaire, la croissance cellulaire, la mort cellulaire et la production de protéines sont coordonnées à travers les différents types de signalisation cellulaire.
Les signaux de paracrine maintiennent l'ordre dans le voisinage de la cellule
Lors de la signalisation paracrine, une cellule sécrète une substance chimique qui finit par provoquer des changements spécifiques dans le comportement des cellules voisines. La cellule d'origine produit le signal chimique qui diffuse à travers le tissu à proximité. Le produit chimique n'est pas stable et se détériore s'il doit parcourir de longues distances.
En conséquence, la signalisation paracrine est utilisée pour communication cellulaire locale.
La substance chimique produite par la cellule cible d'autres cellules spécifiques. Les cellules ciblées ont des récepteurs sur leurs membranes cellulaires pour le produit chimique sécrété. Les cellules non ciblées ne possèdent pas les récepteurs requis et ne sont pas affectées. Le produit chimique sécrété se fixe aux récepteurs des cellules ciblées et déclenche une réaction à l'intérieur de la cellule. La réaction influence à son tour le comportement des cellules ciblées.
Par exemple, les cellules de la peau se développent en couches avec la couche supérieure composée de cellules mortes. Les cellules d'un tissu différent se trouvent sous la couche inférieure des cellules de la peau. La signalisation de cellules locales garantit que les cellules de la peau savent dans quelle couche elles se trouvent et si elles doivent se diviser pour remplacer les cellules mortes.
La signalisation paracrine est également utilisée pour communiquer à l'intérieur des tissus musculaires. Un signal chimique paracrine des cellules nerveuses dans le muscle provoque la contraction de celles-ci, permettant ainsi aux muscles de bouger dans l'organisme.
La signalisation autocrine peut favoriser la croissance
La signalisation autocrine est similaire à la signalisation paracrine mais agit sur la cellule qui sécrète initialement le signal. La cellule d'origine produit un signal chimique, mais les récepteurs du signal se trouvent sur la même cellule. En conséquence, la cellule se stimule pour changer de comportement.
Par exemple, une cellule pourrait sécréter un produit chimique qui favorise la croissance cellulaire. Le signal diffuse dans le tissu local mais est capturé par les récepteurs de la cellule d'origine. La cellule qui a sécrété le signal est ensuite stimulée pour poursuivre sa croissance.
Cette fonctionnalité est utile dans les embryons où la croissance est importante et favorise également une différenciation cellulaire efficace lorsque la signalisation autocrine renforce l'identité des cellules. L'auto-stimulation autocrine est rare dans les tissus sains adultes mais peut être observée dans certains cancers.
La signalisation endocrine affecte l'ensemble de l'organisme
En signalisation endocrine, la cellule d'origine sécrète une hormone stable sur de longues distances. L'hormone diffuse à travers le tissu cellulaire dans les capillaires et traverse le système circulatoire de l'organisme.
Les hormones endocrines se propagent dans tout le corps et ciblent les cellules dans des endroits éloignés de la cellule de signalisation. Les cellules ciblées possèdent des récepteurs pour l'hormone et modifient leur comportement lorsque les récepteurs sont activés.
Par exemple, les cellules de la glande surrénale produisent l'hormone adrénaline, ce qui amène le corps à passer en mode "combat ou fuite". L'hormone se propage dans tout le corps dans le sang et provoque des réactions dans les cellules ciblées. Les vaisseaux sanguins se contractent pour augmenter la pression artérielle des muscles, le cœur pompe plus rapidement et certaines glandes sudoripares sont activées. Tout l'organisme est placé dans un état de préparation pour un effort supplémentaire.
L'hormone est la même partout, mais lorsqu'elle déclenche des récepteurs sur les cellules, celles-ci changent de comportement de différentes manières.
La signalisation synaptique relie deux cellules
Lorsque deux cellules doivent continuellement échanger des signaux importants, il est judicieux de créer des structures de communication spéciales pour faciliter l’échange de signaux chimiques. le synapse est une extension cellulaire qui rapproche les membranes cellulaires externes de deux cellules. La signalisation à travers une synapse ne lie toujours que deux cellules, mais une cellule peut avoir des associations aussi étroites avec plusieurs cellules à la fois.
Les signaux chimiques libérés dans le lacune synaptique sont immédiatement absorbés par les récepteurs des cellules partenaires. Pour certaines cellules, l'écart est si petit que les cellules se touchent efficacement. Dans ce cas, les signaux chimiques sur la membrane cellulaire externe d'une cellule peuvent directement engager des récepteurs sur la membrane de l'autre cellule et la communication est particulièrement rapide.
Une communication synaptique typique a lieu entre les neurones dans le cerveau. Les cellules du cerveau construisent des synapses pour établir des canaux de communication privilégiés avec certaines cellules voisines. Les cellules peuvent alors particulièrement bien communiquer avec leurs partenaires de communication synaptiques, échangeant des signaux chimiques rapidement et fréquemment.
Le processus de réception du signal est similaire pour tous les types de communication cellulaire
L’utilisation d’un signal de communication cellulaire est relativement simple car la cellule sécrète le produit chimique et le signal est distribué en fonction de son type. La réception d'un signal est plus compliquée car le produit chimique du signal reste en dehors de la cellule cible. Avant que le signal puisse modifier le comportement de la cellule, il doit entrer dans la cellule et déclencher le changement.
Premièrement, la cellule cible doit avoir des récepteurs correspondant au signal chimique. Les récepteurs sont des produits chimiques à la surface de la cellule qui peuvent se lier à certains signaux chimiques. Lorsqu'un récepteur se lie à un signal chimique, il déclenche un déclencheur à l'intérieur de la membrane cellulaire.
La gâchette engage alors un processus de transduction du signal dans lequel le produit chimique déclenché cible une partie de la cellule où le comportement des cellules doit changer.
L'expression génique est un mécanisme pour les changements de comportement cellulaire
Les cellules se développent et se divisent à la suite de la signalisation d'autres cellules. Un tel signal de croissance se lie aux récepteurs de la cellule cible et déclenche une transduction du signal à l'intérieur de la cellule. Le produit chimique de transduction pénètre dans le noyau cellulaire et amène la cellule à initier la croissance et la division cellulaire ultérieure.
Le produit chimique de transduction accomplit ceci en influençant l'expression du gène. Il active les gènes responsables de la production de protéines cellulaires supplémentaires qui font croître et se diviser les cellules. La cellule exprime un nouvel ensemble de gènes et modifie son comportement en fonction du signal reçu.
Les cellules peuvent également modifier leur comportement en fonction de leurs signaux en modifiant la quantité d'énergie qu'elles produisent, en modifiant les quantités de produits chimiques qu'elles sécrètent ou en s'engageant dans une cellule. apoptose ou mort cellulaire contrôlée. Le cycle de communication cellulaire reste le même, les cellules émettant des signaux, les cellules cibles les recevant et les cellules cibles modifiant ensuite leur comportement en fonction du signal reçu.