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4.6 : Connexions entre les cellules et activités cellulaires

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    Compétences à développer

    • Décrire la matrice extracellulaire
    • Énumérez des exemples de la façon dont les cellules végétales et les cellules animales communiquent avec les cellules adjacentes
    • Résumez les rôles des jonctions serrées, des desmosomes, des jonctions lacunaires et des plasmodesmes

    Vous savez déjà qu'un groupe de cellules similaires travaillant ensemble est appelé tissu. Comme vous pouvez vous y attendre, pour que les cellules fonctionnent ensemble, elles doivent communiquer entre elles, tout comme vous devez communiquer avec les autres si vous travaillez sur un projet de groupe. Voyons comment les cellules communiquent entre elles.

    Matrice extracellulaire de cellules animales

    La plupart des cellules animales libèrent des matières dans l'espace extracellulaire. Les principaux composants de ces matériaux sont les protéines, et la protéine la plus abondante est le collagène. Les fibres de collagène sont entrelacées avec des molécules de protéines contenant des glucides appelées protéoglycanes. Ensemble, ces matériaux sont appelés matrice extracellulaire (Figure\(\PageIndex{1}\)). Non seulement la matrice extracellulaire maintient les cellules ensemble pour former un tissu, mais elle permet également aux cellules du tissu de communiquer entre elles. Comment cela peut-il se produire ?

    Cette illustration montre la membrane plasmique. Des protéines membranaires intégrées appelées intégrines sont intégrées à la membrane plasmique. À l'extérieur de la cellule se trouve un vaste réseau de fibres de collagène. Les fibres sont attachées aux intégrines via une protéine appelée fibronectine. Les complexes de protéoglycanes s'étendent également de la membrane plasmique à la matrice extracellulaire. Une vue rapprochée montre que chaque complexe de protéoglycanes est composé d'un noyau de polysaccharide. Les protéines se ramifient à partir de ce noyau et les glucides à partir des protéines. L'intérieur de la membrane cytoplasmique est tapissé de microfilaments du cytosquelette.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : La matrice extracellulaire est constituée d'un réseau de protéines et de glucides.

    Les cellules possèdent des récepteurs protéiques sur les surfaces extracellulaires de leurs membranes plasmiques. Lorsqu'une molécule de la matrice se lie au récepteur, elle modifie la structure moléculaire du récepteur. Le récepteur, à son tour, modifie la conformation des microfilaments positionnés juste à l'intérieur de la membrane plasmique. Ces changements conformationnels induisent des signaux chimiques à l'intérieur de la cellule qui atteignent le noyau et activent ou désactivent la transcription de sections spécifiques de l'ADN, ce qui affecte la production des protéines associées, modifiant ainsi les activités au sein de la cellule.

    La coagulation du sang fournit un exemple du rôle de la matrice extracellulaire dans la communication cellulaire. Lorsque les cellules qui tapissent un vaisseau sanguin sont endommagées, elles présentent un récepteur protéique appelé facteur tissulaire. Lorsque le facteur tissulaire se lie à un autre facteur de la matrice extracellulaire, il provoque l'adhésion des plaquettes à la paroi du vaisseau sanguin endommagé, stimule la contraction des cellules musculaires lisses adjacentes du vaisseau sanguin (resserrant ainsi le vaisseau sanguin) et initie une série d'étapes qui stimulent des plaquettes pour produire des facteurs de coagulation.

    Jonctions intercellulaires

    Les cellules peuvent également communiquer entre elles par contact direct, ce que l'on appelle des jonctions intercellulaires. Il existe certaines différences dans la manière dont les cellules végétales et animales s'y prennent. Les plasmodesmes sont des jonctions entre les cellules végétales, tandis que les contacts entre les cellules animales comprennent des jonctions serrées, des jonctions lacunaires et des desmosomes.

    Plasmodesmes

    En général, de longues parties des membranes plasmiques des cellules végétales voisines ne peuvent pas se toucher car elles sont séparées par la paroi cellulaire qui entoure chaque cellule. Comment une plante peut-elle alors transférer l'eau et les autres éléments nutritifs du sol de ses racines, à travers ses tiges et jusqu'à ses feuilles ? Ce transport utilise principalement les tissus vasculaires (xylème et phloème). Il existe également des modifications structurales appelées plasmodesmes (singulier = plasmodesma), de nombreux canaux qui passent entre les parois cellulaires des cellules végétales adjacentes, relient leur cytoplasme et permettent le transport des matériaux d'une cellule à l'autre, et donc dans toute la plante (Figure\(\PageIndex{2}\)).

    Cette illustration montre deux cellules végétales côte à côte. Un espace dans la paroi cellulaire, un plasmodesme, permet aux fluides et aux petites molécules de passer du cytoplasme d'une cellule au cytoplasme de l'autre.
    Figure\(\PageIndex{2}\) : Un plasmodesme est un canal entre les parois cellulaires de deux cellules végétales adjacentes. Les plasmodesmes permettent aux matériaux de passer du cytoplasme d'une cellule végétale au cytoplasme d'une cellule adjacente.

    Jonctions étroites

    Une jonction étanche est un joint étanche entre deux cellules animales adjacentes (Figure\(\PageIndex{3}\)). Les cellules sont étroitement maintenues les unes contre les autres par des protéines (principalement deux protéines appelées claudines et occludines).

    Cette illustration montre deux membranes cellulaires reliées entre elles par une matrice de jonctions serrées.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : Des jonctions étanches forment des connexions étanches entre les cellules animales adjacentes. Les protéines créent une adhérence étroite des jonctions. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villareal)

    Cette adhérence étroite empêche les matières de s'échapper entre les cellules ; les jonctions serrées se trouvent généralement dans les tissus épithéliaux qui tapissent les organes internes et les cavités, et qui constituent la majeure partie de la peau. Par exemple, les jonctions étroites des cellules épithéliales qui tapissent la vessie empêchent l'urine de s'écouler dans l'espace extracellulaire.

    Desmosomes

    Les desmosomes, qui agissent comme des points de soudure entre les cellules épithéliales adjacentes, ne se trouvent également que dans les cellules animales (Figure\(\PageIndex{4}\)). De courtes protéines appelées cadhérines présentes dans la membrane plasmique se connectent à des filaments intermédiaires pour créer des desmosomes. Les cadhérines joignent deux cellules adjacentes et maintiennent les cellules dans une formation en forme de feuille dans les organes et les tissus qui s'étirent, comme la peau, le cœur et les muscles.

    Cette illustration montre deux cellules fusionnées par un desmosome. Les cadhérines s'étendent à partir de chaque cellule et relient les deux cellules ensemble. Les filaments intermédiaires se connectent aux cadhérines situées à l'intérieur de la cellule.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : Un desmosome forme une soudure par points très forte entre les cellules. Il est créé par la liaison de cadhérines et de filaments intermédiaires. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villareal)

    Joints lacunaires

    Les jonctions lacunaires des cellules animales ressemblent à des plasmodesmes dans les cellules végétales en ce sens qu'elles constituent des canaux entre des cellules adjacentes qui permettent le transport d'ions, de nutriments et d'autres substances qui permettent aux cellules de communiquer (Figure\(\PageIndex{5}\)). Sur le plan structurel, cependant, les jonctions lacunaires et les plasmodesmes diffèrent.

    Cette illustration montre deux cellules réunies par des pores protéiques appelés jonctions lacunaires qui permettent à l'eau et aux petites molécules de passer à travers.
    Figure\(\PageIndex{5}\) : Une jonction lacunaire est un pore recouvert de protéines qui permet à l'eau et à de petites molécules de passer entre les cellules animales adjacentes. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villareal)

    Les jonctions lacunaires se développent lorsqu'un ensemble de six protéines (appelées connexines) présentes dans la membrane plasmique s'arrangent selon une configuration allongée semblable à un beignet appelée connexon. Lorsque les pores (« trous en forme de beignet ») des connexons des cellules animales adjacentes s'alignent, un canal se forme entre les deux cellules. Les jonctions lacunaires sont particulièrement importantes dans le muscle cardiaque : le signal électrique permettant au muscle de se contracter passe efficacement à travers les jonctions lacunaires, ce qui permet aux cellules du muscle cardiaque de se contracter en tandem.

    Résumé

    Les cellules animales communiquent par l'intermédiaire de leurs matrices extracellulaires et sont reliées entre elles par des jonctions étroites, des desmosomes et des jonctions lacunaires. Les cellules végétales sont connectées et communiquent entre elles via des plasmodesmes.

    Lorsque les récepteurs protéiques situés à la surface de la membrane plasmique d'une cellule animale se lient à une substance de la matrice extracellulaire, une chaîne de réactions commence qui modifie les activités qui se déroulent à l'intérieur de la cellule. Les plasmodesmes sont des canaux entre des cellules végétales adjacentes, tandis que les jonctions lacunaires sont des canaux entre des cellules animales adjacentes. Cependant, leurs structures sont très différentes. Une jonction étanche est un joint étanche entre deux cellules adjacentes, tandis qu'un desmosome agit comme une soudure par points.

    Lexique

    desmosome
    les liens entre les cellules épithéliales adjacentes qui se forment lorsque les cadhérines de la membrane plasmique se fixent aux filaments intermédiaires
    matrice extracellulaire
    matériel (principalement du collagène, des glycoprotéines et des protéoglycanes) sécrété par les cellules animales qui assure la protection mécanique et l'ancrage des cellules dans les tissus
    jonction lacunaire
    canal entre deux cellules animales adjacentes qui permet aux ions, aux nutriments et aux substances de faible poids moléculaire de passer d'une cellule à l'autre, permettant ainsi aux cellules de communiquer
    plasmodesme
    (pluriel = plasmodesmes) canal qui passe entre les parois cellulaires des cellules végétales adjacentes, relie leur cytoplasme et permet le transport des matériaux d'une cellule à l'autre
    jonction étanche
    joint ferme entre deux cellules animales adjacentes créé par l'adhérence aux protéines