4.6 Connexions entre les cellules et les activités cellulaires

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de faire ce qui suit :

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

Vous savez déjà que les tissus sont un groupe de cellules similaires qui travaillent ensemble. Comme vous pouvez vous y attendre, si les cellules doivent travailler ensemble, elles doivent communiquer entre elles, tout comme vous devez communiquer avec les autres si vous travaillez sur un projet de groupe. Jetons un coup d’œil à la façon dont les cellules communiquent entre elles.

Matrice extracellulaire de cellules animales

Alors que les cellules de la plupart des organismes multicellulaires libèrent des matériaux dans l’espace extracellulaire, les cellules animales seront citées comme exemple. 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 protéoglycanes, qui sont des molécules protéiques contenant des glucides. Collectivement, nous appelons ces matériaux la matrice extracellulaire (Figure 4.27). 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 ?

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

La coagulation sanguine est un exemple du rôle de la matrice extracellulaire dans la communication cellulaire. Lorsque les cellules qui bordent un vaisseau sanguin sont endommagées, elles affichent un récepteur protéique, que nous appelons facteur tissulaire. Lorsque le facteur tissulaire se lie à un autre facteur de la matrice extracellulaire, il amène les plaquettes à adhérer à la paroi du vaisseau sanguin endommagé, stimule la contraction des cellules musculaires lisses adjacentes dans le vaisseau sanguin (resserrant ainsi le vaisseau sanguin) et déclenche une série d’étapes qui stimulent les plaquettes à produire des facteurs de coagulation.

Jonctions intercellulaires

Les cellules peuvent également communiquer entre elles par contact direct ou par jonction intercellulaire. Il existe des différences dans la façon dont les cellules végétales et animales et les cellules fongiques communiquent. Les plasmodesmes sont des jonctions entre les cellules végétales, tandis que les contacts avec les cellules animales comprennent des jonctions serrées, des jonctions ouvertes (ou jonctions communicantes) et des desmosomes (et hémidesmosomes).

Plasmodesmes

En général, les longues étendues des membranes plasmatiques des cellules végétales voisines ne peuvent pas se toucher, car la paroi cellulaire qui entoure chaque cellule les sépare (figure 4.8). Comment une plante peut-elle transférer l’eau et d’autres éléments nutritifs du sol de ses racines, de ses tiges et de ses feuilles ? Ce transport utilise principalement les tissus vasculaires (xylème et phloème). Il existe également des modifications structurelles, que nous appelons plasmodesmes (singulier = plasmodesme). De nombreux canaux qui passent entre les parois cellulaires adjacentes des cellules végétales relient leur cytoplasme et permettent le transport des matières d’une cellule à l’autre, et donc dans toute la plante (Figure 4.28).

Jonctions serrées

Une jonction serrée est un joint étanche entre deux cellules animales adjacentes (Figure 4.29). Les protéines (principalement deux protéines appelées claudines et occludines) maintiennent fermement les cellules l’une contre l’autre.

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

Desmosomes

Les desmosomes ne sont présents que dans les cellules animales, qui agissent comme des soudures entre les cellules épithéliales adjacentes (Figure 4.30). Les cadhérines, protéines courtes dans la membrane plasmique, se connectent à des filaments intermédiaires pour créer des desmosomes. Les cadhérines relient deux cellules adjacentes et maintiennent les cellules dans une formation semblable à une feuille dans les organes et les tissus qui s’étirent, comme la peau, le cœur et les muscles.

Jonction ouvertes (ou jonction communicantes)

Les jonctions ouvertes dans les cellules animales ressemblent à des plasmodesmes dans les cellules végétales du fait qu’elles sont des canaux entre les cellules adjacentes qui permettent le transport d’ions, de nutriments et d’autres substances qui permettent aux cellules de communiquer (Figure 4.31). Sur le plan structurel, cependant, les jonctions ouvertes et les plasmodesmes diffèrent.

Des jonctions ouvertes se développent lorsqu’un ensemble de six protéines (connexines) dans la membrane plasmique s’organisent dans une configuration allongée semblable à un beignet – un connexon. Lorsque les pores du connexon (« trous de beignet ») dans les cellules animales adjacentes s’alignent, un canal se forme entre les deux cellules. Les jonctions ouvertes sont particulièrement importantes dans le muscle cardiaque. Le signal électrique pour que le muscle se contracte passe efficacement par les connexons, ce qui permet aux cellules du muscle cardiaque de se contracter en tandem.