406 B IOLOGIE CELLULAIRE
culation du milieu de culture, les cellules se fixent
sur la surface de la boîte de Petri et se divisent
jusqu’à former une monocouche confluente. Malgré
les apparences, il est vraisemblable que le signal
d’arrêt de la division dans la population n’est pas
dû aux contacts établis entre les cellules à ce
moment-là, ou à l’absence de nutriments dans le
milieu, mais plutôt à un déficit de facteurs de croissance. En fait, il existe une compétition entre les
cellules pour ces composés qui se trouvent toujours dans le milieu en concentrations infimes, et il
suffit d’en rajouter dans la boîte de culture pour
stimuler une vague de divisions. Bien qu’il soit
plus difficile à démontrer, ce genre de phénomène
doit aussi exister in vivo. Nous verrons enfin dans
le chapitre 14 de quelle manière les matrices extracellulaires que fabriquent certaines cellules sont
capables de contrôler leur multiplication.
3. MÉCANISMES MOLÉCULAIRES
DE LA SIGNALISATION
CELLULAIRE
Ces mécanismes sont basés sur l’intervention de
4 types de molécules :
–des signaux chimiques, émis par certaines cellules en direction des cellules cibles,
–des récepteurs, qui sont des protéines membranaires ou des protéines solubles dans le cytosol,
reconnaissant très spécifiquement leur ligand,
–des molécules intermédiaires de signalisation,
qui constituent une cascade de transduction
depuis le récepteur jusqu’aux molécules déclenchant la réaction finale,
–des molécules cibles, qui sont des enzymes, des
transporteurs membranaires, des protéines du
cytosquelette ou des facteurs de transcription. La
rapidité de la réponse cellulaire varie selon qu’elle
implique des protéines préexistantes (ms ou sec),
ou qu’elle nécessite leur néosynthèse (heures).
3.1. Les principaux types de molécules
de signalisation et de récepteurs
Les molécules informatives déclenchant les processus de communication sont très variées : protéines, peptides, acides aminés ou dérivés, acides
gras ou dérivés, nucléotides, stéroïdes, rétinoïdes
et même certains gaz (NO, éthylène chez les
Végétaux) ; en général de nature hydrophile, il en
existe aussi qui sont hydrophobes. Elles sont
envoyées vers les cellules cibles, à des distances
plus ou moins grandes ; les modes de transmission
à l’échelle de l’organisme seront brièvement
décrits dans le chapitre 14.
3.1.1. L ES RÉCEPTEURS CYTOPLASMIQUES
Ils concernent des molécules de petite taille,
hydrophobes et diffusant aisément à travers la
membrane plasmique : hormones stéroïdiennes et
thyroïdiennes, dérivés de l’acide rétinoïque et vitamine D. Bien que très différents, tous ces signaux
ont un mode d’action voisin. Leurs récepteurs sont
intracellulaires et restent cytosoliques tant qu’ils
n’ont pas fixé leur ligand, mais quand ce dernier
l’a été, ils rentrent dans le noyau (car la séquence
signal d’adressage a été dévoilée). Ils fonctionnent
comme des facteurs de transcription et contrôlent
l’activité de gènes spécifiques en se fixant sur leurs
promoteurs. Leur action est donc directe et très
rapide.
3.1.2. L ES RÉCEPTEURS MEMBRANAIRES
ET LEUR DIVERSITÉ
La plupart des ligands intervenant dans la
signalisation sont hydrophiles et ne franchissent
pas les membranes ; ils se lient à des récepteurs de
la membrane plasmique des cellules cibles. La
majorité des récepteurs de surface agit en entraînant une modification d’activités enzymatiques
intracellulaires qui agissent en cascade jusqu’à la
réponse finale de la cellule, mais certains d’entre
eux sont des canaux ioniques régulés par un
ligand. On distingue 4 catégories principales de
récepteurs membranaires :
–les récepteurs couplés aux protéines Gh étérotrimériques. Ce sont les plus nombreux ; ils présentent tous la même structure, avec 2 gros
domaines extra et intracellulaires et 7 hélices
transmembranaires (pour leur structure détaillée,
voir fig. 5.21). Ils constituent la plus grande
famille de récepteurs membranaires chez les
Eucaryotes et représentent environ 5 % du
génome de Caenorhabditis ; plusieurs milliers de
gènes apparentés ont été identifiés chez les
culation du milieu de culture, les cellules se fixent
sur la surface de la boîte de Petri et se divisent
jusqu’à former une monocouche confluente. Malgré
les apparences, il est vraisemblable que le signal
d’arrêt de la division dans la population n’est pas
dû aux contacts établis entre les cellules à ce
moment-là, ou à l’absence de nutriments dans le
milieu, mais plutôt à un déficit de facteurs de croissance. En fait, il existe une compétition entre les
cellules pour ces composés qui se trouvent toujours dans le milieu en concentrations infimes, et il
suffit d’en rajouter dans la boîte de culture pour
stimuler une vague de divisions. Bien qu’il soit
plus difficile à démontrer, ce genre de phénomène
doit aussi exister in vivo. Nous verrons enfin dans
le chapitre 14 de quelle manière les matrices extracellulaires que fabriquent certaines cellules sont
capables de contrôler leur multiplication.
3. MÉCANISMES MOLÉCULAIRES
DE LA SIGNALISATION
CELLULAIRE
Ces mécanismes sont basés sur l’intervention de
4 types de molécules :
–des signaux chimiques, émis par certaines cellules en direction des cellules cibles,
–des récepteurs, qui sont des protéines membranaires ou des protéines solubles dans le cytosol,
reconnaissant très spécifiquement leur ligand,
–des molécules intermédiaires de signalisation,
qui constituent une cascade de transduction
depuis le récepteur jusqu’aux molécules déclenchant la réaction finale,
–des molécules cibles, qui sont des enzymes, des
transporteurs membranaires, des protéines du
cytosquelette ou des facteurs de transcription. La
rapidité de la réponse cellulaire varie selon qu’elle
implique des protéines préexistantes (ms ou sec),
ou qu’elle nécessite leur néosynthèse (heures).
3.1. Les principaux types de molécules
de signalisation et de récepteurs
Les molécules informatives déclenchant les processus de communication sont très variées : protéines, peptides, acides aminés ou dérivés, acides
gras ou dérivés, nucléotides, stéroïdes, rétinoïdes
et même certains gaz (NO, éthylène chez les
Végétaux) ; en général de nature hydrophile, il en
existe aussi qui sont hydrophobes. Elles sont
envoyées vers les cellules cibles, à des distances
plus ou moins grandes ; les modes de transmission
à l’échelle de l’organisme seront brièvement
décrits dans le chapitre 14.
3.1.1. L ES RÉCEPTEURS CYTOPLASMIQUES
Ils concernent des molécules de petite taille,
hydrophobes et diffusant aisément à travers la
membrane plasmique : hormones stéroïdiennes et
thyroïdiennes, dérivés de l’acide rétinoïque et vitamine D. Bien que très différents, tous ces signaux
ont un mode d’action voisin. Leurs récepteurs sont
intracellulaires et restent cytosoliques tant qu’ils
n’ont pas fixé leur ligand, mais quand ce dernier
l’a été, ils rentrent dans le noyau (car la séquence
signal d’adressage a été dévoilée). Ils fonctionnent
comme des facteurs de transcription et contrôlent
l’activité de gènes spécifiques en se fixant sur leurs
promoteurs. Leur action est donc directe et très
rapide.
3.1.2. L ES RÉCEPTEURS MEMBRANAIRES
ET LEUR DIVERSITÉ
La plupart des ligands intervenant dans la
signalisation sont hydrophiles et ne franchissent
pas les membranes ; ils se lient à des récepteurs de
la membrane plasmique des cellules cibles. La
majorité des récepteurs de surface agit en entraînant une modification d’activités enzymatiques
intracellulaires qui agissent en cascade jusqu’à la
réponse finale de la cellule, mais certains d’entre
eux sont des canaux ioniques régulés par un
ligand. On distingue 4 catégories principales de
récepteurs membranaires :
–les récepteurs couplés aux protéines Gh étérotrimériques. Ce sont les plus nombreux ; ils présentent tous la même structure, avec 2 gros
domaines extra et intracellulaires et 7 hélices
transmembranaires (pour leur structure détaillée,
voir fig. 5.21). Ils constituent la plus grande
famille de récepteurs membranaires chez les
Eucaryotes et représentent environ 5 % du
génome de Caenorhabditis ; plusieurs milliers de
gènes apparentés ont été identifiés chez les