236 DeUXiÈMe partie La cellule
passant de cellule en cellule (voir le chapitre 39) ou diffusent
sous forme de gaz dans l’atmosphère. La taille et la nature des
hormones varient, tout comme celles des régulateurs locaux.
Par exemple, l’hormone végétale appelée éthylène, le gaz produit lors du mûrissement des fruits, est un hydrocarbure qui
contient seulement six atomes (C 2 H 4 ) assez petits pour traverser les parois cellulaires. En comparaison, l’insuline, l’hormone
animale qui régule la concentration de glucose sanguin, est
une protéine formée de 51 acides aminés et donc de plusieurs
centaines d’atomes.
La transmission d’un signal dans le système nerveux est un
autre exemple de communication à distance. Comme nous
l’avons expliqué plus haut, le signal électrique qui se propage
le long d’un neurone est converti en un signal chimique
lorsqu’une molécule de signalisation traverse la synapse d’un
autre neurone, puis il est converti de nouveau en signal électrique. Un signal nerveux peut ainsi se propager le long d’une
série de neurones. Comme certains sont plutôt longs, le signal
nerveux peut franchir rapidement de grandes distances – de
votre cerveau jusqu’à votre gros orteil, par exemple. Nous
reviendrons plus en détail sur ce genre de communication à
distance au chapitre 48.
Que se passe-t-il quand une cellule reçoit un signal ? En fait,
la capacité d’une cellule de répondre dépend de la présence
ou de l’absence d’une molécule réceptrice spécifique qui peut
se lier à la molécule de signalisation. L’information véhiculée
par cette liaison, le signal, doit être convertie sous une autre
forme – c’est ce qu’on appelle la transduction – à l’intérieur
de la cellule pour que cette dernière puisse répondre. Le reste
de ce chapitre traite de ce processus, en s’attardant surtout
aux cellules animales.
Les trois phases de la communication
cellulaire : aperçu
Nous devons nos connaissances sur les médiateurs chimiques
des voies de transduction aux travaux pionniers d’Earl
W. Sutherland, qui a d’ailleurs reçu un prix Nobel en 1971.
Ses collègues de l’université Vanderbilt et lui ont étudié, dans
les années 1950, le mode d’action de l’adrénaline, une hormone animale, sur l’hydrolyse du glycogène stocké dans les
cellules hépatiques ou musculaires. L’hydrolyse du glycogène
libère du glucose-1-phosphate, que la cellule transforme en
glucose-6-phosphate. Ce dernier, qui constitue le réactif initial de la glycolyse, peut servir à produire de l’énergie dans
les cellules du foie et des muscles ; il peut aussi se faire enlever son phosphate et sortir des cellules hépatiques pour se
retrouver dans le sang sous forme de glucose destiné à d’autres
cellules. Ainsi, en période de stress physique ou émotionnel,
l’adrénaline sécrétée par les glandes surrénales mobilise les
réserves de combustible, que l’animal peut utiliser soit pour
s’échapper (fuite) ou pour se défendre (lutte). (De toute évidence, la gazelle de la figure 11.1 a choisi de fuir.)
L’équipe de Sutherland a découvert que l’adrénaline stimule
la dégradation du glycogène en activant indirectement une
enzyme cytoplasmique, la glycogène phosphorylase (pendant
que l’enzyme qui permet la formation du glycogène, elle, est
inhibée). Toutefois, l’ajout in vitro d’adrénaline à un mélange
de l’enzyme phosphorylase et de son substrat, le glycogène,
ne conduit pas à l’hydrolyse. Cette observation s’explique
par le fait que l’hormone active la glycogène phosphorylase
seulement lorsqu’elle est ajoutée à une solution physiologique contenant des cellules intactes. En se fondant sur ce
Diffusion du régulateur
local dans le liquide
extracellulaire
Cellule
sécrétrice
Cellule cible
Vésicule
de sécrétion
Le signal électrique
propagé le long du
neurone déclenche
la libération d’un
neurotransmetteur.
Vaisseau
sanguin
L'hormone
se fixe spécifiquement
à la cellule
cible
Cellule endocrine
Diffusion du
neurotransmetteur
dans la fente
synaptique.
La cellule cible
est stimulée.
Hormone véhiculée
par le sang vers
les cellules cibles
(a)
(b)
(c)
Communication paracrine. Une cellule
visant à interagir avec d’autres cellules
situées à proximité libère des molécules
d’un régulateur local dans le liquide
extracellulaire.
Communication synaptique. Un neurone
sécrète des molécules d’un neurotransmetteur
dans la fente synaptique, ce qui stimule
la cellule cible.
Communication endocrine (hormonale).
Des cellules endocrines spécialisées sécrètent
des hormones dans les liquides corporels,
généralement dans le sang. Les hormones ciblent
des cellules situées ailleurs dans l’organisme.
Communication locale
Communication à distance
m Figure 11.5 La communication cellulaire locale ou à distance chez les Animaux.
Dans la communication à proximité ou à distance, seules les cellules cibles reconnaissent le signal
chimique et y répondent.
passant de cellule en cellule (voir le chapitre 39) ou diffusent
sous forme de gaz dans l’atmosphère. La taille et la nature des
hormones varient, tout comme celles des régulateurs locaux.
Par exemple, l’hormone végétale appelée éthylène, le gaz produit lors du mûrissement des fruits, est un hydrocarbure qui
contient seulement six atomes (C 2 H 4 ) assez petits pour traverser les parois cellulaires. En comparaison, l’insuline, l’hormone
animale qui régule la concentration de glucose sanguin, est
une protéine formée de 51 acides aminés et donc de plusieurs
centaines d’atomes.
La transmission d’un signal dans le système nerveux est un
autre exemple de communication à distance. Comme nous
l’avons expliqué plus haut, le signal électrique qui se propage
le long d’un neurone est converti en un signal chimique
lorsqu’une molécule de signalisation traverse la synapse d’un
autre neurone, puis il est converti de nouveau en signal électrique. Un signal nerveux peut ainsi se propager le long d’une
série de neurones. Comme certains sont plutôt longs, le signal
nerveux peut franchir rapidement de grandes distances – de
votre cerveau jusqu’à votre gros orteil, par exemple. Nous
reviendrons plus en détail sur ce genre de communication à
distance au chapitre 48.
Que se passe-t-il quand une cellule reçoit un signal ? En fait,
la capacité d’une cellule de répondre dépend de la présence
ou de l’absence d’une molécule réceptrice spécifique qui peut
se lier à la molécule de signalisation. L’information véhiculée
par cette liaison, le signal, doit être convertie sous une autre
forme – c’est ce qu’on appelle la transduction – à l’intérieur
de la cellule pour que cette dernière puisse répondre. Le reste
de ce chapitre traite de ce processus, en s’attardant surtout
aux cellules animales.
Les trois phases de la communication
cellulaire : aperçu
Nous devons nos connaissances sur les médiateurs chimiques
des voies de transduction aux travaux pionniers d’Earl
W. Sutherland, qui a d’ailleurs reçu un prix Nobel en 1971.
Ses collègues de l’université Vanderbilt et lui ont étudié, dans
les années 1950, le mode d’action de l’adrénaline, une hormone animale, sur l’hydrolyse du glycogène stocké dans les
cellules hépatiques ou musculaires. L’hydrolyse du glycogène
libère du glucose-1-phosphate, que la cellule transforme en
glucose-6-phosphate. Ce dernier, qui constitue le réactif initial de la glycolyse, peut servir à produire de l’énergie dans
les cellules du foie et des muscles ; il peut aussi se faire enlever son phosphate et sortir des cellules hépatiques pour se
retrouver dans le sang sous forme de glucose destiné à d’autres
cellules. Ainsi, en période de stress physique ou émotionnel,
l’adrénaline sécrétée par les glandes surrénales mobilise les
réserves de combustible, que l’animal peut utiliser soit pour
s’échapper (fuite) ou pour se défendre (lutte). (De toute évidence, la gazelle de la figure 11.1 a choisi de fuir.)
L’équipe de Sutherland a découvert que l’adrénaline stimule
la dégradation du glycogène en activant indirectement une
enzyme cytoplasmique, la glycogène phosphorylase (pendant
que l’enzyme qui permet la formation du glycogène, elle, est
inhibée). Toutefois, l’ajout in vitro d’adrénaline à un mélange
de l’enzyme phosphorylase et de son substrat, le glycogène,
ne conduit pas à l’hydrolyse. Cette observation s’explique
par le fait que l’hormone active la glycogène phosphorylase
seulement lorsqu’elle est ajoutée à une solution physiologique contenant des cellules intactes. En se fondant sur ce
Diffusion du régulateur
local dans le liquide
extracellulaire
Cellule
sécrétrice
Cellule cible
Vésicule
de sécrétion
Le signal électrique
propagé le long du
neurone déclenche
la libération d’un
neurotransmetteur.
Vaisseau
sanguin
L'hormone
se fixe spécifiquement
à la cellule
cible
Cellule endocrine
Diffusion du
neurotransmetteur
dans la fente
synaptique.
La cellule cible
est stimulée.
Hormone véhiculée
par le sang vers
les cellules cibles
(a)
(b)
(c)
Communication paracrine. Une cellule
visant à interagir avec d’autres cellules
situées à proximité libère des molécules
d’un régulateur local dans le liquide
extracellulaire.
Communication synaptique. Un neurone
sécrète des molécules d’un neurotransmetteur
dans la fente synaptique, ce qui stimule
la cellule cible.
Communication endocrine (hormonale).
Des cellules endocrines spécialisées sécrètent
des hormones dans les liquides corporels,
généralement dans le sang. Les hormones ciblent
des cellules situées ailleurs dans l’organisme.
Communication locale
Communication à distance
m Figure 11.5 La communication cellulaire locale ou à distance chez les Animaux.
Dans la communication à proximité ou à distance, seules les cellules cibles reconnaissent le signal
chimique et y répondent.