Communications intercellulaires

Un très grand nombre de médicaments agissent en modifiant les communications intercellulaires.

Par communications intercellulaires, on désigne l’ensemble des interactions qui existent entre les cellules et par extension entre les cellules et la matrice extracellulaire. Pour qu’une interaction soit possible, il faut que les cellules disposent des moyens nécessaires à l’émission et à la réception de messages.

Ces moyens, enzymes, médiateurs, hormones, récepteurs etc., sont synthétisés par les cellules à l’initiative de leur acide désoxyribonucléique (DNA). L’énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule est fournie sous forme d’adénosine triphosphate, ATP, par les mitochondries qui possèdent leur propre acide désoxyribonucléique.

On peut considérer deux types d’interactions : celles qui se font par l’intermédiaire d’un messager et celles qui se font directement par entre deux cellules ou entre une cellule et la matrice extracellulaire, appelées interactions juxtacrines.

Différents types d’interactions cellulaires

Lorsque le messager libéré par une cellule agit à distance sur une autre cellule après avoir été véhiculé par le sang, on utilise le terme endocrine ; lorsqu’il agit sur des cellules voisines de celles qui l’ont libéré, on utilise le terme paracrine et lorsque le messager agit sur les cellules qui l’ont libéré, on emploie le terme autocrine. Le messager, libéré dans la fente synaptique et appelé médiateur, a des effets à la fois de type paracrine (récepteurs postsynaptiques) et de type autocrine (récepteurs présynaptiques).

Lorsque l’interaction comporte un entre deux cellules, elle est appelée juxtacrine et s’accompagne généralement de phénomènes d’adhésion intercellulaire. La principale caractéristique d’une interaction juxtacrine est que la molécule informative reste associée à la cellule qui l’a produite et interagit ainsi avec la cellule cible. C’est le cas de l’interaction entre une cellule présentatrice de l’antigène et un lymphocyte. Les mécanismes de transduction mis en jeu par cette interaction sont du même type que ceux que l’on observe avec les messagers habituels, hormones, médiateurs ou cytokines.

La transmission d’une information entre deux cellules A et B, par l’intermédiaire d’un messager, comporte d’une manière générale les étapes suivantes :

  • La synthèse et la libération d’un messager, médiateur, hormone ou cytokine par la cellule A.
  • L’interaction entre le messager libéré par la cellule A et le récepteur de la cellule B. Les récepteurs sont soit membranaires et le médiateur n’a pas besoin de pénétrer dans la cellule pour agir, soit intracellulaires, notamment intranucléaires, et le médiateur doit pénétrer dans la cellule pour agir.
  • La transmission à l’effecteur du signal capté par le récepteur. Ce système de transmission peut être ou moins complexe mais comporte en général ieurs réactions enzymatiques successives, notamment des phosphorylations.
  • La mise en route de l’effecteur qui transforme le signal reçu par le récepteur en une ou ieurs actions ou effets : contraction ou relâchement d’une fibre musculaire, modification d’une sécrétion, ouverture ou fermeture d’un canal…

Ces deux dernières étapes sont intracellulaires et peuvent être désignées sous le terme de transduction.

Pour qu’un messager libéré dans un environnement complexe puisse rencontrer le récepteur qu’il active, il doit avoir une grande spécificité ou affinité pour ce récepteur, ce qui lui permet de ne guère se fixer aux structures autres que le récepteur lui-même. Cette spécificité est telle que le récepteur ne reconnaît généralement qu’un des énantiomères du messager, lorsque celui-ci est apporté sous la forme de deux isomères, et on parle alors de stéréospécificité. Chaque type de récepteur est présent dans la cellule en nombre limité et, si l’on apporte un excès de messager, le récepteur est saturé et il y a désensibilisation.

L’affinité pour un récepteur d’un médiateur libéré dans la fente synaptique au même du récepteur peut être moindre que celle d’une hormone qui n’atteint son récepteur qu’après avoir été transportée par le sang dans lequel elle est présente à très faible concentration et en avec diverses protéines.

L’interaction messager/récepteur est réversible, elle met en jeu des énergies faibles, sans établissement de liaisons covalentes. Ces interactions nécessitent une complémentarité structurale et électrostatique du messager et de son récepteur. Il peut ainsi exister, en fonction de leur affinité, une compétition entre un messager agoniste ou actif et une molécule antagoniste.

A l’opposé des interactions messager/récepteur qui ne nécessitent guère d’apport d’énergie, toutes les autres étapes de la transduction qui sont intracellulaires, synthèse d’un deuxième messager, amplification du signal, effets, nécessitent de l’énergie fournie par hydrolyse de l’ATP. On comprend ainsi l’importance des phosphorylations par des protéines kinases ou des déphosphorylations par des protéines phosphatases.

Nous verrons successivement dans ce chapitre :

  • les différents types de molécules informatives
  • les récepteurs, en les classant traditionnellement en récepteurs de la membrane plasmique et récepteurs intranucléaires, et ceci bien que l’activation d’un récepteur membranaire puisse conduire à des effets nucléaires. Nous indiquerons les principales modalités utilisées par la cellule pour transformer le signal reçu par le récepteur en effet biologique, en distinguant schématiquement les modifications qui restent confinées au cytoplasme et celles qui atteignent le noyau et entraînent des modifications de la transcription ou de la replication génique.
  • quelques structures intervenant dans les communications intercellulaires, notamment la synapse.