Adhérence et Jonctions Cellulaires

• Le document traite de l'adhérence et des jonctions cellulaires en biologie cellulaire.

Généralités sur l'adhérence cellulaire

• Correspond à un système de reconnaissance entre deux cellules, ou entre une cellule et la MEC.
• Nécessite des molécules d'adhérence transmembranaires et glycosylées, qui émettent des signaux pour communiquer avec d'autres cellules ou la MEC.
• Les mécanismes d'adhérence peuvent être transitoires (mobilité cellulaire) ou permanents/stabilisés (jonctions cellulaires).
• Adhérence homotypique se produit entre deux cellules de même nature
• Adhérence hétérotypique entre deux cellules de natures différentes.
• Adhérence avec la MEC.
• Les CAM (Cell Adhesion Molecule) sont impliquées dans les interactions cellule/cellule
• Les SAM (Substrate Adhesion Molecule) dans les interactions cellule/MEC.

CAM : Types de reconnaissance cellule-cellule

• Adhérence homophile intervient entre deux molécules d'adhérence identiques.
• Adhérence hétérophile intervient entre deux molécules d'adhérence différentes.

Molécules d'adhérence

• Elles sont composées de protéines glycosylées "single pass".
• Elles ont quatre grandes familles : superfamille des immunoglobulines, cadhérines, sélectines, intégrines.
• L'extrémité C-terminal est tournée vers le cytosol et établit indirectement un lien avec le cytosquelette, avec des protéines de liaison.
• Comprend une partie transmembranaire.
• L'extrémité N-terminal est tournée vers le milieu extracellulaire et porte des domaines extracellulaires répétés variables, qui sont glycosylés et impliqués dans les mécanismes d'adhérence.

Superfamille des immunoglobulines

• Les molécules sont indépendantes du calcium.
• Elles appartiennent à la famille des immunoglobulines mais ne jouent pas un rôle dans l'immunité.
• Elles ont des domaines immunoglobulines-like reliés par des ponts disulfures à l'extrémité extracellulaire.
• La N-CAM (Neural Cell Adhesion Molecule) est à la surface des cellules nerveuses
• Adhérence N-CAM - N-CAM: cellule nerveuse - cellule nerveuse
• La N-CAM est très importante dans l'adhérence entre deux neurones, impliquée dans l'histogénèse du tissu nerveux.
• Les I-CAMs (Intercellular Cell Adhesion Molecule) sont à la surface des cellules endothéliales
• Adhérence I-CAM - intégrine aLβ2=LFA-1: cellule endothéliale - leucocyte, impliquée dans la diapédèse du leucocyte.

Cadhérines

• Protéines calcium-dépendantes : la présence suffisante de calcium permet la signalisation et un changement de conformation, rigidifiant les cadhérines pour le contact.
• Mécanisme réversible avec fixation/défixation du calcium.
• Constituent les jonctions zonula adherens, composées des cadhérines E ou des desmosomes.
• La Cadhérine E (uvomoruline) est la première cadhérine découverte, compaction de la morula lors de la première semaine de développement de l'embryon, exprimée à la surface des cellules épithéliales polarisées.
• La Desmogléine et desmocolline exprimées en surface des cellules des épithéliums stratifiés et kératinocytes entrent dans la constitution des jonctions desmosomales, associées selon double reconnaissance desmocolline-desmocolline et desmogléine-desmogléine.
• La Cadhérine N est exprimée à la surface des cellules nerveuses.
• La Cadhérine P est exprimée à la surface des cellules du placenta.
• Domaine cytosolique est une interaction indirecte avec le cytosquelette par les caténines.
• Le domaine extracellulaire porte des domaines répétés pour fixer les ions Ca2+.
• Elles ont un rôle mis en évidence lors d'une expérience réalisée dans les années 1950 sur la dissociation puis l'agencement cellulaire spontané d'embryons amphibiens.
• Les cellules de même nature se reconnaissent, se trient et s'associent grâce aux cadhérines.
• L'expression de différentes cadhérines lors de la 4ème semaine de développement permet l'association entre elles pour la formation du tube neural.
• La perte d'expression des cadhérines, arrêt de la différenciation conduit à la prolifération anarchique lors de la formation d'une tumeur.
• L'effondrement de la lame basale et la dissémination entraine les métastases.

Sélectines

• CAM de reconnaissance cellule-cellule, hétérotypique et hétérophile Ca2+ dépendantes.
• Sélectine L: à la surface des lymphocytes.
• Sélectine P: à la surface des plaquettes.
• Sélectine E: à la surface des cellules endothéliales: capables de reconnaître l'acide sialique (NANA) à la surface complexes portés uniquement sur certains glycoprotéines and glycolipides.
• Architecture avec une partie intracellulaire (C-term) assurant une liaison indirecte avec le cytosquelette, un domaine transmembranaire, et extrémité extracellulaire (N-term) avec des domaines répétés coiffée d'un domaine lectine.
• Leur implication dans la captation/roulement des leucocytes est dû au fait que le cell-coat leucocytaire contient glycoprotéines/glycolipides qui possèdent les acides sialiques, reconnus par le domaine lectrine et permettant également l'établissement de liaisons labiles et instables favorisant le roulement du leucocyte à destination du site de l'inflammation et la transmigration des leucocytes passant entre deux cellules endothéliales.

Intégrines

• Ca2+ et Mg2+ dépendantes avec la MEC, via la fibronectine ou la laminine lors de contact entre deux cellules de natures différentes, reconnaissance hétérotypique.
• L'intégrine a5 B1 s'exprime de manière ubiquitaire se lie à la fibronectine: pour la formation des points focaux d'ancrage (PFA) entre le fibroblaste et la MEC.
• L'intégrine a6 ẞ4 exprimée à la surface des cellules épithéliales polarisées, liaison à la laminine pour la formation des hémidesmosomes entre la cellule épithéliale et la lame basale.

CAM de reconnaissance hétérotypique hétérophile

• L'intégrine αιβ2 = LFA1 s'exprime à la surface du leucocyte reconnait l'I-CAM à la surface d'une cellule endothéliale lors de la transmigration du leucocyte.
• Reconnaissent un motif RGD présent sur les ligands.
• Structure hétérodimères composées d'une sous-unité a et d'une sous-unité ẞ.

Interactions des intégrines

• Interactions cellule-cellule lors de la diapédèse avec la libération de chimiokines, une adhérence labile avec les sélectines, une adhérence forte entre aLẞ2 ou LFA1 et l'ICAM et la transmigration.
• Processus déformant le leucocyte, ce qui nécessite la liquéfaction du cytosquelette d'actine grâce à la gelsoline.

Altération des intégrines

• Le déficit d'adhésion leucocytaire de type I est une maladie génétique causée par une absence de diapédèse causée par une atteinte du gène de la sous-unité empêchant l'adhésion forte avec hyperleucocytose, altération du processus inflammatoire et infections bactériennes à répétition.
• Il existe une alternance entre deux états conformationnels : une forme inactive pliée, et une forme active déployée.
• Signalisation extracellulaire: la reconnaissance de la fibronectine extracellulaire requiert la concentration suffisante de calcium/magnésium pour changer la conformation vers l'exposition des sites de liaison du cytosquelette d'actine. Signalisation intracellulaire: la phosphorylation du phosphatidylinositol intracellulaire entraine le changement de conformation et la reconnaissance de la fibronectine, recrutant le cytosquelette d'actine.

Jonctions cellulaires

• Présentes dans de nombreux types cellulaires.
• Elles favorisent la cohésion entre deux cellules ou entre une cellule et la MEC, formées à partir de domaines membranaires spécialisés regroupant des molécules d'adhérences à la base de l'architecture tissulaire.
• En lien indirect avec le cytosquelette, mais adaptées avec la fonction physiologique.
• Il existe 5 jonctions: jonction serrée ou tight junction ou zonula occludens, Ceinture adhérente ou zonula adherens, Desmosome ou macula adherens, Jonction communicante ou GAP junction, Hémidesmosome.
• La classification peut se faire sur la forme ou l'organisation spatiale, zonula, ou macula, ainsi que la largeur de l'espace intercellulaire.

Jonction serrée

• La "tight junction" ou "Zonula occludens" se dispose en bande ceinturante continue à proximité du pôle apical: elle y délimite le pôle basolatéral.
• Retrouvée dans certains épithéliums polarisés (intestinal, respiratoire).
• On observe une alternance de zones bosselées et creuses, correspondant à l'empreinte des protéines constitutives, qui peuvent être du scellage dont la longueur varie selon le niveau d'étanchéité.
• Empêchent la diffusion latérale.

Composition biochimique de "tight junction"

• Les protéines intramembranaires sont symétriques selon un effet miroir
• La cellule peut réguler le degré de relâchement entre les claudines, permettant le transport paracellulaires de l'eau et des solutés.
• Trois protéines périphériques internes réalisent un lien indirect avec l'actine, on parle de la cinguline.
• Les maladies cœliaques ou intolérence au gluten se manifestent avec une hyperperméabilité de l'épithélium due à une perte d'étanchéité des jonctions serrées.
• Il en résulte une inflammation chronique car se fixe dans lumière intestinale et entraine sont ouverture et un passage de molécules dans le flux sanguin.

Ceinture adhérente ou Zonula adherens

• Structure unique très importante dans les cellules épithéliales localisée sous la tight junction, elle permet au cytosquelette d'actine et Faisceaux serrées des microvillosités de rejoindre le terminal web.
• Faisceaux lâches d'actines permettent la contraction et la progression du bol alimentaires.
• L'espace intercellulaire varie entre 15 et 20 nm, observable en MET.
• Elles a les cadhérines E comme protéines transmembranaires CAM Ca2+ dépendantes, caténine, B maintien la différentiation et permet la transmission de signaux extracellulaires. La présence de la jonction permet rapprocher la zonula occludens (ZO) et facilite sa formation.

Jonction communicante ou GAP junction

• Laissent un espace intercellulaire étroit de 2 à 3 nm et sont formées de plusieurs jonctions avec une taille et nombre qui varie avec le type et le besoin.
• Permet l'échange molécules <1000 Da et le couplage des cellules tel que l'ATP
• Localisation dans tous les épithélium osseux et musculaires dans le neurones et fibroblastes.
• Structure à 7 feuillets aspect trilamellaire.
• Association de 6 connexines formant connexon=hemi canal Association de 2 connexons forment un canal, ne pas lié aux cytosqueteltelle.
• Forment des plaques asymétrique

Rôles et régulation des Jonction communicante ou GAP junction

• Les Gap junction sont à l'origine de couplage éléctrochimie, métabolique.
• La régulation se fait par 3 mécanismes: phosphorylation des connexines, acidification intracellulaire ou élévation de calcium.
• Une forte expression dans les cardiac, rôle dans la calcium.
• Des mutations dans l'expression mènent à des arythmies cardiaque congénitale(surdiré ou infarctus.

Desmosome ou Macula adherens

• Structures multiples responsables cohésion des cellules, et de la résistance des tissus.
• Permet le maintiens forme soumise avec structure symetrique de plusieurs elements.
• insoluble pour les dégérments agit comme bouton pression
• On y retrouve de la desmoglées: la disposition sur les desmososme et aux filaments interme diaires de l organisme des tension
• Constitués de filaments et plusieurs protéines dont la plakoglobine

Hémidesmosome

• Ressemble à la moitié d'1 Desmosome.
• Ancre une cellule lammelle basale.
• Les intégrines α6β4 sont une "SAM" Ca2+ /Mg + dépendante, liaison au motive "RGD de la laminine.
• Les dermatoses bulbeuses auto-immunes causent des mutations de cette voie.
• Les anticorps des kéretaunautes causent des perturbations.