Biologie: Communication Cellulaire et Hormones

Circulation de l'information dans l'organisme

• Dans un organisme multicellulaire, les cellules doivent communiquer entre elles pour coordonner leurs comportements et maintenir l'intégrité de l'organisme.
• La communication intercellulaire est la base de cette coordination. Elle permet à une cellule d'influencer le comportement d'autres cellules d'une manière spécifique.
• L'ensemble des échanges d'informations est regroupé sous le terme de « communication cellulaire ».
• La communication cellulaire est définie par l'émission de signaux moléculaires (messagers) par une cellule (émettrice) et leur reconnaissance par une autre cellule (réceptrice). La cellule émettrice peut aussi être la cellule réceptrice.

Types de molécules impliquées

• Deux types de molécules sont à la base de cette communication : la molécule informative (signal) qui agit comme un messager, et la molécule de réception (récepteur).
• L'absence de permanence du signal est une caractéristique importante de la communication cellulaire.

Ligand

• Un ligand est une molécule de signalisation qui se fixe sur des récepteurs spécifiques (de surface ou intracellulaires) pour déclencher une réponse cellulaire.
• Il existe deux types de ligands : endogène et exogène.
• Les ligands endogènes sont produits par l'organisme.
• Les ligands exogènes, aussi appelés agonistes ou antagonistes, proviennent de l'extérieur de l'organisme. Les agonistes activent le récepteur tandis que les antagonistes bloquent la liaison d'un ligand endogène sur le récepteur.

Récepteur

• Les récepteurs sont des molécules conçues pour se lier à un ligand (qui peut être un neurotransmetteur, dans le cerveau, par exemple).
• Ils présentent des caractéristiques de spécificité (possibilité de fixer plusieurs messagers chimiques), d'affinité (capacité du ligand à se fixer au récepteur) et de réversibilité (interaction intermoléculaire réversible entre le ligand et le récepteur).

Récepteur intracellulaire

• Les ligands agissent en pénétrant directement dans la cellule, car les récepteurs sont à l'intérieur de la cellule (cytoplasme ou noyau).
•  Le complexe ligand-récepteur se fixe sur une protéine localisée près d'un gène cible sur l'ADN, ce qui entraîne la transcription de ce gène en ARN messager.
• L'ARN messager commande la synthèse de protéines spécifiques, qui ont des rôles métaboliques ou structurels dans la cellule ; ces protéines peuvent être stockées et libérées par la suite.
• Exemple : les hormones thyroïdiennes agissent sur le métabolisme énergétique et la synthèse de protéines.

Récepteur membranaire

• Dans le cas des récepteurs membranaires, le message est arrêté au niveau de la membrane cellulaire par le récepteur.
• Les récepteurs membranaires sont des protéines qui permettent le passage de l'information véhiculée par l'hormone peptidique vers le cytoplasme.
• L'interaction hormone-récepteur entraîne une cascade de réactions qui amplifie le signal et débouche sur une réponse cellulaire.
• Exemples : l'insuline et la dopamine.

Communication autocrine

• La communication autocrine utilise une molécule signal qui est reconnue par les récepteurs présents sur la même cellule.
• La cellule émettrice est aussi la cellule cible.

Communication paracrine

• Ce mode de communication est réservé aux courtes distances (de l'ordre du millimètre).
• Les médiateurs sont sécrétés à proximité de la cellule cible par les cellules voisines.

Transmission endocrine

• Le système endocrinien est le système de communication le plus utilisé.
• Des cellules spécialisées (cellules endocrines) sécrètent des molécules (hormones) dans le sang qui sont distribuées dans tout l'organisme. Ces hormones agissent à distance sur les cellules cibles.
• Le mécanisme est lent (plusieurs secondes à plusieurs heures).
• Les cellules cibles ont des récepteurs de haute affinité.
• Les hormones sont rapidement détruites après la fixation sur leurs récepteurs.

Glandes endocrines

• Les glandes endocrines sont constituées de cellules sécrétrices qui libèrent des hormones dans la circulation sanguine.
• Différentes glandes sécrètent diverses hormones, chacune avec des rôles spécifiques, comme la régulation du métabolisme énergétique, du stress, de la glycémie et du rythme veille/sommeil.

Hormones et cellules cibles

• Les hormones sont des messagers chimiques libérés dans le sang, qui agissent à distance sur des cellules cibles spécifiques.
• Seules les cellules qui possèdent les récepteurs spécifiques pour une hormone donnée seront affectées par celle-ci.
• Les récepteurs sont des protéines transmembranaires pour les hormones peptidiques. Ils sont des protéines intracellulaires pour les hormones stéroïdes.
• Les hormones permettent de maintenir l'homéostasie.

Régulation de la glycémie

• La régulation de la glycémie est un processus qui maintient le taux de glucose proche d'une valeur bénéfique pour l'organisme, malgré les variations (aliments, activité physique).
• Ce processus fait partie du maintien de l'homéostasie.
• La glycémie est régulée physiologiquement dans une gamme restreinte de valeurs autour de 1,1 g/L.

Rétrocontrôle hormonal

• Afin de réguler les fonctions endocriniennes, l'organisme est capable de percevoir et de réguler la quantité de chaque hormone nécessaire à tout moment.
• Le rétrocontrôle est un processus d'autorégulation où les hormones circulantes agissent sur la glande qui est à l'origine de leur sécrétion.
• Il peut être positif (augmentation du taux de l'hormone dans le sang) ou négatif (diminution du taux de l'hormone dans le sang).

Régulation de l'activité hormonale

• L'hypophyse contrôle les fonctions de nombreuses glandes endocrines.
• Elle régule la vitesse de sécrétion de ses hormones et d'autres hormones en répondant à des rétrocontrôles, augmentant ou diminuant la quantité produite selon les besoins.
• Exemple: l'hypophyse réagit à des faibles taux de T3 et T4 en libérant plus de TSH, stimulant ainsi la production de ces hormones par la thyroïde.

Régulation de l'expression des récepteurs

• L'activité hormonale est modulée par la régulation du nombre de récepteurs à l'hormone sur les cellules cibles.
• Une surexposition à une hormone diminue le nombre de récepteurs.
• Une sous-exposition à une hormone augmente le nombre de récepteurs.

Communication nerveuse

• Les cellules nerveuses créent et transmettent des signaux électriques pour communiquer avec d'autres cellules en libérant des neurotransmetteurs.
• Ce mode de communication est rapide et l'action est brève.
• La communication survient au site où le neurotransmetteur est libéré, appelé fente synaptique.