Molécule de signal

Définition

Une molécule de signal (signalisation cellulaire) est une molécule extracellulaire, de nature biochimique variée, qui donne une information à une cellule de type récepteur intracellulaire. Ces molécules agissent par transduction à des cellules et déclenchent une cascade de réponses. Elles agissent comme médiateur chimique à plus ou moins longue distance pour la communication et signalisation cellulaire.

Réactions avec une molécule de signal hydrophobe :

Les molécules de signalisation hydrophobes diffusent généralement à travers la membrane plasmique et interagissent avec les récepteurs intracellulaires dans le cytoplasme. De nombreux récepteurs intracellulaires sont des facteurs de transcription qui interagissent avec l'ADN dans le noyau et régulent l'expression des gènes.

Explications

En tant qu'êtres humains, nous communiquons avec les autres de différentes manières. Nous pouvons montrer que la communication était des mots, des signaux physiques, des expressions faciales, etc. Non seulement notre apparence physique extérieure est capable de communiquer, mais en nous, notre propre corps a sa propre façon de communiquer.

Les cellules de notre corps communiquent entre elles en utilisant des voies de signalisation. Un passage de signal peut être défini comme un processus dans lequel une cellule envoie, interprète et reçoit des signaux. Cela peut intervenir en trois étapes de base : la réception, la transduction et la réponse.

Les molécules de signalisation interviennent, par exemple, dans le cycle cellulaire.

Signalisation cellulaire

La signalisation cellulaire est la capacité de toutes les molécules, d'échanger des informations avec l'environnement physico-chimique et avec d'autres cellules. La signalisation cellulaire est un mécanisme homéostatique qui vise à maintenir des conditions physico-chimiques internes adéquates pour la vie contre les changements externes.

Schéma de la signalisation cellulaire :

La signalisation cellulaire implique une cascade de signaux en trois étapes : réception, transduction et réponse.

La signalisation paracrine agit sur les cellules voisines, la signalisation endocrine utilise le système circulatoire pour transporter les ligands et la signalisation autocrine agit sur la cellule de signalisation. La signalisation via des jonctions communicantes implique la signalisation de molécules se déplaçant directement entre les cellules adjacentes.

La signalisation cellulaire fait partie d'un système de communication complexe qui régit les activités de base des cellules et coordonne les actions des cellules. La capacité des cellules à percevoir et à répondre correctement à leur microenvironnement est la base du développement, de la réparation tissulaire et de l'immunité ainsi que de l'homéostasie tissulaire normale.

Les erreurs de traitement de l'information cellulaire sont responsables de maladies telles que le cancer, l'auto-immunité et le diabète. En comprenant la signalisation cellulaire, les maladies peuvent être traitées plus efficacement et, théoriquement, des tissus artificiels peuvent être créés.

Principe de communication cellulaire

La communication cellulaire est un terme très largement utilisé en biologie et plus loin en biophysique et biochimie pour identifier différents types de communication entre cellules vivantes. Entre autres, la signalisation cellulaire est incluse.

Ce processus permet à des millions de cellules de communiquer et de travailler ensemble pour effectuer d'importants processus corporels nécessaires à la survie. Les organismes multicellulaires et unicellulaires dépendent fortement de la communication entre les cellules.

Types de communication cellulaire :

Dans la communication cellulaire avec signalisation chimique, une cellule peut se cibler elle-même (signalisation autocrine), cibler une cellule connectée par des jonctions communicantes (jonctions GAP), cibler une cellule voisine (signalisation paracrine) ou cibler une cellule distante (signalisation endocrinienne).

Les travaux traditionnels en biologie se sont concentrés sur l'étude de parties individuelles des voies de signalisation cellulaire. La recherche en biologie des systèmes nous aide à comprendre la structure sous-jacente des réseaux de signalisation cellulaire et comment les changements dans ces réseaux peuvent affecter la transmission et le flux d'informations (transduction du signal).

Ces réseaux sont des systèmes complexes dans leur organisation et peuvent présenter un certain nombre de propriétés émergentes, notamment la bistabilité et l'ultra-sensibilité. L'analyse des réseaux de signalisation cellulaire nécessite une combinaison d'approches expérimentales et théoriques, y compris le développement et l'analyse de simulations et de modélisation. L'allostérie à longue distance est souvent une composante importante des événements de signalisation cellulaire.

Une molécule particulière est généralement utilisée dans divers modes de signalisation, et donc une classification par mode de signalisation n'est pas possible.

Au moins trois classes importantes de molécules de signalisation sont largement reconnues, bien que non exhaustives et avec des limites imprécises, car cette appartenance n'est pas exclusive et dépend du contexte :

• Les hormones sont les principales molécules de signalisation du système endocrinien, bien qu'elles régulent souvent la sécrétion de l'autre via la signalisation locale (par exemple, l'îlot des cellules de Langerhans), et la plupart sont également exprimées dans les tissus à des fins locales (par exemple l'angiotensine) ou, à défaut, des molécules structurellement apparentées sont (par exemple PTHrP).
• Les neurotransmetteurs sont des molécules de signalisation du système nerveux, y compris également des neuropeptides et des neuromodulateurs. Les neurotransmetteurs comme les catécholamines sont également sécrétés par le système endocrinien dans la circulation systémique.
• Les cytokines sont des molécules de signalisation du système immunitaire, avec un rôle primaire de paracrine ou de juxtacrine, bien qu'elles puissent lors de réponses immunitaires importantes avoir une forte présence dans la circulation, avec un effet systémique (altération du métabolisme du fer ou de la température corporelle). Les facteurs de croissance peuvent être considérés comme des cytokines ou une classe différente.

Classes chimiques de molécules de signal

Les molécules de signalisation peuvent appartenir à plusieurs classes chimiques : lipides, phospholipides, acides aminés, monoamines, protéines, glycoprotéines ou gaz.

Les molécules de signalisation liant les récepteurs de surface sont généralement grandes et hydrophiles (par exemple vasopressine, acétylcholine), tandis que celles qui entrent dans la cellule sont généralement petites et hydrophobes (par exemple glucocorticoïdes, hormones thyroïdiennes, cholécalciférol, acide rétinoïque), mais les exceptions importantes aux deux sont nombreuses, et une même molécule peut agir à la fois via le récepteur de surface ou de manière intracrine avec différents effets.

Dans la signalisation intracrine, une fois à l'intérieur de la cellule, une molécule de signalisation peut se lier aux récepteurs intracellulaires, à d'autres éléments ou stimuler l'activité enzymatique (par exemple les gaz). L'action intracrine des hormones peptidiques reste un sujet de débat.

Dans la signalisation endocrine, les molécules de signalisation (hormones) sont sécrétées par des cellules endocrines spécialisées et transportées dans la circulation pour agir sur des cellules cibles situées à des sites éloignés du corps. Dans la signalisation paracrine, une molécule libérée par une cellule agit sur les cellules cibles voisines.

En rapport avec "molécule de signal"

• peptide signal

  

  Un peptide signal est un court peptide situé dans l'extrémité N-terminale d'une protéine, porteur d'informations pour la sécrétion des protéines.

• transduction du signal

  

  La transduction du signal est le processus par lequel un signal extracellulaire, par exemple provenant de la liaison de ligands extracellulaires...

• voie de signalisation Notch

  

  Notch est une grande classe de récepteurs transmembranaires. La voie de signalisation Notch est un mécanisme de signalisation intercellulaire hautement...

• protéine d'échafaudage

  

  Les protéines d'échafaudage fournissent une plate-forme pour l'assemblage des molécules de signalisation, en favorisant la localisation des molécules...