21.3: Signalisation cellule-surface

Les hormones — ou toute molécule qui se lie à un récepteur, connue sous le nom de ligand — qui sont insolubles dans les lipides (solubles dans l’eau) ne sont pas en mesure de se diffuser à travers la membrane cellulaire. Afin d’être en mesure d’impacter une cellule sans y entrer, ces hormones se lient à des récepteurs de la membrane cellulaire. Lorsqu’un premier messager, une hormone, se lie à un récepteur, une cascade de signaux est déclenchée, provoquant l’activation des seconds messagers, des protéines à l’intérieur de la cellule, ce qui entraîne des effets en aval.

La variété de familles de récepteurs

Les récepteurs de membrane cellulaire ont trois portions : un domaine de liaison du ligand externe, un domaine transmembranaire et un domaine interne. Il existe trois catégories de récepteurs de membrane cellulaire basés sur la cohérence de la structure et de la fonction de ces domaines dans chaque catégorie.

Une catégorie est celle des canaux ioniques ligand-dépendants qui, lorsqu’ils sont liés à un ligand, subissent un changement conformationnel, laissant les ions passer par un canal formé par la partie transmembranaire du récepteur.

Une deuxième catégorie est celle des récepteurs couplés aux protéines G qui ont une structure distincte avec sept domaines transmembranaires. La liaison du domaine externe à un ligand fait que la sous-unité alpha, l’une des trois sous-unités attachées à la partie interne du récepteur, se dissocie du récepteur et crée une réponse cellulaire.

La troisième catégorie de récepteurs, le récepteur lié aux enzymes — également appelés récepteurs catalytiques — a un domaine intracellulaire qui est soit associé à une enzyme, soit c’est lui-même une enzyme. Lorsqu’un ligand se lie à la région extracellulaire, l’enzyme intracellulaire devient active, activant d’autres protéines dans la cellule.

Quand les récepteurs vont mal

Les récepteurs de membrane cellulaire sont fondamentaux pour la fonction cellulaire. Par conséquent, il n’est pas surprenant que de nombreuses maladies se soient avérées être des résultats directs de récepteurs de membrane cellulaire fonctionnant mal. Par exemple, le choléra se développe lorsqu’un récepteur couplé à la protéine G est désactivé dans les cellules qui tapissent l’intestin grêle.

La transduction du signal

Le processus de conversion d’un stimulus extracellulaire en réponse intracellulaire est connu sous le nom de transduction du signal. Il s’agit d’un processus en plusieurs étapes impliquant un ligand qui s'unit à un récepteur provoquant plusieurs interactions moléculaires dans la cellule. Ces interactions peuvent se compliquer car chaque étape dépend de plusieurs autres réactions. Il s’agit d’une forme de vérification pour s’assurer que les activités cellulaires appropriées se produisent. Cela amplifie souvent la réponse aussi.

- [Formateur] Certaines hormones,dont celles insolubles dans les graisses, comme l'oxytocine,ne peuvent se diffuser à travers la membrane cellulaire. À la place, elles sont obligées de se fixeraux récepteurs situés à la surface de la cellule. En s'y fixant, l'hormone,considérée comme le messager primaire,active une cascade de signaux.

Par exemple, lorsqu'un récepteur couplé aux protéines G,ou RCPG,est activé par un messager primaire à l'extérieurde la membrane cellulaire,à l'intérieur, une enzyme comme la phospholipase Chydrolyse le phospholipide de la membrane PIP2en IP3 et DAG,deux différents messagers secondaires. Une fois formé, l'IP3 se déplace de la membrane cellulaireà la membrane endoplasmique pour s'y fixerà un canal calcique à IP3 en libérant des ions calcium,troisième messagers secondaires, dans le cytoplasmepour induire des changementscomme la contraction musculaire. De cette façon, une hormone peut affecter une cellulesans même y pénétreren activant plusieurs processus cellulairesen fonction des ligands et des récepteurs en présence.