PACES Amiens 2010/2011 – UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulaires

CHAPITRE 6   : Les jonctions cellulaires

Les cellules formes un tissus, ces cellules sont en contact les une au autres, elles sont aussi en contact avec les macromolécules du milieu extérieur : MEC/Les cellules d’un tissu sont maintenues en place par adhérence directe des cellules entre elles.

Les molécules d’adhésion interviennent de trois façons   : - reconnaissance ou adhésion plus ou moins longue à d’autres cellules- adhésion constitutive- reconnaissance et adhérence de la cellule à la MEC

Les molécules d’adhésion interviennent à différents niveaux   : - Développement- Intégrité tissulaire (différenciation de toutes les cellules en même temps)- Liaisons cellule-environnement- Liaisons cellule-cellule- Liaisons cellule-MEC

Contact cellule-hormone/facteur de croissance : le ligand est un facteur solubleContact cellule-cellule : le ligand est une protéine membranaireContact cellule-matrice : le ligand est la MEC

Il existe plusieurs mécanismes d’adhérence cellule-cellule   : - liaison homophile : deux mêmes protéines interviennent- liaison hétérophile : deux protéines différentes- liaison avec deux protéines fixées au même élément de liaison externe (linker).

Entre deux cellules identiques, on parle d’homotypie. Entre deux cellules différentes, on parle d’hétérotypie.

Entre deux cellules, on peut avoir des liaisons homophiles ou hétérophiles par notamment les molécules CAM (cell adhesion molecules). La liaison avec la matrice nécessite un substrat.

I/ Interactions entre cellules

Base moléculaire   : la molécule d’adhérence.

Ce sont des protéines transmembranaires, avec un long domaine extracellulaire comportant un site de liaison et des domaines pouvant fixer du calcium ou du magnésium. Le domaine

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PACES Amiens 2010/2011 - UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulairescytoplasmique est parfois en liaison avec le cytosquelette, avec un système enzymatique (transduction du signal par phosphorylation/déphosphorylation).

Si on mélange des cellules d’ectoderme et de mésoderme, toutes les cellules appartenant à un feuillet se regroupent : un tri s’effectue. Une fois la reconnaissance effectuée, on a une différenciation du tissu. La reconnaissance cellulaire intervient dès le développement embryonnaire.

Ainsi, lorsqu’on mélange des cellules exprimant la E-cadhérine des cellules exprimant la N-cadhérine, les N-cellules se retrouvent à l’extérieur.Lorsqu’on mélange des cellules exprimant beaucoup d’E-cadhérine et des cellules en exprimant peu, les cellules en exprimant peu se retrouvent à l’extérieur. Les cellules s’organisent donc en tissus spécialisés.

Protéines membranaires d’adhérence entre cellules   : - Sélectines- Certains membres de la famille des immunoglobulines (IgSF)- Certains membres de la famille des intégrines- Cadhérines

A/ Les sélectines

- Adhérence des lymphocytes aux veinules, aux ganglions lymphoïdes périphériques : hétérotypie.

- Constituées de glycoprotéines membranaires intrinsèques qui reconnaissent et s’unissent à des groupements glucidiques disposés de façon spécifique, faisant saillie à la surface d’autres cellules. Souvent sur le côté latéral.

- Un petit domaine cytoplasmique, un seul domaine transmembranaire et un grand segment extracellulaire glycosylé.

On trouve des L-sélectines, E-sélectines et P-sélectines (de la plus courte à la plus longue chaîne carbonée). Domaine de reconnaissance à l’extrémité.

- Reconnaissance par la lectine (extrémité de la sélectine) d’un groupe sucre présent aux extrémités de certains glycoprotéines complexes.

- Liaison dépendante de la fixation du Ca2+ s’effectuant sur le domaine extracellulaire, mais pas sur le domaine de liaison.

Présence d’un domaine semblable à l’EGF. Liée à l’actine par des protéines-ancres. Jonctions spatialisées.

B/ Les IgSFPage 2 sur 11

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- Les anticorps (Ig) sont formés de chaînes polypeptidiques composées d’un certain nombre de domaines semblables.

- Chaque chaîne est une structure fortement plissée de 70 à 100 acides aminés.- Superfamille des immunoglobulines ou IgSF.- Dans des interactions spécifiques entre lymphocytes et cellules.

Certains membres des IgSF   : - VCAM : vascular cell-adhesion molecule- NCAM : neural cell-adhesion molecule- Dans l’adhésion des cellules non-immunitaires.

Structure   : grand domaine extracellulaire, petit domaine cytoplasmique, un petit domaine transmembranaire. Présence de boucles plissées de type immunoglobuline répétées 1 à 7 fois. Site d’interaction.

L’adhérence est réalisée entre les boucles Ig (extrémité NH2 à l’extrémité de cette chaîne, donc à l’extérieur).

Pour les VCAM et NCAM, on a la même chose, certains peuvent être liées à la membrane par un phospatidyl inositol : protéines intrinsèques.

Elles interviennent dans l’adhésion faible et le glissement (rolling) du lymphocyte B sur les cellules des vaisseaux sanguins, et dans l’adhésion forte et le passage des lymphocytes entre ces cellules pour intervenir en cas d’inflammation.

C/ Les intégrines

Les intégrines sont en dimères (une et une ), elles interviennent dans les adhésions cellule-cellule et cellule-matrice. Elles sont en relation avec le cytosquelette. Grand domaine extracellulaire, un seul domaine transmembranaire. Elles peuvent être sous forme active ou inactive.

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Les intégrines inactives deviennent actives sous l’influence des chemokines (produites par l’érosion des cellules endothéliales et par l’activation des ICAM) et permettent l’adhérence du leucocyte avec les CAM des cellules endothéliales.L’adhésion des intégrines ne fait pas intervenir le calcium mais le magnésium.

On peut donc détacher les cellules en coupant les molécules d’adhésion et en empêchant la fixation du calcium et du magnésium. Pour cela, on utilise des enzymes : trypsine par exemple. Les anticoagulants coupent spécifiquement les intégrines α2β3.L’α5β3 est l’intégrine présente sur les plaquettes. Elle est la cible des anti-aggrégants vacataires.

Distribution cellulaire   : - Cellules en contact avec les lames basales (pôle basal des cellules polarisées, etc.)- Fibroblastes des tissus conjonctifs- Membrane des plaquettes et des leucocytes (rôle des CAM et de SAM)

Rôle des intégrines   : - Adhérence cellule-cellule (exemple de la diapédèse leucocytaire)- Adhérence cellule-matrice (contact focal, hémi-desmosomes)- Transduction du signal

Intégrines et pathologies humaines   : Maladie de Glanzmann   : thrombopathie où les plaquettes présentent un déficit d’origine génétique ou l’absence d’une des deux sous-unités de leurs intégrines spécifiques. On a donc un saignement continu après un traumatisme minime.

L’héparine (anti-coagulant) désactive les intégrines des plaquettes. Mode de fonctionnement   : On trouve un récepteur à côté de chaque intégrine. Quand le récepteur fixe un signal extracellulaire (chemokine inflammatoire par exemple), il y a transduction du signal qui active l’intégrine. L’adhésion peut alors se faire, par consommation de Mg ou de Mn.

D/ Jonctions entre cellules et MEC

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Hémi-desmosomes   : liaison entre les filaments intermédiaires de la cellule (cytosquelette) et les intégrines liées à la matrice par la plectine.

Adhésion focale   : liaison entre les intégrines liées à la matrice et les filaments d’actine du cytosquelette.

Les jonctions cellule-matrice sont ponctuelles.

Une fois la liaison effectuée, il existe une transduction du signal par l’intermédiaire de FAK (focal adhesion kinase).

Adhérence cellulaire dans l’inflammation et les métastases

Pathologie : LAD (leucocyte adhesion deficiency)

Avant 3mm, la tumeur se suffit à elle-même. Au bout de 3mm, les cellules tumorales sécrètent des facteurs qui font en sorte qu’on lui apporte des nutriments et de l’oxygène : création de vaisseaux à l’intérieur de la tumeur. Ces facteurs sont de plus en plus exprimés au fur et à mesure de la croissance de la tumeur. L’arbre vasculaire entoure la tumeur grâce aux intégrines et la perfuse. Les tumeurs ciblent les vaisseaux qu’elles utilisent, les cellules

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PACES Amiens 2010/2011 - UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulairestumorales se déplacent vers les organes cibles : invasion du tissu. Sur place, elles se divisent, reforment une tumeur locale : métastase. On appelle ce mécanisme la dissémination métastatique.

E/ Les cadhérines

En contact avec le cytosquelette par l’intermédiaire de nombreuses molécules.

- Adhérence Ca2+

- Transmission des signaux de la matrice extra-cellulaire- Cellules de même type- Cadhérines E (épithéliales)- Cadhérines N (neurales)- Cadhérines P (placentaires)- Association en dimères

Les cadhérines comportent plusieurs sites de fixation du calcium, et un motif répété tout le long du domaine extracellulaire. Au repos, les deux protéines sont séparées. Par la présence de calcium, les cadhérines forment des dimères : elles sont activées. S’il y a suffisamment de calcium, les dimères des deux cellules se lient.

- Formation de tissus cohésifs chez l’embryon (somites) et maintien de ces tissus chez l’adulte

- Réparties de façon diffuse à la surface des cellules, dans des jonctions intercellulaires spécialisées

- Expression des cadhérines dès le stade morula (compaction)- Localisation des cadhérines dans les jonctions synaptiques- Utilisation d’anticorps anto-protocadhérines- Liaison des cadhérines aux filaments d’actine

II/ Les jonctions cellulaires

- Rôle important des cadhérines- Quand ces jonctions sont disposées de façon spécifique : complexe de jonction cellulaire

A/ Le complexe de jonction

- La jonction étanche ou serrée (tight junction) est la plus apicale : forme une ceinture (zonula occludens)

- En dessous, la jonction d’adhérence : forme la zonula adherensPage 6 sur 11

PACES Amiens 2010/2011 – UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulaires- Au milieu, les desmosomes : forme la macula adherens- En dessous, les jonctions lacunaires (gap jonction)- Toujours au niveau basal : hémi-desmosomes

La jonction étanche empêche le glucose de passer, car le rapprochement entre les deux cellules est très important. C’est aussi à cause de cette jonction que les récepteurs apicaux nouvellement formés doivent subir une double exocytose.

B/ Les jonctions d’adhérences

- Dans l’épithélium- Forment une ceinture « zonula adherens » qui entoure chaque cellule près de sa face

apicale, unissant cette cellule à ses voisines- Liaisons dépendantes du calcium

Les filaments d’actine du cytosquelette des deux cellules sont reliées par l’-actinine, la -caténine et les cadhérines (de l’intérieur vers l’extérieur).

- Espace de 30 nm entre cellules voisines- Transmission de signaux de l’extérieur vers l’intérieur- Au niveau des cellules endothéliales notamment, où elles se rompent lors de la

diapédèse- Transmission des informations mécaniques : exemple des microvillosités

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C/ Les desmosomes

- Macula adherens- 1µm de diamètre- Dans les tissus à contrainte mécanique comme le myocarde- Les domaines cadhérines des desmosomes ont une structure différente de celle des

jonctions adhérentes : desmogléines et desmocollines. - Sur la face interne des membranes plasmiques, plaques cytoplasmiques denses pour

l’ancrage des filaments intermédiaires en boucle- Pour la continuité et la résistance à la tension de l’ensemble du feuillet cellulaire.- En liaison avec les hémi-desmosomes

Hémidesmosomes   : molécules de type intégrines

On utilise du calcium pour le fonctionnement du desmosome. Desmoplakines entre les filaments du cytosquelette et les cadhérines/desmogléines/desmocollines. Le cytosquelette est formé de cytokératine.

Pathologie   : pemphigus vulgaris Maladie auto-immuneAttaque des anticorps contre une des desmogléines perte de l’adhérence des cellules épidermiques.

Au niveau des desmosomes, les desmoplakines forment un plateau pour l’adhésion au cytosquelette.

D/ Les jonctions étanches

Zonula occludens, jonction serrés ou encore tight junctions.Page 8 sur 11

PACES Amiens 2010/2011 – UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulaires- Extrémité apicale- La face interne des membranes contient des cordons reliés entre eux qui courent les uns

par rapport aux autres et à la surface apicale de l’épithélium- Comme soudure des paquets de chips^^- Très fort rapprochement des membranes. Les tight junctions empêchent la diffusion de

solutés : rien ne peut passer. - Les protéines intervenant sont les claudines et les occludines.

Rôle des tight junctions dans le transport transcellulaire   : Ex du transport du glucose pour passer de l’intestin au sang, le transport se fait automatiquement par la cellule car les tight junction bloquent le passage.

Les protéines d’adhésion forment des homodimères. Les deux extrémités des protéines sont dans le domaine cytoplasmique (plusieurs domaines transmembranaires).

E/ Les jonctions lacunaires

- Moyens de communication entre cellulesPage 9 sur 11

PACES Amiens 2010/2011 - UE2 – Biologie cellulaire - Les jonctions cellulaires- Rapprochement des membranes (3nm)- Entièrement composée de connexines- Connexon : complexe de 6 connexines autour d’un canal central : annulus

Deux connexons constituent une jonction de type gap. La jonction permet le passage de substances jusqu’à 1000 MW. (donc molécules de petite taille)Les gap junctions se regroupent en tapis de protéines. On peut trouver des connexons homomériques ou hétéromériques, donc les gap junctions peuvent aussi être de type homotypique ou hétérotypique.

F/ Les plasmodermes

Sorte de gap junction mais pour les cellules végétales qui on une double membrane.

Les contact focaux sont des jonction au même titre que le hémi-desmosomes sauf qu’ils ne sont pas permanent, il sont transitoire (exemple des lymphocytes qui s’accroche aux vaisseaux pour freiner leurs V).

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