Adhérences et jonction cellulaire

Adhésion et Jonctions Cellulaires : Aide-mémoire

Les phénomènes d'adhérence sont fondamentaux pour les êtres pluricellulaires, permettant l'organisation des cellules en tissus. Ces interactions impliquent des protéines transmembranaires et glycosylées.

1. Types d'Adhérence

• Cellule/Matrice Extracellulaire (MEC) : SAM (Substrate Adhesion Molecules)

• Cellule/Cellule : CAM (Cell Adhesion Molecules)

La reconnaissance peut être :

• Homotypique : entre cellules de même nature.

• Hétérotypique : entre cellules de nature différente.

• Homophile : molécules de reconnaissance identiques (ex: N-CAM/N-CAM).

• Hétérophile : molécules de reconnaissance différentes (ex: intégrine/I-CAM).

2. Molécules d'Adhérence Cellulaire

Toutes sont des protéines transmembranaires avec un seul domaine transmembranaire, glycosylées, et possèdent :

• Une extrémité Ct (intracellulaire) liant le cytosquelette via des protéines de liaison.

• Une extrémité Nt (extracellulaire) avec des domaines glycosylés et un site d'adhérence spécifique.

2.1. Superfamille des Immunoglobulines (Ig-CAM)

• Rôle : CAM uniquement (interaction cellule/cellule).

• Ca²⁺ indépendantes.

• Structure : Similaire aux Ig, avec des domaines Ig-like en boucles.

• Exemples :

  • N-CAM : Adhérence homophile (neurone/neurone), essentielle pour l'histogenèse du système nerveux (stabilisation du tube neural).

  • I-CAM : Adhérence hétérophile (cellule endothéliale/leucocyte) avec l'intégrine (LFA-1).

2.2. Cadhérines

• Rôle : CAM uniquement (adhésion homophile/homotypique).

• Ca²⁺ dépendantes : Le calcium rigidifie la protéine, permettant l'interaction (liaison réversible).

• Structure : Glycoprotéine à 1 domaine transmembranaire.

  • Partie C-term cytosolique reliée au cytosquelette (actine) via des caténines (P120, , , ).

  • Partie N-term EC avec domaines répétés et sites de liaison Ca²⁺.

• Types et localisation :

  • Cadhérine E (Uvomoruline) : Cellules épithéliales polarisées (présente dans les zonula adherens, absente pôle apical).

  • Desmogléine et Desmocolline : Épithéliums stratifiés (kératinocytes) dans les desmosomes.

  • Cadhérine N : Cellules nerveuses.

  • Cadhérine P : Cellules du placenta.

• Rôles clés :

  • Ségrégation cellulaire : Tri des cellules lors du développement.

  • Formation du tube neural : Conversion cadhérine E N-cadhérine.

  • Inhibition de contact : Inhibition de la prolifération cellulaire en monocouche.

• Pathologies : Leur dysfonctionnement (clivage par métalloprotéases) est impliqué dans les métastases cancéreuses (perte d'adhérence, mobilité anormale).

2.3. Sélectines

• Rôle : CAM uniquement (reconnaissance hétérotypique/hétérophile).

• Ca²⁺ dépendantes.

• Spécificité : Reconnaissent un motif sucré (acide sialique) sur les glycoprotéines/glycolipides des cellules.

• Structure : Domaine lectine à l'extrémité N-term EC (reconnaissance du motif sucré).

• Types :

  • Sélectine L : Lymphocytes.

  • Sélectine P : Plaquettes.

  • Sélectine E : Cellules endothéliales (interagissent avec leucocytes).

• Rôle clé : Trapping/Rolling des leucocytes (1ère étape de la diapédèse), adhésion brève et labile.

2.4. Intégrines

• Rôle : Principalement SAM (interaction cellule/MEC), parfois CAM (ex: LFA-1).

• Ca²⁺ et Mg²⁺ dépendantes.

• Structure : Glycoprotéine transmembranaire hétérodimérique ( et sous-unités). Multiples combinaisons avec spécificité de ligand.

• Conformations :

  • Inactive : Dimère replié.

  • Active : Dimère déployé, exposant les sites de liaison. Transition régulée par signalisation intra/extracellulaire (pas par Ca²⁺/Mg²⁺ directement).

• Types et localisation :

  • Intégrine : Ubiquitaire, lie la fibronectine (rôle dans les Points Focaux d'Ancrage - PFA).

  • Intégrine : Pôle basolatéral des cellules épithéliales, lie la laminine (dans les hémidesmosomes).

  • Intégrine (LFA-1) : Leucocytes, lie I-CAM (rôle dans la diapédèse).

• Signalisation :

  • Outside-in : Ligand EC activation intégrine liaison cytosquelette.

  • Inside-out : Signal intraC activation intégrine liaison ligand EC.

• Motif clé : Reconnaissent spécifiquement le motif RGD sur les ligands (fibronectine, laminine).

• Pathologies : Dysfonctionnements (clivage par métalloprotéases) mènent à des adhérences aberrantes ou une mobilité anormale des cellules cancéreuses.

• Déficit d'Adhésion Leucocytaire de type 1 (DAL1) : Mutation de la chaîne LFA-1 non fonctionnelle absence de diapédèse hyperleucocytose et infections bactériennes récurrentes.

3. Jonctions Cellulaires Spécialisées

Domaines membranaires spécialisés renforçant la cohésion tissulaire. Le cytosquelette est impliqué sauf pour les jonctions gap. L'entérocyte présente les 5 principaux types.

3.1. Classification des Jonctions

• Forme de l'espace intercellulaire :

  • Zonulaire (ceinturantes) : Bande continue (Tight junction, Zonula Adherens).

  • Maculaire (tâches) : Bouton pression, arrondi (Hémidesmosome, Desmosome, PFA).

• Largeur de l'espace intercellulaire :

  • Étanche/Serrée : Espace quasi-inexistant (Tight junction).

  • Communicantes : Petit espace IC (Gap junction).

  • Adhérentes : Espace IC plus large (15-20nm pour ZA, 30-50nm pour Desmosomes).

3.2. Jonctions Serrées (Tight Junctions ou Zonula Occludens)

• Localisation : Au pôle apical des cellules polarisées (épithéliums, entérocytes). Bande continue ceinturante.

• Microscopie : Aspect pentalamellaire en MET ; réseau complexe en MEB (cryofracture).

• Composition : Protéines transmembranaires Occludine et Claudine formant des lignes de scellage.

• Liaison au cytosquelette : Occludine & Claudine ZO-1/2/3 Cinguline .

• Fonctions :

  • Étancheité : Isole la lumière des tissus (ex: lumière intestinale).

  • Barrière : Empêche la diffusion latérale des protéines membranaires.

  • Contrôle du passage paracellulaire : Les claudines peuvent former des pores aqueux transitoires pour le passage d'eau, ions, vitamines (jamais protéines).

• Pathologies : Maladie cœliaque (intolérance au gluten) distension des jonctions serrées porosité intestinale inflammation systémique.

3.3. Ceinture Adhérente (Zonula Adherens)

• Localisation : Juste en dessous des jonctions serrées dans les cellules polarisées. Bande continue ceinturante.

• Espace intercellulaire : 15-20 nm.

• Composition :

  • Molécules d'adhérence : Cadhérines E (liaison homophile Ca²⁺ dépendante).

  • Protéines de liaison cytosolique (caténines) :

    • P120 : Stabilise la cadhérine E.

    • -caténine : Rôle structural, de différenciation, transduction de signal (activation transcription gènes, sensible à la phosphorylation).

    • et -caténines : Lient l'actine.

• Liaison au cytosquelette : Actine (faisceaux denses ou lâches, terminal Web, microvillosités).

• Fonctions :

  • Enroulement des feuillets épithéliaux (formation du tube neural).

  • Contraction des pôles apicaux (cellules musculaires).

  • Centre organisateur pour la formation des jonctions serrées (elles se forment après la ZA).

• Pathologies : La déstabilisation de la ZA (par métalloprotéases) destruction des jonctions serrées rôle dans le cancer.

3.4. Jonctions Communicantes (Gap Junctions)

• Localisation : Presque tous les épithéliums, os, muscles, endothélium, fibroblastes. Plusieurs par cellule. Ne lient PAS le cytosquelette.

• Espace intercellulaire : 2-3 nm (aspect septalamellaire en MET).

• Composition : Formées par la juxtaposition de 2 connexons (hémicanaux), chacun composé de 6 connexines (protéines à 4 domaines transmembranaires).

• Fonctions :

  • Couplage électrochimique : Passage d'ions (important pour cellules sensorielles et musculaires).

  • Couplage métabolique : Partage de molécules (ATP, AMPc, IP3, petits peptides) entre les cytosols.

• Régulation (fermeture des canaux) :

  • Phosphorylation des connexines (par kinases).

  • Variation du pH cytosolique (acidification).

  • Augmentation du Ca²⁺ intracellulaire liaison à la calmoduline fixation à la connexine.

• Pathologies :

  • Connexine 43 : Diminution arythmie ventriculaire (infarctus).

  • Connexine 26 : Mutation surdité congénitale.

3.5. Desmosomes (Macula Adherens)

• Localisation : Partout au niveau latéral des cellules. Plusieurs centaines par cellule. Particulièrement dans les épithéliums stratifiés (kératinocytes).

• Espace intercellulaire : 30-50 nm (desmoglée).

• Fonction principale : Force mécanique, cohésion et étanchéité en répartissant les tensions.

• Composition : Structure symétrique.

  • Molécules d'adhérence : Desmogléine et Desmocolline (cadhérines, liaison homophile Ca²⁺ dépendante).

  • Plaques desmosomales (cytosoliques, denses aux électrons) :

    • Protéines de liaison : Plakoglobine et Desmoplakine (forte liaison aux filaments intermédiaires - FI).

• Liaison au cytosquelette : Filaments intermédiaires (FI) (cytokératines dans épithéliums, desmine dans cellules musculaires cardiaques). L'ancrage se fait par le sommet de la boucle du FI.

3.6. Hémidesmosomes

• Localisation : Pôle basal des cellules épithéliales, en regard de la lame basale (LB).

• Fonction : Cohésion cellule/MEC.

• Composition : Structure asymétrique (ressemble à la moitié d'un desmosome).

  • Plaque hémidesmosomale (dense aux électrons) : Ancrage des cytokératines.

  • Protéines de liaison : Analogue aux plakoglobines et desmoplakines.

  • Molécules d'adhérence transmembranaires : Intégrine (SAM, Ca²⁺/Mg²⁺ dépendante).

• Liaison à la MEC : Intégrine Laminine (dans la LB) Collagène IV Collagène VII (fibrilles d'ancrage) Collagène I.

3.7. Pathologies liées aux Desmosomes et Hémidesmosomes

• Dermatoses bulleuses auto-immunes : Production d'auto-anticorps contre des protéines du soi, entraînant des bulles cutanées.

  • Bulle intra-épidermique : Auto-anticorps contre la Desmogléine rupture des desmosomes entre kératinocytes.

  • Bulle sous-épidermique : Atteinte des protéines hémidesmosomales rupture des hémidesmosomes. Ex : anticorps anti-collagène VII (bulle sous la LB), anticorps anti-intégrine (bulle entre LB et hémidesmosome).