CADHÉRINES: STRUCTURE, CARACTÉRISTIQUES ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les cadhérines sont des glycoprotéines transmembranaires dépendantes du calcium et chargées de maintenir la connexion entre les cellules qui maintiennent l'intégrité des tissus chez les animaux. Il existe plus de 20 types différents de cadhérines, toutes avec environ 750 acides aminés, et qui sont spécifiques à différents types de cellules.

Les liaisons cellulaires réalisées par les cadhérines sont stables dans le temps. Pour cette raison, ces molécules jouent un rôle important dans le développement de la forme de l'organisme au cours du développement embryonnaire (morphogenèse), ainsi que dans le maintien de la structure des tissus aussi bien au stade embryonnaire qu'à l'âge adulte.

Représentation moléculaire de la protéine 1suh, E-cadhérine (épithéliale). Tiré et édité de: Jawahar Swaminathan et le personnel MSD de l'Institut Européen de Bioinformatique.

Le dysfonctionnement des cadhérines est associé au développement de différents types de cancer. Le déficit d'adhérence cellulaire par les cadhérines est l'une des causes de l'augmentation de la motilité des cellules tumorales.

Molécules d'adhésion cellulaire

Dans les organismes multicellulaires, les cellules doivent s'unir pour participer à une grande diversité de processus biologiques qui permettent de maintenir leur intégrité, se différenciant ainsi des organismes unicellulaires coloniaux. Ces processus comprennent, entre autres, l'hémostase, la réponse immunitaire, la morphogenèse et la différenciation.

Ces molécules diffèrent par leur structure, ainsi que par leur fonction, en quatre groupes: intégrines, sélectines, immunoglobulines et cadhérines.

L'histoire

L'histoire des cadhérines est très courte, car elles sont très peu connues. Ainsi, la première cadhérine a été découverte dans des cellules de tissus de souris en 1977. Les scientifiques ont appelé cette molécule uvomoruline.

Dans les années 1980, de nombreuses autres molécules de cadhérine ont été découvertes dans des tissus de diverses espèces. Ces cadhérines ont été trouvées dans des essais d'agrégation cellulaire dépendante du calcium. Tous appartenaient au même groupe de molécules appelées cadhérines classiques.

Ces dernières années, et grâce aux progrès de la biologie moléculaire, les scientifiques ont réussi à identifier un autre nombre important de cadhérines, dont certaines sont inconnues, et qui pourraient avoir des fonctions autres que l'adhésion cellulaire.

Structure

Les cadhérines sont des glycoprotéines, c'est-à-dire des molécules formées par l'association d'une protéine et d'un glucide. Ils sont composés entre 700 (généralement 750) et 900 acides aminés et ont des domaines fonctionnels différents, qui lui permettent d'interagir avec d'autres molécules de cadhérine et des ions calcium en premier lieu.

Les domaines fonctionnels permettent également aux cadhérines de s'intégrer dans la membrane plasmique, ainsi que de s'associer au cytosquelette d'actine. La plupart de la chaîne d'acides aminés est située dans la région extracellulaire et est normalement différenciée en cinq domaines, appelés EC (EC1-EC5).

Chacun de ces domaines a environ 100 acides aminés, avec un ou deux sites de liaison au calcium. La région transmembranaire est située entre la partie externe et interne de la cellule et ne traverse la membrane qu'une seule fois.

D'autre part, la portion de cadhérines trouvée à l'intérieur de la cellule est très conservatrice et se compose de 150 acides aminés. Ce domaine se lie au cytosquelette d'actine au moyen de protéines cytosoliques appelées caténines.

Les types

Il existe plus de 20 types différents de cadhérines, qui sont classés de différentes manières selon les auteurs. Ainsi, par exemple, certains auteurs reconnaissent deux groupes ou sous-familles, tandis que d'autres en reconnaissent six. Selon le premier, les cadhérines peuvent être divisées en:

Cadhérines classiques ou Type I

Aussi appelées cadhérines traditionnelles. Ce groupe comprend les cadhérines qui ont été nommées en fonction du tissu où elles ont été trouvées pour la première fois, telles que la E-cadhérine (épithéliale), la N-cadhérine (neurale), la P-cadhérine (placentaire), la L-cadhérine (foie) et la R-cadhérine (rétine). Cependant, ces glycoprotéines peuvent être trouvées dans différents tissus.

Par exemple, la N-cadhérine, en plus d'être présente dans le tissu neural, peut également être localisée dans les tissus des testicules, des reins, du foie et de la musculature cardiaque.

Cadhérines atypiques ou de type II

Aussi appelé non traditionnel ou non classique. Ils comprennent des desmogléines et des desmocholines, qui forment des jonctions au niveau des desmosomes intercellulaires. Il existe également les protocadhérines, caractérisées par l'absence de connexions avec le cytosquelette d'actine.

Toutes ces cadhérines sont séparées des autres non traditionnelles, par certains auteurs, en trois groupes indépendants. Le reste des cadhérines atypiques comprend la T-cadhérine, qui manque de domaines transmembranaires et cytoplasmiques, et une variante de la E-cadhérine, qui se trouve à l'extérieur de la cellule et est appelée Evar-cadhérine.

caractéristiques

Ce sont des glycoprotéines dépendantes du calcium présentes presque exclusivement dans les tissus animaux. La plupart d'entre eux sont transmembranaires à un seul passage; en d'autres termes, ils sont présents dans la membrane cellulaire, la traversant d'un côté à l'autre une seule fois.

Les cadhérines participent principalement à l'union entre les cellules qui présentent des caractéristiques phénotypiques semilaires (liaisons homotypiques ou homophiles). Les liaisons cellulaires créées par ces molécules (liaisons cadhérine-cadhérine) sont environ 200 fois plus fortes que les autres liaisons protéine-protéine.

Dans les cadhérines traditionnelles, le domaine cytoplasmique est très conservateur. Cela signifie que sa composition est similaire dans les différentes cadhérines.

Caractéristiques

La fonction principale des cadhérines est de permettre des jonctions cellulaires permanentes dans le temps, pour lesquelles elles jouent un rôle fondamental dans des processus tels que le développement embryonnaire, la morphogenèse, la différenciation et le maintien structurel des tissus épithéliaux de la peau et de l'intestin, ainsi que le formation d'axones.

Cette fonction est régulée en partie par le terminal -COOH présent dans la partie ou domaine intracellulaire de la glycoprotéine. Ce terminal interagit avec des molécules appelées caténines, qui à leur tour interagissent avec des éléments du cytosquelette de la cellule.

D'autres fonctions des cadhérines comprennent la sélectivité (choix de l'autre cellule à rejoindre) et la signalisation cellulaire, l'établissement de la polarité cellulaire et la régulation de l'apoptose. Ce dernier est un mécanisme de mort cellulaire contrôlé en interne par le même organisme pour réguler son développement.

Cadhérines et cancer

Le dysfonctionnement des cadhérines est impliqué dans le développement de divers types de cancer. Ce dysfonctionnement peut être dû à des modifications de l'expression des cadhérines et des caténines, ainsi qu'à l'activation de signaux qui empêchent les cellules de se joindre.

En échouant à la fixation cellulaire des cadhérines, cela permet aux cellules tumorales d'augmenter leur motilité et d'être libérées, puis d'envahir les tissus adjacents par les ganglions lymphatiques et les vaisseaux sanguins.

E-Cadherina Benigma du sein. Micrographie de l'hyperplasie lobulaire atypique. Tiré et édité de: Nephron.

Lorsque ces cellules atteignent les organes cibles, elles envahissent et prolifèrent, obtenant des caractères invasifs et métastatiques. La plupart des études qui ont lié les cadhérines aux processus de croissance cancérigènes se sont concentrées sur la E-cadhérine.

Ce type de cadhérine est impliqué dans le cancer du côlon, de l'estomac, du sein, des ovaires et du poumon, entre autres. Ce n'est cependant pas la seule cadhérine liée au cancer. La N-cadhérine, par exemple, joue un rôle dans les mésothéliomes pleuraux et les rhabdomyosarcomes.

Références

1. Cadherin. Sur Wikipedia. Récupéré de en.wikipedia.org
2. D. Leckband et A. Prakasam (2006). Mécanisme et dynamique de l'adhérence de la cadhérine. Revue annuelle du génie biomédical.
3. F. Nolletl, P. Kools P. et F. Van Roy (2000). L'analyse phylogénétique de la superfamille des cadhérines permet l'identification de six sous-familles majeures à côté de plusieurs membres solitaires. Journal de biologie moléculaire.
4. J. Günther et E. Pedernera-Astegiano (2011). E-cadhérine: un élément clé de la transformation néoplasique. Journal of Evidence and Clinical Research.
5. L. Petruzzelli, M. Takami et D. Humes (1999). Structure et fonction des molécules d'adhésion cellulaire. Journal américain de médecine.
6. U. Cavallaro et G. Christofori (2004). Adhésion cellulaire et signalisation par les cadhérines et les Ig-CAM dans le cancer. Nature Reviews Cancer.