JONCTIONS CELLULAIRES: TYPES ET LEURS CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

Les jonctions cellulaires sont des ponts de contact entre les membranes cytoplasmiques entre des cellules adjacentes ou entre une cellule et la matrice. Les jonctions dépendent du type de tissu étudié, mettant en évidence les connexions existantes entre les cellules épithéliales, musculaires et nerveuses.

Dans les cellules, il existe des molécules liées à l'adhésion entre elles. Cependant, des éléments supplémentaires sont nécessaires pour augmenter la stabilité de la liaison dans les tissus. Ceci est accompli avec des jonctions cellulaires.

Principaux types de jonctions cellulaires.

Source: Boumphreyfr, de Wikimedia Commons

Les jonctions sont classées en jonctions symétriques (jonctions serrées, desmosomes de ceinture et jonctions à fente) et jonctions asymétriques (hémidesmosomes).

Les jonctions serrées, les desmosomes de ceinture, les desmosomes ponctuels et les hémidesmosomes sont des jonctions qui permettent l'ancrage; tandis que les jonctions fendues se comportent comme des ponts de jonction entre les cellules voisines, permettant l'échange de solutés entre cytoplasmes.

Le mouvement des solutés, de l'eau et des ions se produit à travers et entre les composants cellulaires individuels. Ainsi, il existe la voie transcellulaire qui est contrôlée par une série de canaux et de transporteurs. Contrairement à la voie paracellulaire, qui est régulée par les contacts entre les cellules, c'est-à-dire les jonctions cellulaires.

Chez les plantes, nous trouvons des jonctions cellulaires qui ressemblent à des jonctions fendues, appelées plasmodesmes. Bien qu'ils diffèrent par leur structure, la fonction est la même.

D'un point de vue médical, certaines déficiences des jonctions cellulaires se traduisent par des maladies acquises ou héréditaires provoquées par des lésions de la barrière épithéliale.

caractéristiques

Les organismes vivants sont constitués de structures discrètes et variées appelées cellules. Ceux-ci sont délimités par une membrane plasmique qui les maintient séparés de l'environnement extracellulaire.

Cependant, bien qu'ils soient les composants des êtres vivants, ils ne ressemblent pas à des briques, car ils ne sont pas isolés les uns des autres.

Les cellules sont des éléments qui sont en communication les uns avec les autres et avec l'environnement extracellulaire. Par conséquent, il doit y avoir un moyen pour les cellules de former des tissus et de communiquer, tandis que la membrane reste intacte.

Ce problème peut être résolu grâce à la présence de jonctions cellulaires qui existent dans les épithéliums. Ces jonctions sont formées entre deux cellules adjacentes et sont classées selon la fonction de chacune en jonctions symétriques et asymétriques.

Les hémidesmosomes appartiennent à des unions asymétriques et des unions étroites, des desmosomes de ceinture, des desmosomes et des unions fendues à des unions symétriques. Ci-dessous, nous décrirons chacune des articulations en détail.

Les types

-Jonctions serrées

Schéma des cellules épithéliales intestinales et des voies de perméabilité sélective. Baleine blanche, de Wikimedia Commons

Les jonctions serrées, également connues dans la littérature sous le nom de jonctions occlusives, sont des secteurs dans les membranes cellulaires des cellules voisines qui sont étroitement liés - comme le suggère le nom de «jonction serrée».

Dans des conditions moyennes, les cellules sont séparées par une distance de 10 à 20 nm. Cependant, dans le cas de jonctions serrées, cette distance est considérablement réduite et les membranes des deux cellules conduisent à se toucher voire à fusionner.

Une jonction serrée typique est située entre les parois latérales des cellules voisines à une distance minimale de leurs surfaces apicales.

Dans le tissu épithélial, toutes les cellules font de telles jonctions pour rester ensemble. Dans cette interaction, les cellules sont situées dans un motif rappelant un anneau. Ces unions couvrent tout le périmètre.

Protéines impliquées dans les jonctions serrées

Ocludina et Claudina

Les régions de contact serré entourent toute la surface de la cellule. Ces régions forment des bandes de contact anastomosées des protéines transmembranaires appelées occludine et claudine. Le terme anastomose fait référence à l'union de certains éléments anatomiques.

Ces deux protéines appartiennent au groupe des tétraespanines. Ils sont caractérisés par le fait qu'ils ont quatre domaines transmembranaires, deux boucles externes et deux queues cytoplasmiques relativement courtes.

Il a été démontré que l'ocludine interagit avec quatre autres molécules de protéines, appelées occludine de zonule et abrégées en ZO. Ce dernier groupe comprend les protéines ZO 1, ZO 2, ZO 3 et l'afadine.

Claudin, pour sa part, est une famille de 16 protéines qui constituent une série de fibrilles linéaires en jonctions serrées, ce qui permet à cette jonction de jouer le rôle de "barrière" dans la voie paracellulaire.

Nectines et confiture

Les nectines et les molécules d'adhésion aux jonctions (JAM en abrégé) apparaissent également dans les jonctions serrées. Ces deux molécules se retrouvent sous forme d'homodimères dans l'espace intracellulaire.

Les nectines sont connectées aux filaments d'actine via la protéine afadine. Cette dernière semble vitale, car les délétions du gène codant pour l'afadine chez les rongeurs entraînent la mort de l'embryon.

Caractéristiques des jonctions serrées

Ce type de jonction entre cellules remplit deux fonctions essentielles. La première consiste à déterminer la polarité des cellules dans l'épithélium, en séparant le domaine apical du domaine basolatéral et en empêchant une diffusion excessive de lipides, de protéines et d'autres biomolécules.

Comme nous l'avons mentionné dans la définition, les cellules de l'épithélium sont regroupées dans un anneau. Cette structure sépare la surface apicale de la cellule des surfaces latérales et basales, ce qui établit la différenciation entre les domaines.

Cette séparation est considérée comme l'un des concepts les plus importants dans l'étude de la physiologie des épithéliums.

Deuxièmement, des jonctions serrées empêchent le libre passage des substances à travers la couche de cellules épithéliales, ce qui crée une barrière à la voie paracellulaire.

-Unions dans la fente ou l'écart

Structure et emplacement des jonctions espacées dans les cellules contiguës. Traduit par Kalpo, basé sur une image de Mariana Ruiz LadyofHats., via Wikimedia Commons

Les jonctions lacunaires se trouvent dans des régions dépourvues de membrane cytoplasmique limitante entre les cellules voisines. Dans une jonction fendue, les cytoplasmes des cellules se connectent et une connexion physique est créée où le passage de petites molécules peut se produire.

Cette classe de jonctions se trouve dans pratiquement tous les épithéliums et dans d'autres types de tissus, où elles servent à des fins très diverses.

Par exemple, dans divers tissus, les jonctions fendues peuvent s'ouvrir ou se fermer en réponse à des signaux extracellulaires, comme c'est le cas avec le neurotransmetteur dopamine. La présence de cette molécule réduit la communication entre une classe de neurones de la rétine, en réponse à une intensité lumineuse accrue.

Protéines impliquées dans les jonctions fendues

Les jonctions fendues sont constituées de protéines appelées connexines. Ainsi, un «connexon» est obtenu par l'union de six monomères de connexine. Cette structure est un cylindre creux que l'on trouve en traversant la membrane cytoplasmique.

Les connexons sont disposés de telle manière qu'un conduit se crée entre les cytoplasmes des cellules adjacentes. De plus, les connexons ont tendance à s'agréger et à former une sorte de plaques.

Fonctions des jonctions espacées

Grâce à la formation de ces jonctions, le mouvement de certaines molécules entre les cellules voisines peut se produire. La taille de la molécule à transporter est déterminante, le diamètre optimal est de 1,2, tout comme les ions calcium et l'adénosine monophosphate cyclique.

Plus précisément, ce sont des ions inorganiques et des molécules hydrosolubles qui peuvent être transférées d'un cytoplasme cellulaire au cytoplasme contigu.

Les concentrations de calcium jouent un rôle crucial dans ce canal. Lorsque la concentration de calcium augmente, les canaux axiaux ont tendance à se fermer.

De cette manière, les jonctions fendues participent activement au processus de couplage électrique et chimique entre les cellules, comme cela se produit dans les cellules musculaires du cœur, qui sont responsables de la transmission des impulsions électriques.

-Joints d'ancrage ou de collage

Sous les joints serrés, on trouve les joints d'ancrage. Généralement, ceux-ci sont situés au voisinage de la surface apicale de l'épithélium. Dans ce groupe, on peut distinguer trois groupes principaux, la zonula adhérens ou ceinture desmosome, la macula adhérente ou desmosome ponctuel, et le desmosome.

Dans ce type de jonction, les membranes cellulaires adjacentes liées par des zonules et des macules adhérentes sont séparées par une distance cellulaire relativement large - par rapport à l'espace minimal qui existe dans le cas des jonctions serrées.

L'espace intercellulaire est occupé par des protéines appartenant à la famille de la cadhérine, de la desmogléine et de la desmocholine fixées à des plaques cytoplasmiques qui présentent d'autres protéines appelées desmoplakine, placoglobine et placophiline.

Classification des joints d'ancrage

Zonula adhère

Comme dans le cas de connexions serrées, dans les connexions d'ancrage, nous observons également le schéma de disposition sous la forme d'un anneau ou d'une ceinture. La zonula adhérens est associée à des microfilments d'actine, par l'interaction de deux protéines: les cadhérines et les caténines.

Macula adhère

Dans certains cas, cette structure est simplement connue sous le nom de desmosome, c'est une union punctiforme qui est associée à des filaments intermédiaires formés de kératine. Dans ce contexte, ces structures kératiniques sont appelées "tonofilimanetos". Les filaments s'étendent de point en point dans les cellules épithéliales.

Desmosomes ponctuels

Ceux-ci confèrent force et rigidité aux cellules épithéliales. Ainsi, on pense que sa fonction principale est liée au renforcement et à la stabilisation des cellules adjacentes.

Les desmosomes peuvent être comparés à une sorte de rivet ou de soudure, car ils ressemblent à de petits points séparés et non à des bandes continues.

On retrouve ce type de jonction dans les disques intercalés qui rejoignent les cardiocytes dans le muscle cardiaque et dans les méninges qui tapissent la surface externe du cerveau et de la moelle épinière.

-Hémidesmosomes

Miguelferig, de Wikimedia Commons

Les hémidesmosomes entrent dans la catégorie des jonctions asymétriques. Ces structures ont pour fonction d'ancrer le domaine basal de la cellule épithéliale avec la lame basale sous-jacente.

Le terme hémidesmosome est utilisé car cette structure apparaît littéralement "à moitié" desmosome. Cependant, du point de vue de leur composition biochimique, les deux unions sont totalement différentes.

Il est important de préciser que les desmosomes sont responsables de l'adhérence d'une cellule voisine à une autre, tandis que la fonction de l'hémidesmosome est d'unir la cellule avec la lame basale.

Contrairement à la macula adhérente ou le desmosome, les hémidesmosomes ont une structure différente, consistant en: une lame cytoplasmique associée à des filaments intermédiaires et une plaque de membranes externes, qui est responsable de la jonction de l'hémidesmosome avec la lame basale, au moyen d'un filament d'ancrage.

L'une des fonctions des hémidesmosomes est d'augmenter la stabilité globale des tissus épithéliaux, grâce à la présence de filaments cytosquelettiques intermédiaires attachés aux composants de la lame basale.

Jonctions cellulaires dans les plantes

Le règne végétal manque de la plupart des jonctions cellulaires décrites ci-dessus, à l'exception d'une contrepartie fonctionnelle rappelant les jonctions fendues.

Chez les plantes, les cytoplasmes des cellules adjacentes sont reliés par des voies ou canaux appelés plasmodesmes.

Cette structure crée un continuum d'une cellule végétale à l'autre. Bien qu'ils diffèrent structurellement des jonctions fendues, ils ont des rôles très similaires, permettant le passage de petits ions et molécules.

Point de vue médical

D'un point de vue médical, les jonctions cellulaires sont un sujet pertinent. Des mutations dans les gènes qui codent pour les protéines impliquées dans les jonctions se sont révélées se traduire en pathologies cliniques.

Par exemple, s'il y a une certaine mutation dans le gène qui code pour un type spécifique de claudine (l'une des protéines qui médie l'interaction aux jonctions serrées), elle provoque une maladie rare chez l'homme.

Il s'agit du syndrome de perte rénale de magnésium et les symptômes comprennent un faible taux de magnésium et des convulsions.

De plus, une mutation du gène codant pour la protéine nectine 1 s'est avérée être responsable du syndrome de la fente palatine. Cette condition est considérée comme l'une des malformations les plus courantes chez les nouveau-nés.

Des mutations du gène de la nectine 1 ont également été associées à une autre affection appelée dysplasie ectodermique qui affecte la peau, les cheveux, les ongles et les dents humains.

Le pemphigus foliacé est une maladie cutanée vésiculeuse déterminée par des auto-anticorps dirigés contre la desmogléine 1, un élément clé responsable du maintien de la cohésion de l'épiderme.

Références

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