Cours de biologie : la communication cellulaire

Thèmes abordés

Sciences - Ingénierie - Industrie, Cours de biologie, communication cellulaire, messages nerveux, échanges membranaires, agoniste, antagoniste, période réfractaire, courant sodique, canaux potassiques, phéromones, action exocrine, synapse électrique

Résumé du document

L'agoniste est une substance mimant l'action d'une molécule endogène. L'antagoniste est une substance empêchant l'action de la molécule endogène. L'antagoniste ne produit pas d'effet à lui seul, il n'a pas d'effet, il bloque l'action. Le second messager correspond aux molécules permettant la transduction d'un message de l'extérieur d'une cellule vers l'intérieur. Par ailleurs, le neurone intègre des messages, les interprètes et les renvois, il est polarisé (il a un sens). Il est composé du corps cellulaire, noyau, dendrites (prend l'information), cône d'intégration (intégration du message), axone (renvoie l'information).

Extraits

[...] ces messages olfactifs (pas d'odeur) sont captés par des récepteurs situés dans les fosses nasales chez les mammifères ou des antennes des insectes Échanges membranaires, potentiel d'action nerveux I)Les types de canaux Influx = Entrée Efflux = Sortie Pour qu'un soluté traverse une paroi cellulaire (bicouche lipidique) il doit être liposoluble, électriquement neutre et de petite taille Transport passif : Diffusion simple = La quantité de soluté s'équilibre entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, va dans le sens du gradient de concentration (transport passif), augmente de manière exponentielle Diffusion facilité = Les ions ne peuvent pas passer la bicouche lipidique, ils doivent passer par des canaux ioniques (protéines canaux), le flux n'est plus proportionnel à la quantité d'ions à l'extérieur (transport passif), augmente de manière logistique Transport actif = Contre le gradient de concentration, nécessite de l'énergie (sous forme d'ATP), utilisation de pompes Enzyme ATPase) Il existe plusieurs familles de canaux trans-membranaire : Canaux de fuite, canaux voltage-dépendants . [...]

[...] Communication cellulaire I)Le messages nerveux Agoniste = Substance mimant l'action d'une molécule endogène Antagoniste = Substance empêchant l'action de la molécule endogène, l'antagoniste ne produit pas d'effet à lui seul, n'a pas d'effet il bloque l'action Second messager = Molécules permettant la transduction d'un message de l'extérieur d'une cellule vers l'intérieur A)Transmission de l'information Le neurone intègre des messages, l'interpréter et le renvoie, il est polarisé (il a un sens) Composé du corps cellulaire, noyau, dendrites (prennent l'info), cône d'intégration (intégration du message), axone (renvoie l'info) Encéphale → Moelle épinière → Nerfs Le neurone interagit grâce aux des synapses (message entre C nerveuse et C nerveuse) Une synapse chimique est polarisée La fente synaptique est composée de liquide, c'est un isolant La communication nécessite des messagers chimiques appelés neurotransmetteurs, présents dans des vésicules du neurone présynaptique et produit par le bouton terminal, leur production nécessite du calcium qui permet la fusion des vésicules de sécrétion et la libération des neurotransmetteurs Lorsque le neurone présynaptique est au repos les canaux calciques voltage dépendants sont fermés (permet d'absorber les ions ces canaux sont des protéines qui s'ouvrent à l'arrivée d'un potentiel d'action La fusion des vésicules de sécrétions avec la membrane du bouton pré-synaptique provoque la libération de neurotransmetteurs Lorsque les neurotransmetteurs sont libérés dans la fente ils vont se fixer sur les récepteurs spécifiques post-synaptique, cela va induire une réponse du neurone post-synaptique possibilité de réponses, stimulation ou non), ce message nerveux est appelé Potentiel post-synaptique (PPS) (inhibiteur ou excitateur) B)Les transports neuronales Types de transports dans le neurone : -Transport antérograde rapide : Du corps cellulaire à la synapse, permet l'entretien de l'élément pré-synaptique et achemine les éléments pour fabriquer les neurotransmetteurs -Transport antérograde lent : Corps cellulaire → Synapse, permet l'apport et l'entretien de la pré-synapse et de l'axone -Transport axonal des mitochondries : Synapse → Corps cellulaire, permet le renouvellement/recyclage des mitochondries -Transport axonal rétrograde : Synapse → Corps cellulaire, Permet l'élimination des déchets des molécules membranaires II)Les cellules nerveuses Neurone = Message nerveux électrique = Potentiel d'Action Nerf = Ensemble de fibres nerveuses, message = Potentiel Complexe Avant le cône d'intégration il n'y a pas de Potentiel d'Action, c'est un Potentiel post-synaptique A)L'information nerveuse Cellules nerveuses = Récepteurs membranaires Second messager = Les événements qui se trouve entre le neurotransmetteur et la réponse cellulaire Il existe 2 familles de récepteurs : -Récepteurs ionotropes/canaux -Récepteurs métabotropes Les récepteurs ionotropes : C'est une protéines trans-membranaire, lorsque que le neurotransmetteur vient se fixer dessus la protéine trans-membranaire change de forme ce qui permet son ouverture et donc le passage d'ions elle est présente sur la membrane de l'élément post-synaptique (pas de protéines Les récepteurs métabotropes : Stimulation du métabolisme de l'élément post-synaptique, ce sont des protéines trans-membranaire composées de 7 segments La fixation du messager sur ce récepteur provoque sont changement de forme qui permet l'activation du métabolisme cellulaire et des protéines G Protéines G = Protéines juxta-membranaire qui permettent l'activation d'autres protéines (protéines relais), elles sont composées de 3 éléments (α,β,γ), elles peuvent inhiber ou exciter, il existe 4 types d'éléments α Phospho-inositol bi-phosphate (PiP2) → Phospho lipase C → IP3 → Di-acyl glycérol (DAG) Alpha active des protéines qui vont venir activer IP3 IP3 (inositol triphosphate) la fixation de l'IP3 sur sont récepteurs ionotropes permet leur ouverture Lors de la réception 1 récepteur va se lier au liguant (transmetteur) et va chercher un autre récepteur c'est la dimérisation, autophosphorylation (fixation de P sur chaque récepteur) elle va ensuite transcrire le message et se dégrader pour ensuite former un nouveau récepteur Les voies de signalisation s'entre croise et peuvent s'influencer entre elles Si la durée du message est trop longue (bug) le bouton post synaptique ne va pas intégrer le message et donc éliminer les récepteurs Étape de l'élimination du neurotransmetteur : Dégradation par enzyme → Recaptage par des cellules gliales ou le bouton synaptique → Diffusion hors de la fente → Internalisation des récepteurs Tous les neurones ''baignent'' dans une soupe de neurotransmetteurs dont la composition varie sans cesse = Milieu central fluctuant On peut perturber cette transmission à l'aide de drogue (effet agoniste ou antagoniste), le neurone post-synaptique sera stimulé (ou non si effet antagoniste) en absence de stimulation du neurone pré-synaptique S'il y a plus d'excitation (PPSE) que d'inhibition (PPSI) le neurone moteur est dépolarisé au delà du seuil et il y a influx B)Le couplage excitation/contraction Contraction musculaire = Réserve de calcium pour permettre la contraction musculaire, nécessité de seconds messagers Ca2+ ATP Muscle squelettique, muscle cardiaque, muscle lisse (sur les parois des viscères) Muscle → faisceaux → Fibres musculaires Sarcolemme = Membrane plasmique des cellules musculaire Tubule transverse = Véhicule l'information qui est à la surface vers le centre de la cellule musculaire Réticulum sarcoplasmique = Correspond au réticulum endoplasmique Triade = Réticulum sarcoplasmique + tubule transverse + réticulum sarcoplasmique Sarcomère = Unité de contraction, composé d'actine (filament fin, sert de point d'encrage pour la myosine) et de myosine (épais, relié par la titine, tête mobile qui permet la contraction) L'actine va s'enroule autour d'une structure protéique (la nebuline) La contraction : La troponine est l'initiatrice du mouvement de la tropomyosine pour libérer les sites de fixation des têtes de myosines Le calcium agit avec l'actine, il se fixe sur la troponine qui va faire bouger la tropomyosine qui va permet de libérer les sites de fixation pour la myosine L'ATP permet de faire bouger la tête de myosine L'hydrolyse de l'ATP provoque l'attachement de la tête de myosine sur le filament d'actine et son basculement La fixation d'une nouvelle molécule d'ATP provoque le détachement de la tête de myosine et le retour à sa position initiale Les protéines entre le tubule transverse et le réticulum permettent de transmettre la stimulation électrique, suite à la stimulation elle change de forme et active au réticulum sarcoplasmique un récepteur ionotrope (récepteur qui, activé permet de laisser passer des ions) et permet donc la libération du calcium dans le cytoplasme et donc la libération des sites de fixation La somation temporelle = Un neurone arrive à doser la demande de puissance de contraction grâce aux nombre de fréquences électriques envoyées (nombre de signal électrique par unité de temps augmenté), + la fréquence est importante + la puissance de contraction musculaire est importante Le neurone envoie les messages électriques aux tubules transverses La fatigue musculaire ne vient pas du manque d'ATP, en absence d'ATP la tête de myosine reste accroché à l'actine et en position contracté (c'est la crampe, le contraire de la fatigue musculaire), la fatigue musculaire est dû à l'acidification du sarcoplasme car le sucre se transforme en acide lactique, le pH chute et provoque une baisse d'interactions entre Calcium et troponine et c'est une cascade d'événements qui s'en suit C)La synapse électrique 1)Organisation particulière Ces cellules sont « électriquement couplées » par des jonctions gap (passage) Ces jonctions permettent le passage de tous les ions et des petites molécules Les jonctions gap sont formées par des connexions, les pores des canaux sont connectés l'un à l'autre créant une continuité électrique entre les cellules La communication du message est bidirectionnelle, elle peut se faire dans les 2 sens Les synapses électriques ont pour rôle de synchroniser l'activité de populations de cellules, elles sont présentes aux niveau des : → Neurones de l'hypothalamus à fonction neuroendocrine → Muscles cardiaques → Muscles lisses III)Les autres modes de communication C)L'action endocrine Autocrinie = La molécule influence le comportement de la cellule qui vient de l'émettre, auto-stimulation Paracrinie = Stimulation entre cellules proches Endocrinie = Entre cellules à distance Maintien de l'homéostasie par : -Le système nerveux → Influx nerveux → Action rapide -Système endocrinien (hormonal) → Sécrétion d'hormones dans le sang → Action lente mais soutenue Certaines hormones ont besoin de transporteurs car elles sont hydrophobes Les hormones ont des actions sur le comportement et l'humeur (Exemple : Testostérone et agressivité / fécondité (œstrogène) et libido) D)L'action exocrine Une glande exocrine est une glande qui sécrète des substances destinées à être expulsées de l'organisme dans le milieu extérieur → Glandes sudoripares (transpirations) → Glandes salivaires → Glandes mammaires → Glandes sébacées E)Les phéromones Les phéromones = Messages intercellulaires qui se fixent à une cellule cible d'un autre organisme, donc transmission de message entre 2 individus distincts, ils sont excrétés dans l'air ou dans un fluide (urine, sueur . 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