La signalisation cellulaire : comment les cellules communiquent entre elles
L’organisme remplit sans relâche des tâches complexes. Que ce soit pour maintenir la température corporelle ou éloigner nos mains d’une surface brûlante, des milliards de cellules établissent entre elles la communication nécessaire à notre fonctionnement. Cette forme de communication très efficace et optimale s’appelle la signalisation cellulaire.
L’envoi et la réception de ces messages exigent un réseau complexe. Il est constitué d’une armée de molécules messagères (ou molécules signalisatrices) qui transmettent un signal à l’ensemble des cellules et entre elles. Repérant les cibles qui recevront le message initial – les récepteurs – ces messagères interagissent ensuite avec ces derniers et amènent ainsi la conséquence finale : la réponse de la cellule au message initial.
Les molécules de signalisation cellulaire se présentent sous des formes diverses. La signalisation survient parfois à l’intérieur même des cellules. Il arrive aussi que les cellules envoient des messages à des cellules voisines ou même très éloignées. Ces signaux peuvent être :
- des composés chimiques (par ex. : nutriments et toxines)
- des impulsions électriques (par ex. : neurotransmetteurs induisant des signaux électriques le long des nerfs)
- des stimuli mécaniques (par ex. : dilatation de l’estomac marquant l’état de satiété)
La signalisation chimique
Il y a quatre modes généraux de signalisation chimique catégorisés en fonction de la distance parcourue par un signal entre les cellules émettrices et réceptrices.
- Signalisation autocrine : C’est le mode par lequel la cellule s’envoie un signal à elle-même. Elle libère un signal chimique qui se lie à un récepteur fixé à sa propre surface. Malgré son caractère plutôt étrange, la signalisation autocrine n’en est pas moins importante. Elle contribue à préserver l’intégrité des cellules et une division cellulaire adéquate, ce qui est essentiel à leur développement, tout en renforçant leur identité.
- Signalisation paracrine : Ce genre de signalisation survient lorsque la distance entre les cellules est courte. Ce mode de communication permet aux cellules de coordonner leurs mouvements et leurs activités avec leurs voisines. Citons l’exemple de la signalisation synaptique. Dans ce cas, la signalisation se produit dans les minces interstices entre deux neurones, appelé synapses, qui sont en quelque sorte des neurotransmetteurs. Ces derniers envoient des messages de neurone en neurone afin d’aider au fonctionnement simultané du cerveau et du système nerveux central.
- Signalisation endocrine : Ce mode est utilisé par les cellules pour l’envoi de messages sur de longues distances. Les signaux circulent dans le flux sanguin pour atteindre des tissus et cellules cibles. On appelle hormones les signaux originaires d’un point de l’organisme qui se rendent à leurs cibles en passant par le flux sanguin. L’hormone de croissance est un excellent exemple. Libérée par la glande pituitaire, elle stimule la croissance des cellules, du cartilage et des os. Dans ce type de signalisation endocrine, l’hormone de croissance quitte la glande pituitaire et voyage dans le sang jusqu’aux cellules de l’ensemble de l’organisme. Elle ordonne ensuite aux cellules osseuses et cartilagineuses de se diviser, ce qui augmente la taille et la force de l’être humain.
- Signalisation par contact direct : On trouve chez les végétaux et les animaux des points de jonction – des canaux infimes reliant des cellules voisines. Comme ils sont remplis d’eau, les molécules signalisatrices peuvent ainsi les traverser. Cette signalisation par contact direct permet à un groupe de cellules de répondre à un signal qu’une seule d’entre elles a capté.
Signalisation électrique et mécanique
La signalisation chimique n’est pas la seule forme de communication de l’organisme. De nombreuses cellules répondent à des signaux électriques ou mécaniques. Deux exemples simples : la régulation des battements cardiaques (électrique) et le signal d’une croissance musculaire à la suite de l’exercice (mécanique).
Le cœur comporte quatre cavités : deux d’entre elles approvisionnent le poumon en sang, tandis que les deux autres propulsent le sang dans le reste de l’organisme. La tâche étant ainsi partagée, le cœur ne bat pas en un seul temps. Rien de comparable à la flexion d’un biceps. Le cœur bat plutôt comme une vague qui déferle dans l’océan. Ce sont des signaux électriques qui amorcent et synchronisent ce battement bien défini.
Les signaux mécaniques dans les cellules des muscles (pensons à la modification physique de leur forme) peuvent entraîner une hausse de la croissance et de la force musculaires. Lorsque les cellules des muscles sont étirées – en quelque sorte déformées ou abîmées – elles sont envahies par un flot d’ions de calcium. Ce flot est l’intermédiaire qui transforme d’un état mécanique à chimique la nature du signal. La présence de ces ions de calcium signale un certain nombre de voies de signalisation cellulaire dans le muscle, y compris les hormones responsables de la croissance musculaire.
Deux de nos sens – le toucher et l’ouïe – sont d’autres exemples de signalisation mécanique. Les cellules sensorielles de la peau répondent à la pression exercée par le toucher, tandis que celles de l’oreille interne et du cerveau répondent à la vibration des ondes sonores.
Que ces processus soient de nature chimique, électrique ou mécanique, ils servent aux mêmes fins. L’organisme humain a développé un certain nombre de mécanismes afin de percevoir l’environnement – extérieur comme intérieur – d’y répondre et de s’y adapter.
Comment les cellules reconnaissent les signaux et y répondent
Des protéines volumineuses appelées récepteurs aident les cellules à reconnaître les signaux qui leur sont transmis. Ces récepteurs peuvent loger à l’intérieur comme à l’extérieur des cellules ou se fixer à la membrane cellulaire. La signalisation survient quand des molécules précises se lient à ces récepteurs particuliers. C’est un processus très particulier, fonctionnant un peu comme une serrure et une clé.
Ces récepteurs sont de deux types : intracellulaires et de surface. Comme leur emplacement est important, on devine aisément d’où viennent leurs noms respectifs.
Un récepteur intracellulaire loge à l’intérieur de la cellule. Pour l’atteindre et susciter une réponse, une molécule signalisatrice doit traverser les pores de la membrane cellulaire.
Il est plus facile d’atteindre un récepteur de surface (protéine réceptrice) qui est incrusté dans la membrane cellulaire. Même si la liaison à une molécule de signalisation se produit à l’extérieur de la cellule, ce récepteur transmet le message à l’intérieur.
Peu importe que la réception du signal soit interne ou externe. Dès qu’une molécule signalisatrice est adéquatement liée à la protéine réceptrice appropriée, la signalisation s’amorce à l’intérieur de la cellule.
Ces voies de signalisation intracellulaire amplifient le message, produisant de multiples signaux dans la cellule pour chacun des récepteurs liés. Un signal amplifié se propage dans la cellule et suscite une réponse, mais jamais un seul à la fois. Les cellules en reçoivent une multitude d’un seul coup et y répondent.
Le rôle de la signalisation cellulaire dans la préservation de la santé
La signalisation cellulaire vise à répondre à l’environnement intérieur et extérieur de l’être humain et à s’y adapter. Comme elle contribue à l’adaptation de l’organisme, le fonctionnement adéquat des voies de signalisation cellulaire est essentiel pour préserver et favoriser la santé. Le bon fonctionnement des voies de signalisation cellulaire permet à l’organisme de bien fonctionner.
L’environnement peut avoir un effet sur les cellules, à l’intérieur comme à l’extérieur. Les cellules étant seulement des « contenants » de réactions chimiques, des conditions très précises sont nécessaires pour susciter ces réactions.
Parmi ces conditions : une température adéquate, un bon pH et un état énergétique sain. Les cellules doivent percevoir ces trois facteurs et si l’un d’eux dépasse une marge de tolérance très étroite, tout ce processus biochimique prend fin. Et c’est là que de sérieux problèmes peuvent survenir.
Par exemple, la température normale du corps humain est de 37 °C (98,6 °F). Une variance de plus ou moins 3 °C (5 °F) peut mettre la vie en danger. À 35 °C (95 °F), l’hypothermie peut déjà s’installer. Si la température corporelle s’élève à tout juste 40 °C (104 °F) en raison d’une déshydratation, d’une exposition à une forte chaleur ou de la fièvre, la vie est aussi menacée.
De la même façon, le pH de l’organisme est étroitement régulé. À l’état normal, il se situe à 7,4. S’il baisse à moins de 6,8 ou monte au-dessus de 7,8, les cellules sont irrémédiablement endommagées.
Comme le fonctionnement de l’organisme exige une somme d’énergie prodigieuse, la régulation de l’énergie est importante. Tout comme dans les exemples précités de la température et du pH, l’organisme régule strictement son équilibre énergétique. Faisant appel aux voies de signalisation cellulaire (dont certaines sont directement apparentées au glutathion) , les cellules ont la capacité d’accroître ou de réduire au besoins la production d’énergie. Dès que l’équilibre énergétique étroitement régulé n’est plus perçu comme normal, le fonctionnement cellulaire est gravement altéré.
La détoxication est un autre exemple de signalisation contribuant à la préservation des cellules. L’exposition aux toxines est incessante, que ce soit par inadvertance en raison de l’alimentation ou de l’environnement, ou encore directement par la consommation d’alcool et de médicaments. Grâce à un réseau de signalisation très étendu, les cellules savent quand elles sont exposées aux toxines.
Un processus s’enclenche pour neutraliser les toxines dès que leur présence est détectée. Tout commence par la régulation positive des voies de signalisation cellulaire appropriées, ce qui accélérera par la suite les mécanismes de détoxication. Si ces mécanismes n’étaient pas inhérents à l’ADN de l’organisme, le quotidien serait pénible à vivre.
Les facultés de perception et d’adaptation de l’organisme et sa capacité de rectifier le pH, la température, l’état énergétique et l’exposition aux toxines sont autant de facteurs essentiels à l’état de santé général. Tout cela est rendu possible grâce à la signalisation cellulaire.
L’influence de nutriments importants sur la signalisation cellulaire
Il y a certaines entraves à une signalisation cellulaire adéquate, notamment une mauvaise alimentation, le manque d’exercice, des facteurs environnementaux, l’exposition aux toxines et le processus normal du vieillissement. Des études récentes indiquent cependant qu’un style de vie sain intégrant la prise d’un certain nombre de vitamines, minéraux et phytonutriments peut être bénéfique pour les voies de signalisation cellulaire.
Pour communiquer avec efficacité, les cellules utilisent bon nombre de vitamines et minéraux. La vitamine D, le sodium, le potassium, le magnésium et bon nombre d’autres jouent des rôles importants dans la signalisation cellulaire. Afin de communiquer adéquatement, les cellules doivent miser sur un juste équilibre entre ces nutriments importants.
Quelques vitamines et minéraux participent directement à la signalisation cellulaire. Ils peuvent l’enclencher ou agir comme intermédiaires. Souvent nécessaires au fonctionnement adéquat des récepteurs, ils aident aussi au bon fonctionnement des enzymes activées par signalisation cellulaire.
Selon des études récentes, certains nutriments d’origine végétale (phytonutriments) peuvent aussi avoir des effets bénéfiques directs sur la signalisation cellulaire. En voici quelques exemples :
- L’épicatéchine que renferment le chocolat et les pépins de raisin est reconnue pour favoriser la santé cardiovasculaire.
- Le sulforaphane et l’épigallocatéchine gallate (ECGC) contenus dans le brocoli et le thé vert respectivement sont reconnus pour activer des voies de détoxication.
- L’acide lipoïque que l’on trouve dans les épinards et d’autres légumes favorise la détoxication et aide aussi à conserver un poids santé.
- Les curcumines contenues la racine de curcuma est reconnue pour préserver la santé et l’équilibre du système immunitaire.
Un régime alimentaire riche en protéines et en gras bénéfiques peut aider les voies de signalisation cellulaire de l’organisme, étant donné que les acides gras oméga-3 et d’autres bons gras sont nécessaires pour préserver la forme des cellules.
Chaque cellule est recouverte d’une membrane principalement composée de phospholipides. Ce sont des gras qui permettent à cette membrane de demeurer souple et sans aspérités. Les phospholipides facilitent aussi la libre circulation des molécules à travers la membrane cellulaire, ce qui aide ensuite à la communication entre cellules.
Pour préserver une bonne communication cellulaire grâce à la nutrition, il est bon de consommer des aliments qui protègent les cellules contre les dommages. Les radicaux libres et d’autres formes dangereuses de l’oxygène rongent les cellules saines. Ils dégradent ainsi l’ADN, les molécules signalisatrices et les protéines qui, dans cet état de détérioration, fonctionnent moins bien. La consommation d’antioxydants peut protéger les cellules contre ces dommages.
Une communication ininterrompue
Il y a beaucoup à dire sur la signalisation cellulaire. Des cellules qui se parlent à elles-mêmes et communiquent avec des cellules voisines ou très éloignées, voilà un processus complexe que l’on peut toutefois résumer en quelques points :
- Les cellules reçoivent des signaux par l’entremise de divers facteurs de signalisation (composés chimiques, stimuli mécaniques et impulsions électriques).
- Les molécules signalisatrices s’attachent à un récepteur approprié sur ou dans la cellule.
- Cette liaison enclenche une série d’événements qui intègrent le signal et l’amplifie à l’intérieur de la cellule.
- Cet enchaînement entraîne une conséquence cellulaire qui dépend du signal envoyé.
Ce mode de fonctionnement complexe ne doit pas faire perdre de vue l’importance de ce processus. Cette communication entre cellules leur permet de s’adapter à leur environnement, autant intérieur qu’extérieur. Ce sont leurs facultés de perception, de réponse et d’adaptation qui rendent la signalisation cellulaire essentielle à la préservation de la santé.
En comprenant mieux le fonctionnement de la signalisation cellulaire et en sachant pourquoi elle est importante, il ne vous reste plus qu’à favoriser une communication continue entre vos cellules. À cette fin, il vous suffit d’adopter un style de vie sain et de suivre un régime alimentaire riche en vitamines, minéraux, phytonutriments, antioxydants, protéines et gras bénéfiques.
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