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Nos cellules communiquent !

de Paule MARTEL et Catherine CHAUMONTET, Nutrition et sécurité alimentaire. INRA Jouy-en-Josas.

Dans un organisme pluricellulaire, chaque cellule appartient à un groupe de cellules chargées de réaliser un même type de fonctions spécifiques, que l’on peut appeler groupe fonctionnel.

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Souvent, différents groupes fonctionnels cohabitent dans un même tissu ou organe (par exemple, dans le foie, certains sont plutôt spécialisés dans le métabolisme, d’autres dans la détoxification)

Au sein d’un groupe, les cellules ne fonctionnent pas indépendamment les unes des autres.
Au contraire, leur activité est étroitement coordonnée.
D’une part, elles sont alimentées par les mêmes molécules nutritives et commandées par les mêmes molécules-signal (hormones et facteurs de croissance spécifiques), par voie extracellulaire.
D’autre part, elles échangent et partagent des nutriments et des signaux intracellulaires (générés à partir des signaux extracellulaires).

Pour réaliser cet échange, les cellules disposent d’un mode de communication direct et économique : les jonctions communicantes.

Ce sont d’innombrables petits canaux qui traversent les membranes de deux cellules en contact et permettent la diffusion de petites molécules de cytoplasme à cytoplasme. Ainsi, des cellules voisines, qui ont des jonctions communicantes fonctionnelles, partagent à tout moment leurs stocks d’acides aminés, de sucres et acides nucléiques nécessaires à leurs activités de synthèse ; de plus elles échangent des ions et autres messagers intracellulaires (AMP cyclique, inositol phosphate, ...) qui interviennent dans les voies de régulation de nombreux gènes. Ces échanges participent au contrôle de la prolifération et de la différenciation des cellules, et assurent l’optimisation et la synchronisation des activités des différentes cellules au sein d’un groupe fonctionnel.

On sait qu’un canal est constitué par l’assemblage de deux demi-canaux, fournis chacun par l’une des deux cellules en contact. Chaque demi-canal résulte de l’association de six protéines, les connexines, formant un pore en leur centre.

Ces dernières années, treize types différents de connexines ont déjà été identifiées.
Certaines connexines ne s’expriment que dans un seul organe, d’autres sont moins spécifiques (la plupart des organes co-expriment plusieurs connexines).
Chaque connexine est codée par un gène différent et son expression fait l’objet de régulations spécifiques.
Il semble que, selon la nature des connexines qui les constituent, les canaux pourraient être plus ou moins sélectifs à l’égard de certaines molécules notamment les ions positifs.
De plus, la possibilité de former des canaux hétérotypiques (c’est-à-dire, dont chaque demi-canal est constitué d’un type différent de connexines) permettrait à des cellules appartenant à des groupes fonctionnels différents et voisins de communiquer de manière orientée (par exemple, des cellules endothéliales vers les cellules musculaires lisses).
Ainsi, le réseau de communication des jonctions communicantes s’avère bien plus complexe qu’on ne l’aurait imaginé.

Par ailleurs, il faut noter que le nombre et l’état fonctionnel des jonctions communicantes sont influencés de manière positive ou négative par de nombreux facteurs endogènes (hormones et facteurs de croissance) et exogènes (nutriments et molécules de l’environnement à activités toxiques).

L’absence ou la rupture des communications intercellulaires médiées par les jonctions communicantes conduit à l’isolement des cellules, leur permet d’échapper au contrôle des cellules environnantes, et peut conduire à divers dysfonctionnements et pathologies, notamment anomalies du développement embryonnaire et cancer.

Depuis plusieurs années, au Laboratoire de Nutrition et Sécurité Alimentaire, on s’intéresse à l’action de molécules d’origine alimentaire sur les communications intercellulaires, aux niveaux fonctionnel et moléculaire. Ainsi, nous avons mis en évidence l’effet inhibiteur de molécules toxiques (promotrices de tumeurs) et l’effet stimulateur de l’acide rétinoïque (vitamine A) et de microconstituants alimentaires (flavonoïdes, en particulier apigénine et tangérétine) et analysé leur mécanisme d’action. Ces études participent à la recherche d’effets protecteurs de l’alimentation à l’égard de la Santé.