La cellule en son milieu

La cellule en son milieu Le milieu extracellulaire et la notion de compartiments Avantages et inconvénients Milieu intérieur et homéostasie Pression osmotique Équilibre de Donnan Les échanges cellule - milieu La communication cellulaire

La compartimentation Propre des organismes pluricellulaires Protection, barrières Isolement du milieu extérieur Haut niveau de différenciation  spécificité Fragilité élevée Homéostasie indispensable Moyens d’échanges et de communication

Le milieu extracellulaire

Pression osmotique Osmolarité plasmatique = mosm/L ΔΠ°  flux hydriques dans l’organisme

Les échanges transmembranaires Diffusion simple Diffusion facilitée Transport passif Transport actif Transport de macromolécules Endocytoses Exocytose

Perméabilité de la membrane cellulaire Bicouche hydrophobe Imperméable ? Nécessité d’échanges Eau Nutriments Régulation : PH. Ions etc… Perméable ? Aggresseurs Toxiques OH !  Membrane semi-perméable !

Diffusion simple Pas de coût E Gradient de concentration Nature de l’élément diffusible Eau : diffusion libre (petite taille + porines) Molécules Petites non polaires non chargées (O2, halothane lipophile) rapides Petite polaires non chargées (CO², éthanol…) + lentes Ions : mb imperméable aux particules chargées !

Diffusion facilitée transport passif Pas de coût E Protéines transmembranaires Canaux ioniques Stéréochimie Gradient de concentration

Canaux ioniques

Co-transports de molécules

Transporteur D-glucose

Transporteur D-glucose régulation

Transports actifs Ex : pompe Na+/K+/ATPase Coût +++ Indépendante du gradient EC Électrogène ! Évité l’accumulation du Na cellulaire Pr osmotique Résultat : Différence de concentration Moteur utilisable (transport de molécules)

Transports actifs Ex : pompe Na+/K+/ATPase

Transports actifs Ex : pompe H+/K+/ATPase

Couplages des systèmes de transport exemple du rein

Exocytose Types : Exemples Constitutive (toutes cellules) Régulée Exocrinie Endocrinie Exemples

La communication cellulaire

Communication et signaux intercellulaires Introduction Les modes de communication Les médiateurs chimiques La transduction du signal Les récepteurs Les seconds messagers Exemples Ocytocine Réaction immunitaire et cytokines Testostérone

Communication cellulaire Coordination, synchronisation cellulaire Contrôle de toutes les fonctions Embryogenèse Croissance Homéostasie Défense immunitaire Mouvement etc

Modes de communication inter-cellulaire Messager électrique : voie neuronale Messager chimique Par contact : système immunitaire A distance Voie endocrine Voie paracrine Voie autocrine

Les composants de la communication cellulaire Signaux extracellulaires, messagers chimiques Récepteurs cellulaires Cibles Effecteurs cellulaires Effets / réponses

Stratégies de communication par messagers chimiques Autocrine Amplification Paracrine Signaux locaux Endocrine À distance Voie sanguine Effet prolongé

Les molécules informatives « messagers » Structure Hydrophiles Lipophiles Type Médiateurs chimiques non hormonaux Facteurs de croissance Anticorps Médicaments Hormones Neuromédiateurs Nature biochimique Acides aminés et dérivés Peptides Glycoprotéines Lipidiques Dérivées cholestérol Dérivées AG

Les médiateurs chimiques locaux Prostaglandines Dérivés de lipides Thromboxane (vasoconstriction) Leucotriènes (inflammation) Inflammation PH gastrique Contractions m. lisses Médiateurs gazeux Monoxyde d’azote NO Vasodilitation Relaxation m. lisses Immunité non spécifique Oxyde de carbone

Messagers hormonaux Hydrophiles Lipophiles Peptidiques Formes libres plasmatiques Fixation membranaire Action courte Exemples : Insuline Adrénaline Lipophiles Binding proteins Action lente et durable Récepteur cytosolique Exemples Stéroïdes (oestrogènes) Vitamines (D, A) Hormones thyroïdiennes

Ligands et récepteurs Fixation Modification allostérique Spécifique (stéréospécificité) Haute affinité réversible Saturable Constante de dissociation Modification allostérique Plusieurs récepteurs possibles Ex : adrénaline et récepteurs α1, β1, α2, β2

Les récepteurs Récepteurs membranaires Récepteurs intra-cellulaires Récepteurs canaux ioniques Activateurs Inhibiteurs Récepteurs enzymes Récepteurs couplés à des effecteurs Couplés aux protéines G (RCPG) Couplés à la thyrosine - kinase Récepteurs intra-cellulaires Nucléaires Cytosoliques

Récepteurs canaux ioniques Cations ou anions +/- sélectifs

Les protéines G Hétérodimères fixant le GTP Activent des protéines enzymes effectrices : AC ou PLC Hétérodimères fixant le GTP

Le 2nd messager

Récepteurs intracellulaires exemple : stéroïdes

Effets cellulaires Un même récepteur  effets + ou – Un même ligand Récepteurs différents (Ach) Effets multiples Différents ligands  même récepteur Ex : glucagon et insuline (effets différents)

Effets cellulaires Activation de protéines Activation génique Mitose Différenciation Migration Apoptose Exocytose (ex : sécrétion exocrine)

Les facteurs de croissance et cytokines Polypeptides Activité paracrine ++ Origine variée Pléïotropes Rôles Hématopoïèse Prolifération, différenciation Réponse immunitaires et inflammation

Elles sont les cibles de certains virus ! Familles de cytokines Interférons TNF (tumor necrosis factor) CSF, Hématopoïétines : GM-CSF… Chémokines Interleukines Elles sont les cibles de certains virus !

Interleukines

Interférons et virus