La membrane d’une cellule est comme les toits de Paris : couverte d’antennes ! Elle capte des signaux et les fait passer à l’intérieur ce la cellule pour que celle-ci réagisse de façon adéquate.
La membrane cellulaire comme microtélévision
La membrane de la cellule reçoit des informations provenant de l’extérieur, du sang, par exemple, et transforme cette information en signal utilisable par les protéines.
Comment s’y prend-elle ?
La surface de la cellule n’est pas lisse, elle est couverte de milliers de protéines qui en émergent comme des antennes. Ces protéines appartiennent à deux groupes : les récepteurs et les effecteurs.
Les extrémités des protéines récepteurs sont des capteurs de “signaux”, c’est-à-dire de photons (grains de lumière), d’ions (calcium, par exemple) ou de molécules diverses (glucose, allergènes, phéromones, hormones, etc.) qui se trouvent dans leur environnement. Chaque type de protéine récepteur capte un type de signal particulier.
Les télévisions captent des signaux avec leurs antennes et les transforment en quelque chose de visible et d’audible par les personnes à l’intérieur de la maison. Ce que fait la paroi de la cellule est très similaire.
La membrane cellulaire comme interrupteur
Où le Lego devient très technique.
Lorsqu’une protéine capteur (violette, schéma de gauche = repos) capte un signal (blanc) à l’extérieur de la cellule, sa forme à l’intérieur change (forme excitée, schéma de droite*).
Elle va ensuite transformer le signal primaire (extérieur) en un signal secondaire (interne). Elle a plusieurs moyens pour le faire. Par exemple, permettre à des ions de pénétrer dans la cellule. Un connecteur (vert), une molécule qui ne peut se fixer sur la protéine récepteur que lorsque celle-ci a pris sa forme excitée, va établir un lien avec une protéine canal (orange). Ainsi, la protéine canal est informée qu’elle peut s’ouvrir et laisser passer les ions (rouge).
Il s’agit d’une forme de perception** : recevoir une information de l’environnement par les sens et la traiter.
Si on coupe les antennes de sa membrane, la cellule ne fonctionne plus du tout, elle comate. Donc ses comportements sont liés aux signaux qu’elle perçoit. La membrane avec ses protéines fonctionne comme un interrupteur : si de l’histamine apparaît dans l’environnement de la cellule, sa membrane l’informe qu’il lui faut activer ses mécanismes de défense. Jusque là, il n’y a pas d’intervention des gènes, il s’agit de mécanismes de type stimulus-réponse.
Une activation en chaîne
Certaines protéines effecteurs de la membrane sont des enzymes, qui activent le métabolisme.
Un signal (jaune) apparaît dans l’environnement.
Une protéine récepteur (blanche) le capte, sa forme change.
Le connecteur (vert) se fixe à elle et sa forme change également. Il peut se connecter à l’effecteur enzyme (rouge), qui est ainsi activé.
L’enzyme va maintenant transformer le signal primaire extérieur en signal secondaire interne pour déclencher la réaction de la cellule.
Elle va capter un petit connecteur (violet et vert) et le rendre actif en dissociant sa partie active (le signal secondaire, vert) de sa partie inhibitrice (violette).
La partie active va alors se fixer sur une protéine spécifique (bleue) et activer le mécanisme dont celle-ci fait partie. Ainsi est déclenché un comportement de la cellule. S’il s’agit d’un muscle, elle va se contracter, par exemple.
Pour résumer : le signal primaire dans l’environnement est capté par l’unité de perception, puis relayé par un signal secondaire dans la cellule, ce qui active la réaction de la cellule. Le comportement de la cellule n’est pas programmé, il s’adapte en permanence aux signaux provenant de l’environnement.
Conclusion : la perception “contrôle” le comportement.
S’il n’y a pas de perception, il n’y a pas de réaction.
* Voir aussi ce schéma [Capteurs_et_effecteurs] fait par deux prix Nobel de chimie et le court article qui va avec, qui décrit plus en détail le phénomène.
** Perception : Action ou résultat du fait de percevoir / conscience de l’environnement à travers les sensations physiques (dictionnaire Merriam-Webster)
Sur le même sujet :
L’épigénétique – Au-delà de la génétique – Partie 1
Le fonctionnement des gènes est influencé par leur environnement On a longtemps cru que le code génétique déterminait d’une manière rigide la synthèse des protéines. Grâce à la recherche sur les cellules souches, on sait maintenant que le code génétique est...
