Signalisation cellulaire, ou quand la cellule se prend pour un ordinateur.

Quand un signal excite un récepteur protéique l’histoire n’est pas terminée !

En biochimie, un récepteur est une protéine sur laquelle vont se lier des molécules particulières (les ligands), et cette fixation va entraîner une réponse spécifique de la cellule où se trouve le récepteur ciblé.

On classe souvent les ligands associés à un récepteur donné en deux catégories :

• Les agonistes activent le récepteur (et leur fixation induit donc une réponse biologique).
• Les antagonistes au contraire, bloquent celui-ci et vont inhiber la fixation d’autres ligands.

Un exemple fascinant et instructif est le cas des neurones. Sur la surface d’un neurone on peut trouver de très nombreux récepteurs différents. Ces récepteurs permettent à la cellule de réagir à la présence de molécules qui ne peuvent y entrer (nous verrons plus loin qu’il existe aussi des récepteurs à l’intérieur des cellules). Quand une molécule se fixe sur un récepteur celui-ci adopte une conformation différente ce qui amène la libération d’un signal, dit alors secondaire, dans la cellule.

La réponse de la cellule aux différents signaux dépend de plusieurs caractéristiques des protéines qui interviennent :

• Allostérie Comme son nom l’indique l’allostérie est lié à un effet à distance (du site actif). Le couplage entre la fixation d’une molécule et un changement de conformation permet: i) d’assurer la transduction du signal, ii) à un récepteur de recevoir différents signaux simultanément.
• Amplification du signal Le signal est amplifié par une cascade de réactions. L’excitation d’un récepteur va entraîner la libération de multiples copies du messager secondaire.
• Intégration du signal Au niveau des acteurs secondaires le signal est intégré. En effet, plusieurs signaux primaires peuvent correspondre à unique message secondaire. Finalement, la réponse de la cellule va dépendre du niveau et de la diversité des messages primaires. Ainsi une cellule pourra réagir à des signaux divergents: un neurone qui reçoit des signaux excitateurs et inhibiteurs simultanément sera activé ou pas. On retrouve ici le comportement binaire des ordinateurs.

Prenons un exemple: il existe des maladies neuro-musculaires congénitales, les myasthénies, qui sont liées à une trop grande excitabilité des récepteurs nicotiniques à la surface des muscles. Quand le signal arrive, sous la forme d’une petite molécule nommée acétylcholine, le muscle est trop excité et ses cellules se détériorent jusqu’à mourir (on parle de nécrose). Un traitement contre cette maladie consiste alors à administrer un antagoniste. Le récepteur intègre donc les signaux opposés de l’acétylcholine et de l’antagoniste, ce qui va bloquer le signal secondaire (ici des ions).

Un autre exemple concerne de l’atropine, une molécule que l’on retrouve dans diverses plantes de la familles des solanacées, telles que la belladone ou la mandragore. L’atropine bloque un autre type de récepteur de l’acétylcholine, et son usage à petite dose entraîne un relâchement musculaire et une dilatation de la pupille. cette molécule est donc notamment employée dans les collyres, pour permettre aux ophtalmologues de réaliser un fond d’œil. Mais cet usage remonte à loin, puisqu’à la renaissance, les élégantes italiennes avaient pour coutume d’instiller dans leur yeux du jus des baies de belladone (dont le nom vient justement de l’italien Bella donna, la belle dame), afin précisément d’en dilater la pupille et de rendre leur regard plus brillant !

On sait depuis le milieu du 19ème siècle que l’on peut contrer cet effet avec une autre molécule d’origine naturelle (extraite de la fève de calabar) : la physostigmine. Cette molécule agit en augmentant la quantité d’acétylcholine présente dans la synapse. Cette même stratégie est d’ailleurs utilisée dans le traitement de la maladie d’Alzheimer.