Les molécules d’adhésion cellulaire

Les molécules d’adhésion cellulaire 

Les molécules d’adhésion cellulaire (CAM) sont des glycoprotéines transmembranaires jouant un rôle très important au cours du développement embryonnaire et à l’âge adulte. Elles permettent l’établissement et le maintien de l’intégrité tissulaire mais sont également impliquées dans des processus migratoires. Les CAM interviennent dans les contacts cellulecellule ou cellule-matrice extracellulaire. Elles sont composées de quatre grandes familles regroupées selon leur structure : les immunoglobulines, les sélectines, les intégrines et les cadhérines.

La superfamille des immunoglobulines
Les CAM de la superfamille des immunoglobulines (ou IgCAM) sont des protéines très largement exprimées dans les cellules épithéliales, les cellules mésenchymateuses, les cellules endothéliales, le système nerveux et les leucocytes. Ces protéines possèdent un domaine extracellulaire composé d’un nombre variable de domaines de type immunoglobuline. Les interactions intercellulaires réalisées par les IgCAM sont indépendantes du calcium et de types homophilique et hétérophilique. Cependant les IgCAM ne possèdent pas toutes un rôle adhésif et peuvent notamment interagir avec d’autres récepteurs d’adhésion, les impliquant dans un grand nombre de processus tels que l’adhésion et la migration. Les IgCAM possèdent en général un domaine transmembranaire ou peuvent être attachées à la membrane plasmique par une ancre GPI (glycophosphatidyl inositol). Elles peuvent s’associer par leur domaine intracellulaire avec le cytosquelette d’actine ou des protéines associées à l’actine telles que l’ankyrine et la spectrine. (Bombardelli and Cavallaro, 2010; Cavallaro and Dejana, 2011).

Les sélectines
Les sélectines s’apparentent à la famille des lectines et possèdent un seul domaine transmembranaire. Elles effectuent des interactions hétérophiliques avec des glycans présentés par la surface des cellules et ces associations sont dépendantes du calcium. Les sélectines sont localisées à la surface des leucocytes (sélectine L), des plaquettes sanguines (sélectine P) et des cellules endothéliales des capillaires sanguins (sélectine E). L’adhésion réalisée par les sélectines est d’une force faible mais de haute affinité (Laubli and Borsig, 2010). Les sélectines jouent notamment un rôle dans l’adhésion des leucocytes aux parois vasculaires permettant leur extravasation et sont donc des protéines majeures au cours des réponses immunitaires innée et adaptative.

Les intégrines
Les intégrines sont des molécules d’adhésion largement exprimées dans l’organisme, comme par exemple dans le système nerveux, les cellules du système immunitaire ou encore dans les cellules épithéliales. Ce sont des protéines transmembranaires constituées de deux sous-unités α et β interagissant avec des protéines de la matrice extracellulaire. Il existe un très grand nombre de sous-unités différentes : 18 α et 8 β, s’assemblant en 24 hétérodimères et dont l’association diffère selon le type cellulaire. Ces sous-unités α et β sont composées d’un grand domaine extracellulaire et d’un petit domaine cytoplasmique. Les intégrines peuvent interagir avec un très grand nombre de ligands, tels que des composants de la matrice extracellulaire (MEC, ensemble de macromolécules sécrétées par les cellules) comme par exemple la fibronectine et la vitronectine, des ligands solubles ou encore d’autres récepteurs d’adhésion comme la protéine V-CAM ou la E cadhérine (Geiger et al., 2009; Niu and Chen, 2011). Les intégrines peuvent s’associer aux filaments intermédiaires mais la plupart des intégrines se lie au cytosquelette d’actine en recrutant des protéines telles que la taline, la vinculine et l’α-actinine (Margadant et al., 2011).

Les cadhérines
Les cadhérines – pour « calcium-dependent adhesion » – ont été identifiées à l’origine comme étant des molécules de la surface cellulaire responsables de l’adhésion cellule-cellule dépendante du calcium par Takeichi en 1977 (Takeichi, 1977). Les cadhérines sont des glycoprotéines principalement transmembranaires qui permettent les interactions cellulecellule majoritairement par des liaisons de type homophiliques. Leur conformation fonctionnelle est dépendante de la liaison du calcium dans leur domaine extracellulaire et leur domaine cytoplasmique est associé à l’actine.

Les molécules d’adhésion cellulaire permettent de réaliser différents types de contacts variant selon le type et le contexte cellulaires. En effet, elles peuvent établir des jonctions au sein des épithélia qui sont des structures stables, mais les molécules d’adhésion sont également très importantes lors de la migration cellulaire. La régulation fine des phénomènes d’adhésion va ainsi permettre de réguler la balance entre l’établissement de contacts très stables et des contacts autorisant les phénomènes de migration.

Les jonctions cellulaires

Les jonctions cellulaires sont des structures spécialisées établissant un lien entre le cytosquelette et l’environnement, que ce soit des cellules adjacentes ou la MEC. Leur rôle principal est de maintenir la cohésion et la communication cellulaires. Il existe trois grands types de jonctions, classées selon leurs fonctions : les jonctions serrées (ou tight junctions ou Zonula Occludens), les jonctions communicantes (ou communicating junctions ou jonctions gap) et les jonctions d’ancrage (ou anchoring junctions). Ces différentes jonctions ont été initialement visualisées grâce au développement de la microscopie électronique, puis caractérisées par leur organisation ultrastructurale et moléculaire.

Les jonctions serrées

Le rôle principal des jonctions serrées est de sceller les cellules entre elles afin de réguler la perméabilité trans-épithéliale et de créer une barrière contre la diffusion de lipides et de protéines d’un domaine membranaire de la cellule à un autre (Steed et al., 2010). Par exemple dans le tissu épithélial les jonctions serrées sont situées au niveau apico-latéral , elles séparent les compartiments apicaux et basolatéraux et empêchent la diffusion de protéines et lipides membranaires entre ces deux compartiments. Les composants principaux de ces jonctions sont les protéines transmembranaires claudines et occludines qui s’associent au niveau cytoplasmique au squelette d’actine via une interaction avec les protéines ZO-1 (Zonula Occludens-1), ZO-2 et ZO-3 (Bednarczyk and Lukasiuk, 2011).

Les jonctions communicantes
Les jonctions communicantes, ou jonctions « gap », forment des canaux entre cellules adjacentes. Ces canaux résultent de l’assemblage de 2 hémicanaux ou connexons provenant de deux cellules en contact, composés chacun de 6 sous-unités, les connexines . Les jonctions « gap » permettent le passage de petits métabolites, de signaux chimiques et d’électrolytes entre cellules adjacentes attribuant ainsi à ces cellules une unité fonctionnelle. Un exemple frappant est le muscle cardiaque : un myocyte cardiaque isolé de ce tissu va garder la capacité de se contracter spontanément ou après stimulation électrique. Cependant le bon fonctionnement de cet organe nécessite une coordination entre tous les myocytes en réponse aux stimuli hormonaux et électriques. Cette coordination résulte du couplage électrique des myocytes adjacents dépendant des jonctions communicantes. Les jonctions communicantes participent également à la transmission de l’influx nerveux au sein des synapses électriques, grâce au passage d’ions d’un compartiment synaptique à un autre, entraînant une dépolymérisation membranaire (pour revue (Bloomfield and Volgyi, 2009)).