Polarité épithéliale - Epithelial polarity
La polarité cellulaire est une caractéristique fondamentale de nombreux types de cellules . Les cellules épithéliales sont un exemple de type de cellule polarisée, avec des domaines membranaires plasmatiques distincts «apical», «latéral» et «basal» . Les cellules épithéliales se connectent les unes aux autres via leurs membranes latérales pour former des feuilles épithéliales qui tapissent les cavités et les surfaces dans tout le corps de l'animal. Chaque domaine de la membrane plasmique a une composition protéique distincte, ce qui leur confère des propriétés distinctes et permet le transport directionnel des molécules à travers la feuille épithéliale. La façon dont les cellules épithéliales génèrent et maintiennent la polarité reste incertaine, mais certaines molécules se sont avérées jouer un rôle clé.
Une variété de molécules sont situées au niveau de la membrane apicale, mais seules quelques molécules clés agissent comme des déterminants nécessaires pour maintenir l'identité de la membrane apicale et, par conséquent, la polarité épithéliale. Ces molécules sont les protéines Cdc42 , protéine kinase C atypique (aPKC), Par6 , Par3 / Bazooka / ASIP. Miettes, "Stardust" et protéines aux jonctions serrées (PATJ). Ces molécules semblent former deux complexes distincts: un complexe aPKC-Par3-Par6 "aPKC" (ou "Par") qui interagit également avec Cdc42; et un complexe «Crumbs» Crumbs-Stardust-PATJ. De ces deux complexes, le complexe aPKC est le plus important pour la polarité épithéliale, étant nécessaire même lorsque le complexe Crumbs ne l'est pas. Crumbs est la seule protéine transmembranaire de cette liste et le complexe Crumbs sert de repère apical pour maintenir le complexe aPKC apical pendant les changements de forme cellulaire complexes.
Membranes basolatérales
Dans le contexte de la physiologie du tubule rénal , le terme membrane basolatérale ou membrane séreuse fait référence à la membrane cellulaire qui est orientée à l' opposé de la lumière du tubule, tandis que le terme membrane luminale ou membrane apicale fait référence à la membrane cellulaire qui est orientée vers la lumière . La fonction principale de cette membrane basolatérale est d'absorber les déchets métaboliques dans la cellule épithéliale pour être éliminés dans la lumière où ils sont transportés hors du corps sous forme d' urine . Un rôle secondaire de la membrane basolatérale est de permettre le recyclage de substrats souhaitables, tels que le glucose , qui ont été sauvés de la lumière du tubule pour être sécrétés dans les fluides interstitiels .
Les membranes basales et latérales partagent des déterminants communs, les protéines LLGL1 , DLG1 et SCRIB . Ces trois protéines se localisent toutes dans le domaine basolatéral et sont essentielles pour l'identité basolatérale et pour la polarité épithéliale.
Mécanismes de polarité
La façon dont les cellules épithéliales se polarisent n'est pas encore entièrement comprise. Certains principes clés ont été proposés pour maintenir la polarité, mais les mécanismes qui sous-tendent ces principes restent à découvrir.
Le premier principe est la rétroaction positive . Dans les modèles informatiques, une molécule qui peut être associée à la membrane ou cytoplasmique peut se polariser lorsque son association avec la membrane est soumise à une rétroaction positive: cette localisation membranaire se produit le plus fortement là où la molécule est déjà la plus concentrée. Dans des modèles similaires, les chercheurs ont montré que les cellules épithéliales peuvent s'auto-assembler en un riche ensemble de formes biologiques robustes. Chez la levure saccharomyces cerevisiae , il existe des preuves génétiques que le Cdc42 est soumis à une rétroaction positive de ce type et peut se polariser spontanément, même en l'absence de signal externe. Chez la drosophile Drosophila melanogaster , le Cdc42 est recruté par le complexe aPKC et favorise ensuite la localisation apicale du complexe aPKC dans une probable boucle de rétroaction positive. Ainsi, en l'absence de Cdc42 ou du complexe aPKC, les déterminants apicaux ne peuvent pas être maintenus au niveau de la membrane apicale et par conséquent, l'identité et la polarité apicales sont perdues.
Le deuxième principe est la ségrégation des déterminants de la polarité. La distinction nette entre les domaines apical et baso-latéral est maintenue par un mécanisme actif qui empêche le mélange. La nature de ce mécanisme n'est pas connue, mais il dépend clairement des déterminants de la polarité. En l'absence du complexe aPKC, les déterminants baso-latéraux se propagent dans l'ancien domaine apical. Inversement, en l'absence de Lgl, Dlg ou Scrib, les déterminants apicaux se propagent dans l'ancien domaine baso-latéral. Ainsi, les deux déterminants se comportent comme s'ils s'exerçaient mutuellement de répulsion.
Le troisième principe est l' exocytose dirigée . Les protéines de la membrane apicale sont acheminées du Golgi vers la membrane apicale, plutôt que baso-latérale, car les déterminants apicaux servent à identifier la destination correcte pour la livraison des vésicules . Un mécanisme connexe est susceptible de fonctionner pour les membranes baso-latérales.
Le quatrième principe est la modification des lipides. Un composant de la bicouche lipidique, le phosphate de phosphatidyl inositol (PIP) peut être phosphorylé pour former PIP 2 et PIP 3 . Dans certaines cellules épithéliales, PIP 2 est localisée apicalement tandis que PIP 3 est localisée basolatéralement. Dans au moins une lignée cellulaire cultivée, la cellule MDCK, ce système est requis pour la polarité épithéliale. La relation entre ce système et les déterminants de la polarité dans les tissus animaux reste incertaine.
Basale versus latérale
Puisque les membranes basales et latérales partagent les mêmes déterminants, un autre mécanisme doit faire la différence entre les deux domaines. La forme des cellules et les contacts fournissent le mécanisme probable. Les membranes latérales sont le site de contact entre les cellules épithéliales, tandis que les membranes basales relient les cellules épithéliales à la membrane basale , une couche de matrice extracellulaire située le long de la surface basale de l'épithélium. Certaines molécules, telles que les intégrines , se localisent spécifiquement sur la membrane basale et forment des connexions avec la matrice extracellulaire.
Forme des cellules épithéliales
Les cellules épithéliales se présentent sous une variété de formes liées à leur fonction dans le développement ou la physiologie. La manière dont les cellules épithéliales adoptent des formes particulières est mal comprise, mais elle doit impliquer un contrôle spatial du cytosquelette d'actine , qui est au cœur de la forme cellulaire de toutes les cellules végétales.
Cadhérine épithéliale
Toutes les cellules épithéliales expriment la molécule d'adhésion transmembranaire E-cadhérine , une cadhérine qui se localise le plus en évidence à la jonction entre les membranes apicale et latérale. Les domaines extracellulaires des molécules d'E-cadhérine des cellules voisines se lient les uns aux autres via une interaction homotypique. Les domaines intra-cellulaires des molécules d'E-cadhérine se lient au cytosquelette d'actine via les protéines adaptatrices alpha-caténine et bêta-caténine . Ainsi, la E-cadhérine forme des jonctions adhérentes qui relient les cytosquelettes d'actine des cellules voisines. Les jonctions Adherens sont les principales jonctions porteuses de force entre les cellules épithéliales et sont fondamentalement importantes pour maintenir la forme des cellules épithéliales et pour les changements dynamiques de forme pendant le développement tissulaire. La manière dont la E-cadhérine se localise à la limite entre les membranes apicale et latérale n'est pas connue, mais les membranes polarisées sont essentielles pour maintenir la E-cadhérine aux jonctions adhérentes.
Voir également
Les références
Bruce Alberts; Alexander Johnson; Julian Lewis; Martin Raff; Keith Roberts; Peter Walter, éd. (2002). Biologie moléculaire de la cellule (4e éd.). Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3.