Transduction de signal
En biologie, une transduction de signal est un mécanisme cellulaire. Elle convertit un stimulus en une réponse dans la cellule. Ce processus se déroule en deux étapes :
Ainsi, la transduction du signal commence par un signal vers un récepteur cellulaire, et se termine par un changement de la fonction cellulaire. Dans les deux cas, le signal peut être amplifié. Ainsi, une molécule de signalisation peut provoquer de nombreuses réponses.
Les récepteurs se trouvent dans la membrane cellulaire, une partie du récepteur se trouvant à l'extérieur et une autre à l'intérieur de la cellule. Le signal chimique se lie à la partie extérieure du récepteur, ce qui en modifie la forme. Cela provoque un autre signal à l'intérieur de la cellule. Certains messagers chimiques, comme la testostérone, peuvent passer à travers la membrane cellulaire et se lier directement aux récepteurs dans le cytoplasme ou le noyau.
Parfois, il y a une cascade de signaux à l'intérieur de la cellule. À chaque étape de la cascade, le signal peut être amplifié, de sorte qu'un petit signal peut entraîner une grande réponse. Finalement, le signal crée un changement dans la cellule, soit dans l'expression de l'ADN dans le noyau, soit dans l'activité des enzymes dans le cytoplasme.
Le plus souvent, des séquences ordonnées de réactions biochimiques à l'intérieur de la cellule sont impliquées. Celles-ci sont réalisées par des enzymes et reliées par des seconds messagers. Ainsi, une "voie de second messager" est produite. Ces choses se produisent généralement rapidement, parfois très rapidement. Elles peuvent durer de quelques millisecondes (dans le cas du flux d'ions) à quelques jours pour l'expression des gènes.
Le nombre de protéines et d'autres molécules qui y participent augmente au cours du processus. Ainsi, une "cascade de signaux" se développe et un stimulus relativement faible peut provoquer une réponse importante.
Dans les bactéries et autres organismes unicellulaires, le processus de transduction d'une cellule a limité le nombre de façons dont elle peut réagir à son environnement. Dans les organismes multicellulaires, un grand nombre de processus de transduction de signaux différents sont utilisés pour coordonner le comportement des cellules individuelles. Ainsi, la fonction de l'organisme dans son ensemble est organisée. Plus l'organisme est complexe, plus le répertoire des processus de transduction de signaux que l'organisme doit posséder est complexe.
Ainsi, la détection de l'environnement externe et interne au niveau cellulaire repose sur la transduction du signal. De nombreux processus pathologiques tels que le diabète, les maladies cardiaques, l'auto-immunité et le cancer sont dus à des défauts dans les voies de transduction du signal. Cela souligne l'importance cruciale de la transduction de signaux pour la biologie et la médecine.
Ces systèmes de communication entre cellules sont extrêmement anciens, et se retrouvent dans tous les métazoaires.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la transduction du signal ?
R : La transduction du signal est un mécanisme cellulaire qui convertit un stimulus en une réponse dans la cellule.
Q : Quelles sont les deux étapes de la transduction du signal ?
R : Les deux étapes de la transduction du signal sont (1) la fixation d'une molécule de signalisation à une protéine réceptrice sur la membrane cellulaire et (2) la transmission du signal dans la cellule par un second messager, ce qui entraîne un changement dans la cellule.
Q : Comment les signaux peuvent-ils être amplifiés au cours de l'une ou l'autre des étapes de la transduction du signal ?
R : Les signaux peuvent être amplifiés au cours de l'une ou l'autre des étapes de la transduction du signal en faisant en sorte qu'une molécule de signalisation provoque de nombreuses réponses.
Q : Où se trouvent les récepteurs dans les cellules ?
R : Les récepteurs sont situés dans la membrane cellulaire, une partie du récepteur se trouvant à l'extérieur et l'autre à l'intérieur de la cellule.
Q : Comment la signalisation chimique fonctionne-t-elle dans les cellules ?
R : La signalisation chimique fonctionne à l'intérieur des cellules en se liant à des récepteurs situés sur la partie externe de la membrane, ce qui provoque un autre signal à l'intérieur de la cellule. Dans certains cas, il peut y avoir une cascade de signaux à l'intérieur de la cellule qui amplifie les petits signaux en grandes réponses. Finalement, cela crée des changements dans l'expression des gènes ou l'activité enzymatique à l'intérieur des cellules.
Q : Comment ces processus se déroulent-ils généralement rapidement ?
R : Ces processus sont généralement rapides parce qu'ils peuvent durer de quelques millisecondes (dans les cas de flux d'ions) à plusieurs jours pour l'expression des gènes.
Q : Pourquoi est-il important de comprendre le fonctionnement de la transduction des signaux ?
R : Il est important de comprendre le fonctionnement de la transduction des signaux car de nombreuses maladies telles que le diabète, les maladies cardiaques, l'auto-immunité et le cancer sont dues à des défauts dans ces voies. En outre, la compréhension de ces systèmes permet de coordonner le comportement entre les cellules individuelles afin que les organismes puissent fonctionner comme des unités entières.
