Jonctions communicantes et couplage cellulaire : connexines et signalisation intercellulaire

Les jonctions communicantes, ou jonctions gap, sont des canaux qui relient directement le cytoplasme de deux cellules voisines. Elles laissent passer de petites molécules comme des ions, des sucres ou des messagers. Chaque canal est formé par l'alignement de deux demi-canaux appelés connexons. Un connexon est lui-même un anneau de six protéines transmembranaires, les connexines. Ces jonctions permettent une communication rapide sans passer par le milieu extracellulaire.

Les connexines sont des protéines membranaires possédant quatre segments transmembranaires, deux boucles extracellulaires et une boucle cytoplasmique. Six connexines s'assemblent pour former un connexon dans la membrane d'une cellule. Deux connexons de cellules voisines se reconnaissent et s'accrochent pour former un canal complet. Ce canal mesure environ 1,5 nm de diamètre, ce qui filtre les molécules selon leur taille. Les connexines forment une famille de plus de 20 membres chez les mammifères.

Le couplage cellulaire désigne la propagation d'un signal d'une cellule à l'autre via les jonctions communicantes. Les ions comme le calcium ou les messagers comme l'AMP cyclique diffusent rapidement à travers ces canaux. Dans le muscle cardiaque, ce couplage permet aux cellules de se contracter de façon coordonnée. Dans le système nerveux, certaines synapses électriques utilisent ces jonctions pour transmettre un signal sans délai chimique. Ce mécanisme est essentiel pendant le développement embryonnaire pour synchroniser des groupes de cellules.

L'ouverture des jonctions communicantes est régulée par le pH, la concentration en calcium et le voltage membranaire. Une acidification ou une forte hausse de calcium intracellulaire ferme les canaux pour protéger les cellules voisines. Des mutations des gènes de connexines provoquent des maladies comme certaines surdités, des cataractes ou la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Ces pathologies montrent l'importance du couplage cellulaire dans les tissus. La fermeture réversible des jonctions permet aussi d'isoler une cellule endommagée.