Différence entre les jonctions lacunaires et les plasmodesmes

Dans le règne animal comme dans le règne végétal, les cellules doivent pouvoir communiquer entre elles pour assurer leur survie. Il existe un certain nombre de canaux et de jonctions qui relient les cellules et permettent aux substances et aux messages de se croiser entre elles. Deux exemples majeurs incluent les plasmodesmes et les jonctions lacunaires, mais ils possèdent des différences importantes.
En savoir plus sur les similitudes et les différences entre les cellules végétales et animales.

TL; DR (trop long; n'a pas lu)

Chez les plantes comme chez les animaux, les cellules ont besoin d'un moyen de communiquer entre elles, de transmettre des signaux importants pour la réponse immunitaire et de permettre aux matériaux de traverser les membranes vers d'autres cellules. Les jonctions lacunaires chez les animaux et les plantes plasmodesmes sont deux types de canaux similaires, mais elles possèdent des différences distinctes les unes des autres.

Jonctions de fente

Une jonction lacunaire est constituée de connexons, ou hémicanaux. Les hémicanaux sont fabriqués par le réticulum endoplasmique des cellules et déplacés vers la membrane cellulaire par l'appareil de Golgi. Ces structures moléculaires sont constituées de protéines transmembranaires appelées connexines. Les connexons s'alignent pour former une jonction lacunaire entre les cellules voisines.
En savoir plus sur la fonction et la structure de l'appareil de Golgi.

Les jonctions lacunaires servent de canaux pour laisser entrer des substances cruciales telles que de petites molécules diffusibles, des micro-ARN (miARN) et des ions. Les molécules plus grosses comme les sucres et les protéines ne peuvent pas traverser ces minuscules canaux.

Les jonctions lacunaires doivent fonctionner à des vitesses différentes pour la communication entre les cellules. Ils peuvent s'ouvrir et se fermer rapidement lorsqu'une réponse rapide est nécessaire. La phosphorylation joue un rôle dans la régulation des jonctions communicantes.

Jusqu'à présent, les scientifiques ont trouvé trois principaux types de jonctions communicantes dans les cellules animales. Les jonctions communicantes homotypiques possèdent des connexons identiques. Les jonctions communicantes hétérotypiques sont constituées de différents types de connexons. Les jonctions communicantes hétéromères peuvent avoir des connexons identiques ou différents.

Les jonctions lacunaires fonctionnent pour permettre à certains matériaux de passer entre les cellules voisines. Ceci est primordial pour maintenir la santé d'un organisme. Par exemple, les cellules myocardiques du cœur ont besoin communication rapide via le flux d'ions afin de fonctionner correctement.

Les jonctions lacunaires sont également essentielles aux réponses du système immunitaire. Les cellules immunitaires utilisent des jonctions communicantes pour générer des réponses dans les cellules saines ainsi que dans les cellules infectées ou cancéreuses.

Les jonctions lacunaires dans les cellules immunitaires laissent passer les ions calcium, les peptides et d'autres messagers. L'un de ces messagers est l'adénosine triphosphate ou ATP, qui sert à activer les cellules immunitaires. Le calcium (Ca2+) et le NAD+ servent chacun de molécules de signalisation liées à la fonction cellulaire tout au long de la vie d'une cellule.

L'ARN est également autorisé à traverser les jonctions communicantes, mais les jonctions s'avèrent sélectives quant aux miARN autorisés.

Les jonctions lacunaires sont également importantes dans certains cancers et troubles sanguins tels que la leucémie. Les chercheurs sont encore en train de discerner comment fonctionne la communication entre les cellules stromales et les cellules leucémiques.

Les scientifiques cherchent à découvrir plus d'informations sur les différents bloqueurs des jonctions lacunaires, afin de permettre la production de nouveaux médicaments pouvant aider à traiter les troubles immunitaires et d'autres maladies.

Compte tenu du rôle important des jonctions communicantes dans les cellules animales, on peut se demander si elles existent également dans les cellules végétales. Cependant, les jonctions communicantes sont absentes dans les cellules végétales.

Les cellules végétales contiennent des canaux appelés plasmodesmes. Edward Tangl les a découverts pour la première fois en 1885. Les cellules animales n'abritent aucun plasmodesme en soi, mais les scientifiques ont découvert un canal similaire qui n'est pas une jonction lacunaire. Il existe un certain nombre de différences structurelles entre les plasmodesmes et les jonctions communicantes.

Alors, que sont les plasmodesmes (plasmodesmes au singulier)? Les plasmodesmes sont de minuscules canaux qui relient les cellules végétales entre elles. À cet égard, ils sont assez similaires aux jonctions lacunaires des cellules animales.

Cependant, dans les cellules végétales, les plasmodesmes doivent traverser les parois cellulaires primaires et secondaires pour permettre aux signaux et aux matériaux de traverser. Les cellules animales ne possèdent pas de parois cellulaires. Les plantes ont donc besoin d'un moyen de traverser les parois cellulaires, car les membranes plasmiques des plantes ne se touchent pas directement dans les cellules végétales.

Les plasmodesmes sont généralement cylindriques et tapissés d'une membrane plasmique. Ils possèdent des desmotubules, des tubes étroits constitués de réticulum endoplasmique lisse. Les plasmodesmes primaires nouvellement formés ont tendance à se regrouper. Les plasmodesmes secondaires se développent à mesure que les cellules se développent.

Les plasmodesmes permettent le passage de molécules spécifiques entre les cellules végétales. Sans plasmodesmes, les matériaux nécessaires ne pourraient pas passer entre les parois cellulaires rigides des plantes. Les matières importantes qui traversent les plasmodesmes comprennent les ions, les nutriments et les sucres, molécules de signalisation pour la réponse immunitaire, des molécules parfois plus grosses comme des protéines et certains ARN.

Ils servent aussi généralement comme une sorte de filtre pour empêcher des molécules et des agents pathogènes beaucoup plus gros. Cependant, les envahisseurs peuvent forcer les plasmodesmes à s'ouvrir et à outrepasser ce mécanisme de défense des plantes. Ce changement dans la perméabilité des plasmodesmes n'est qu'un exemple de leur adaptabilité.

Les plasmodesmes peuvent être régulés. Un polymère régulateur important est calleux. La callose s'accumule autour des plasmodesmes et s'efforce de contrôler ce qui peut y entrer. Des quantités accrues de callose entraînent moins de mouvement des molécules à travers les plasmodesmes. Il le fait en comprimant essentiellement le diamètre des pores. La perméabilité peut être augmentée lorsqu'il y a moins de callosités.

Parfois, des molécules plus grosses peuvent traverser les plasmodesmes, en élargissant la taille de leurs pores ou en les dilatant. Ceci est malheureusement parfois exploité par des virus. Les chercheurs étudient toujours la composition moléculaire exacte des plasmodesmes et leur fonctionnement.

Les plasmodesmes possèdent différentes formes dans différents rôles dans les cellules végétales. Dans leur forme la plus basique, ce sont de simples canaux. Cependant, les plasmodesmes peuvent former des canaux plus avancés et ramifiés. Ces derniers plasmodesmes fonctionnent davantage comme des filtres qui contrôlent le mouvement en fonction du type de tissu végétal. Certains plasmodesmes fonctionnent comme des tamis tandis que d'autres fonctionnent comme un entonnoir.

Dans les cellules humaines, quatre types de jonctions intracellulaires peuvent être trouvés. Les jonctions lacunaires en font partie. Les trois autres sont des desmosomes, des jonctions adhérentes et des jonctions occlusives.

Les desmosomes sont de petits connecteurs nécessaires entre deux cellules qui subissent souvent une exposition, comme les cellules épithéliales. La connexion est composée de cadhérines, ou protéines de liaison.

Les jonctions d'occlusion sont également appelées jonctions serrées. Ils se produisent lorsque les membranes plasmiques de deux cellules fusionnent. Peu de substances peuvent traverser la jonction occlusive ou serrée. Le joint résultant sert de barrière protectrice contre les agents pathogènes; cependant, ceux-ci peuvent parfois être surmontés, ouvrant les cellules à l'attaque.

Les jonctions adhérentes se trouvent sous les jonctions occlusives. Les cadhérines relient ces deux types de jonctions. Les jonctions adhérentes sont reliées par des filaments d'actine.

Un autre connecteur est l'hémidesmosome, qui utilise de l'intégrine plutôt que des cadhérines.

Récemment, des scientifiques ont découvert que les cellules animales et les bactéries contiennent des canaux membranaires similaires aux plasmodesmes, qui ne sont pas des jonctions lacunaires. Ceux-ci sont appelés nanotubes à effet tunnel, ou TNT. Dans les cellules animales, ces TNT peuvent permettre aux organites vésiculaires de se déplacer entre les cellules.

Bien qu'il existe de nombreuses différences entre les jonctions communicantes et les plasmodesmes, ils jouent tous deux un rôle en permettant communication intracellulaire. Ils transmettent des signaux cellulaires et peuvent être régulés pour permettre ou refuser le croisement de certaines molécules. Parfois, des virus ou d'autres vecteurs de maladies peuvent les manipuler et altérer leur perméabilité.

Au fur et à mesure que les scientifiques en apprennent davantage sur la composition biochimique des deux types de canaux, ils peuvent mieux ajuster ou fabriquer de nouveaux produits pharmaceutiques pouvant prévenir les maladies. Il est clair que les pores tapissés de membranes intracellulaires sont répandus chez de nombreuses espèces, et il semble probable que de nouveaux canaux n'ont pas encore été découverts chez les bactéries, les plantes et les animaux.