Un animal multicellulaire (métazoaire) est confronté à un problème majeur non partagé par les formes unicellulaires (protozoaires et procaryotes), à savoir, comment intégrer, organiser et contrôler la dynamique de la collection diversifiée de tissus différenciés et d’organes qui composent un corps.
Le moyen de contrôle le plus évident , est, bien sûr, le système nerveux central. On veut qu’un muscle squelettique bouge, et il bouge. Cependant, une grande partie de la signalisation entre les tissus est faite inconsciemment et c’est cette signalisation inconsciente qui contrôle les processus vitaux tels que
- la croissance,
- la reproduction,
- la nourriture et l’énergie,
- la défense immunitaire,
- les réponses de combat ou de fuite.
Nous avons tendance à prendre pour acquis ces fonctions.
Certains de ces derniers signaux sont initiés par le système nerveux autonome; d’autres sont entièrement hormonaux sans apport neuronal conscient ou inconscient.
Dans sa définition la plus large, la signalisation cellulaire englobe
- la génération et la transmission d’un signal (par exemple un messager premier à diffusion sanguine)
- la réception du signal (par le récepteur de la cellule cible)
- la propagation de ce signal (via un messager de type second par exemple) dans la cellule réceptrice.
La transduction du signal est le processus par lequel un signal extracellulaire est converti (ou transduit) en une forme (ou formes) différente du signal intracellulaire. La transduction du signal entraîne souvent une amplification et se déroule en plusieurs étapes. Fondamentalement, ces processus sont limités dans le temps. En d’autres termes, un signal ne peut être transduit que pendant un certain temps avant d’être éteint.
Dans la vie de l’espèce la transduction du signal est un processus capital, surtout chez les métazoaires dont l’Homme, chez lequel on estime que 20% des gènes sont consacrés à sa réalisation. Les premiers messagers agissent sans jamais avoir à pénétrer dans leurs cellules cibles.
La molécule informative est qualifiée de premier messager lorsqu’elle est reconnue par un récepteur (protéine de liaison) situé à la surface ou à l’intérieur de la cellule et que cette interaction induit un « signal intracellulaire » de la part de la cellule porteuse du récepteur. Les récepteurs et les signaux qu’ils transmettent, donnent à la cellule une représentation symbolique permanente de son environnement. Les premiers messagers sont indispensables car étant donné leur hydrophilicité, ils sont incapables de traverser les membranes lipidiques.
C’est ainsi que les cellules peuvent communiquer entre elles – souvent sur de longues distances. Les cellules qui ne répondent pas à ce type de messager ne possèdent pas de récepteur adapté.
Cependant, la transduction du signal dans les cellules sensibles peut être encore atténuée
- soit en régulant à la baisse le nombre de récepteurs par cellule,
- en régulant à la hausse une enzyme qui inactive le premier messager,
- soit en désensibilisant la voie de transduction intracellulaire en aval.
Il y a des centaines de premiers messagers distincts dont la taille varie entre les grandes hormones polypeptidiques glycosylées telles que la gonadotrophine, les polypeptides, les tripeptides, les stéroïdes assimilables au cholestérol et les dérivés d’acides aminés (figure 1.1) jusqu’aux neurotransmetteurs amine acétylcholine et encore de plus petites «hormones» paracrines telles que les hormones gazeuses, l’oxyde nitrique et le sulfure d’hydrogène.