Les protéines de signalisation jouent un rôle important dans la transmission et le traitement de l’information entre les cellules. La signalisation cellulaire est indispensable pour permettre à l’organisme de fonctionner correctement. En effet, une communication défaillante peut être à l’origine de problèmes de santé comme le diabète, le cancer ou encore les maladies auto-immunes.

Différents types de signalisation

Les voies de signalisation servent de passage permettant aux cellules d’envoyer, d’interpréter et de recevoir des signaux ou des informations. Elles existent en plusieurs types, mais le déroulement du transfert comprend trois phases principales, en l’occurrence la réception, la transduction et la réponse. Certains processus font intervenir des molécules et des récepteurs, qui agissent indépendamment ou en interaction avec d’autres, dont les protéines de signalisation. Les cellules subissent ainsi des modifications après l’activation du récepteur. Ce phénomène est connu sous le nom de mécanisme de transduction du signal.

Les molécules de signalisation sont classifiées en trois groupes principaux, à savoir les hormones, les neurotransmetteurs et les cytokines. Leur nature peut être hydrophile ou hydrophobe, et leur fonctionnement diffère, pouvant activer ou inhiber les récepteurs. Les molécules hydrophiles n’ont pas la capacité de traverser la membrane cellulaire. Celles de nature hydrophone sont lipidiques et activent les récepteurs membranaires. Dans ce cas de figure, un messager secondaire se forme à partir du signal initial.

Les hormones assurent la régulation de la sécrétion au sein du système endocrinien. Les neurotransmetteurs interviennent au niveau du système nerveux. Le système immunitaire dispose également de ses propres molécules de signalisation : les cytokines. Celles-ci agissent dans les réponses immunitaires et dans le mécanisme de défense de l’organisme. En outre, elles sont connues pour être des facteurs de croissance. Toutes ces molécules constituent les ligands du récepteur.

La distance que parcourt une information d’une cellule émettrice vers une cellule réceptrice définit le mode de signalisation chimique. Il en existe quatre types, à savoir la signalisation autocrine, paracrine, endocrine et par contact direct.

Signalisation autocrine

La signalisation est dite « autocrine » lorsque la cellule dispose d’un récepteur à sa surface. Autrement dit, elle joue à la fois le rôle d’émetteur et de récepteur en envoyant un signal à elle-même. Ce mode de signalisation est important dans la préservation de l’intégrité cellulaire et contribue au développement et au renforcement de l’identité cellulaire.

Signalisation paracrine

La signalisation paracrine se manifeste quand le signal traverse une courte distance d’une cellule à l’autre. La signalisation synaptique est un exemple concret, où les messages sont échangés entre les synapses. Ceux-ci, constitués de neurones, agissent comme des neurotransmetteurs. Ce mode de communication, réservé aux cellules voisines, assure le bon fonctionnement du système nerveux central.

Description des protéines de signalisation

Les protéines de signalisation figurent parmi les classes chimiques des molécules de signalisation, avec les lipides et les acides aminés, entre autres. Les récepteurs peuvent être intracellulaires, c’est-à-dire logés dans la cellule, ou de surface comme la protéine Notch. Néanmoins, que la réception soit intra ou extracellulaire, la signalisation s’opère toujours à l’intérieur de la cellule. Elle s’initie dès qu’une liaison entre les molécules et les transmetteurs se manifeste. Ce processus s’effectue à travers des voies de signalisation, ayant chacune leurs propres caractéristiques. Il convient également de préciser que l’émission, la transduction, la réception et la réponse s’effectuent simultanément au niveau des cellules. Autrement dit, celles-ci sont conçues pour recevoir une diversité de signaux en simultané.

La mission des protéines de signalisation consiste à aider les cellules dans la détection des signaux et des messages. La communication entre les cellules est indispensable. Elle régit et régule plusieurs fonctions vitales, comme la réparation tissulaire, la capacité à répondre au microenvironnement ainsi que l’immunité.

Protéines de signalisation en général

Les protéines de signalisation préservent la santé de l’organisme. Autrement dit, une irrégularité ou un dysfonctionnement au niveau des gènes et des récepteurs entraîne des maladies génétiques. La faible production d’une hormone donnée ou un trouble au niveau du récepteur sont des exemples d’anomalies. 

Selon leurs fonctions respectives, les récepteurs sont répartis en plusieurs types. Certains se situent sur la partie externe de la membrane plasmique, d’autres pénètrent le noyau cellulaire. Les protéines transmembranaires se trouvent au sein même de la bicouche lipidique, s’activant au contact de la protéine G ou du canal ionique.

Protéine Notch

La protéine Notch est la molécule réceptrice qui intervient dans les voies de signalisation du même nom. Cette protéine de surface, dotée d’une structure primaire, capte les signaux sur les cellules adjacentes. Son fonctionnement récepteur est transmembranaire, traversant ainsi la membrane cellulaire. Son importance réside dans la détermination du lignage des cellules et elle influe largement sur la réponse génétique.

La protéine Notch, présente chez tous les animaux, facilite le développement embryonnaire et l’embryogenèse. Cette voie de signalisation comprend trois grandes divisions : le récepteur, le ligand et la molécule effectrice intracellulaire. Son activation nécessite une courte distance entre les cellules. En ce sens, cette protéine intervient dans le contexte d’une signalisation paracrine.

Protéine Hedgehog

La protéine Hedgehog est connue pour sa fonction essentielle dans l’organogenèse, le développement embryonnaire et l’organisation du cerveau. Elle contribue également au renouvellement cellulaire et à la réparation des tissus. Intervenant dans la voie de signalisation portant son nom, elle interagit avec d’autres protéines comme Wingless (Wnt) et Patched (Ptc). Les mutations  génétiques liées à ce mécanisme peuvent se manifester par des problèmes sévères, notamment des tumeurs cutanées ou des anomalies de la croissance cérébrale. Par ailleurs, certaines recherches ont également soulevé l’éventuelle participation du Sonic Hedgehog (Shh) dans la protection contre les maladies neurodégénératives.

Protéine Kinase

Les protéines de signalisation kinases sont des interrupteurs moléculaires. Autrement dit, leurs fonctions sont déterminantes dans l’activation et la désactivation des processus biologiques. Elles intègrent la grande famille des protéines présentes dans l’organisme humain et chez tous les mammifères. Les dysfonctionnements ou les déficiences à leur niveau sont responsables de pathologies graves, dont plusieurs formes de cancer. Les protéines kinases sont essentielles à la progression du cycle cellulaire et à la survie des cellules.

Protéine  G

Avec une fonction régulatrice, qu’elle soit monomérique ou hétérotrimérique, la protéine G est connue pour son rôle dans la transduction du signal. Elle a la capacité de changer de conformation pour activer les seconds messagers. Par cette modification de sa construction, elle déclenche l’interaction avec les autres molécules impliquées dans le mécanisme de signalisation intracellulaire. 

Apport en protéines de signalisation en nutrition

L’apport en protéines de signalisation revêt une importance cruciale pour le corps humain. Une alimentation riche en ces macronutriments permet de maintenir le fonctionnement optimal du système de communication cellulaire. Ce régime alimentaire spécifique agit comme une prévention contre les dommages liés aux déficiences précédemment évoquées. Les cellules, exposées à des agressions multiples, dont les radicaux libres responsables de la dégradation du code génétique, sont protégées par les antioxydants. En outre, les acides gras bénéfiques de type oméga-3 les préservent également.

L’intégration des aliments riches en protéines dans l’alimentation consiste à privilégier les noix et les graines comme l’arachide ou le quinoa, les viandes maigres, la volaille, le poisson et les produits laitiers. Les légumineuses, notamment les lentilles, les pois chiches et les haricots rouges constituent de riches sources en ces nutriments. Les produits à base de soja sont également intéressants.