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13.11 : Jonctions serrées - Biologie

13.11 : Jonctions serrées - Biologie


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Parfois, maintenir les cellules ensemble, même avec une grande force, ne suffit pas. Dans l'épithélium en particulier, une couche de cellules peut avoir besoin non seulement de rester ensemble, mais aussi de former un joint complet pour séparer tout ce qui est en contact avec la face apicale de tout ce qui est en contact avec la face basale. Ce serait un travail pour The Tight Junction ! Eh bien, plus précisément, pour de nombreuses jonctions serrées dans un réseau près de la surface apicale. Le meilleur exemple de l'utilité des jonctions serrées se trouve peut-être dans le tube digestif. Les jonctions serrées qui se forment entre les cellules de la paroi épithéliale de l'intestin séparent la nourriture et ses produits de digestion du corps dans son ensemble, forçant les nutriments macromoléculaires à être transportés à travers la cellule épithéliale par endocytose/transcytose vers la circulation sanguine où ils peuvent être le plus efficacement distribué. Les jonctions serrées se forment également dans les vaisseaux sanguins pour empêcher les fuites de sang, et dans une variété d'organes où les liquides doivent être contenus.

Une jonction serrée individuelle est formée par l'interaction de claudines et d'occludines. Ce sont chacune des protéines transmembranaires à 4 passages avec à la fois les extrémités N et C du côté cytoplasmique ; le côté extracellulaire a un profil très bas, constitué d'une (claudine) ou de deux (occludine) petites boucles. En raison de leur petite taille, lorsqu'elles interagissent, les membranes sont très rapprochées. Afin de former réellement un joint entre les cellules, les jonctions serrées doivent être alignées dans un ordre rapproché tout autour de la cellule, et en fait, il y a généralement plusieurs lignes, que l'on pourrait considérer comme « de secours » au cas où une ligne développe une fuite. Les molécules de claudine ont des domaines cytoplasmiques relativement petits et il n'est pas clair s'il existe des interactions significatives avec d'autres protéines. Cependant, l'occludine possède un grand domaine cytoplasmique C-terminal qui contient un domaine de liaison au PDZ. Le PDZ est un motif d'interaction protéique d'environ 80 à 90 acides aminés trouvé dans un certain nombre de protéines de signalisation, le plus souvent utilisé pour maintenir des complexes de signalisation près de la membrane en interagissant avec une protéine transmembranaire, comme ce serait le cas ici avec l'occludine. Ces protéines contenant du PDZ ont toutes deux des fonctions de signalisation et peuvent agir comme des adaptateurs vers le cytosquelette, principalement les lamentations d'actine. Enfin, bien qu'un mécanisme exact ne soit pas clair, des niveaux élevés de Ca2+, extracellulaire ou périmembranaire, est associée à un assemblage de jonction serrée.


Jonctions serrées

Résumé

Les jonctions serrées sont un mode d'adhésion cellule-cellule dans les feuillets cellulaires épithéliaux et endothéliaux. Ils agissent comme une barrière principale à la diffusion des solutés à travers l'espace intracellulaire, créent une frontière entre les domaines de la membrane plasmique apicale et basolatérale et recrutent diverses molécules cytosquelettiques ainsi que des molécules de signalisation à leur surface cytoplasmique. Des preuves ont été accumulées que les claudines sont des protéines membranaires essentielles des jonctions serrées, qui forment la barrière permsélective paracellulaire. De nouvelles connaissances sur l'architecture moléculaire des jonctions serrées nous permettent maintenant de discuter de la structure et des fonctions de cet appareil d'adhésion cellule-cellule unique en termes moléculaires.


Jonctions étroites : emplacement, structure et fonction

Les jonctions serrées sont un type de jonctions cellulaires qui jouent un rôle dans l'adhésion cellulaire et la perméabilité de la barrière paracellulaire. Cet article de BiologyWise explique où se trouvent ces jonctions, leur structure ainsi que leur fonction.

Les jonctions serrées sont un type de jonctions cellulaires qui jouent un rôle dans l'adhésion cellulaire et la perméabilité de la barrière paracellulaire. Cet article de BiologyWise explique où se trouvent ces jonctions, leur structure ainsi que leur fonction.

Les agents pathogènes ciblent les protéines à jonction serrée

Enzymes protéolytiques du pollen, de nombreux virus, acariens et entérotoxines de bactéries, comme ,.Clostridium perfringens, interagissent avec ces jonctions pour provoquer la perte de la fonction barrière épithéliale.

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Une jonction cellulaire est un complexe multiprotéique qui relie deux cellules voisines ou une cellule à la matrice extracellulaire. Ces complexes forment les barrières protégeant les espaces intercellulaires et contrôlent ainsi le transport paracellulaire. Ils aident à établir la communication entre les cellules voisines.

Il existe trois types fondamentaux de jonctions cellulaires : les jonctions d'ancrage, les jonctions communicantes ou GAP et les jonctions serrées. Les jonctions d'ancrage sont des complexes protéiques utilisés pour ancrer les cellules d'un tissu les unes aux autres ou à la matrice extracellulaire. Les jonctions communicantes assurent une communication chimique directe entre les cellules adjacentes. Les jonctions serrées agissent comme des barrières qui régulent le mouvement des ions, de l'eau et d'autres molécules via l'espace paracellulaire dans les cellules épithéliales. Nous allons maintenant élaborer sur les jonctions serrées dans cet article.

Que sont les jonctions serrées ?

Celles-ci sont également connues sous le nom de jonctions d'occlusion ou de zonulae occlusentes. Ces jonctions forment les contacts les plus proches par rapport aux autres jonctions cellulaires et peuvent donc former une barrière pratiquement imperméable aux fluides. Ce sont les structures les plus apicales du complexe apical, et elles forment la démarcation entre les membranes apicale et basolatérale des domaines.

Où se trouvent les jonctions serrées dans le corps ?

Des jonctions serrées sont nécessaires pour l'adhésion cellulaire dans divers tissus du corps. Ces structures sont présentes sur les cellules épithéliales qui forment la paroi interne du corps. Ce sont généralement une ou deux couches de cellules. Des études récentes ont également mis en évidence leur rôle dans la fonction barrière de la peau.

De nombreuses jonctions serrées très complexes se trouvent généralement dans la paroi épithéliale des tubules contournés distaux, le canal collecteur des néphrons, la barrière hémato-encéphalique et la partie du canal cholédoque qui traverse le foie. Ces doublures portent ainsi le nom d'épithélium étanche.

Des jonctions serrées relativement moins nombreuses et moins complexes sont présentes sur le revêtement épithélial des tubules proximaux du rein. Ces doublures sont appelées « épithéliums qui fuient » .

Quelle est la structure des jonctions serrées?

Les jonctions serrées sont généralement constituées de protéines transmembranaires liées à une plaque cytoplasmique. Les protéines transmembranaires sont généralement de deux types : les protéines transmembranaires à travée tétra et à travée unique. Les protéines Tetraspan contiennent quatre domaines transmembranaires, notamment des protéines telles que les occludines, les claudines et les tricellulines.

Les occludines régulent la diffusion des molécules hydrophiles elles sont généralement associées au brin intramembranaire du filament d'actine. Les claudines déterminent la sélectivité ionique des jonctions serrées et sont nécessaires pour l'assemblage des jonctions. Les tricellulines se trouvent dans les jonctions avec trois cellules et sont nécessaires pour provoquer l'adhésion cellule-cellule.

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Les protéines transmembranaires à travée unique comprennent les molécules d'adhésion jonctionnelle (JAM). La protéine JAM est requise pour l'adhésion entre les cellules endothéliales et les leucocytes ainsi que pour le maintien de la polarisation cellulaire.

La plaque cytoplasmique est formée par un réseau de protéines d'échafaudage et d'adaptateur, qui sont liées aux composants de signalisation cellulaire ainsi qu'aux composants du cytosquelette tels que les filaments d'actine. Ce complexe agit comme une interface entre les protéines membranaires jonctionnelles et la protéine du cytosquelette. ZO-1 est une protéine d'échafaudage qui interagit avec des protéines membranaires telles que les claudines et la protéine de signalisation cellulaire. ZO-2 et ZO-3 sont des protéines adaptatrices qui se lient à des protéines membranaires comme l'occludine.

Des jonctions serrées se produisent dans une ceinture entourant complètement les cellules, pour qu'un soluté, un ion ou une molécule traverse la couche de cellules, il doit d'abord être pris à l'intérieur de la cellule par une extrémité et distribué de l'autre côté. Les protéines membranaires de jonction sont disposées comme des billes sur un fil des filaments du cytosquelette et sont réticulées les unes aux autres.

Quelles sont les fonctions des jonctions serrées ?

Les deux fonctions principales des jonctions serrées comprennent la perméabilité paracellulaire et la régulation de la prolifération et de la polarisation cellulaires. Comme ces complexes multiprotéiques sont chargés négativement, ils laissent sélectivement passer les ions chargés positivement. Ces jonctions sont également connues pour être des molécules sélectives de taille dont les rayons supérieurs à 4,5°A sont généralement exclus. Ces jonctions peuvent également déterminer la perméabilité de certaines molécules hydrophiles via l'espace paracellulaire. Le pH physiologique semble également déterminer la perméabilité de ces molécules.

La prolifération et la régulation cellulaire semblent jouer un rôle majeur dans le développement de tissus différenciés. Les occludines présentes dans les jonctions serrées sont nécessaires à la suppression de la prolifération cellulaire, et l'absence de ces protéines peut conduire à une croissance cancéreuse incontrôlée des cellules. Certaines études biochimiques indiquent que les jonctions serrées sont nécessaires au maintien de la polarité apico-basale. Les protéines nécessaires à la polarisation cellulaire forment généralement les complexes au niveau des jonctions serrées.

Les occludines régulent également la migration des neutrophiles à travers la couche de cellules épithéliales. Les claudines ont également pour fonction de réguler la migration cellulaire.

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Régulation des jonctions serrées des voies respiratoires par les cytokines pro-inflammatoires

Les jonctions serrées épithéliales (TJ) constituent une voie importante pour le transport passif des électrolytes à travers l'épithélium des voies respiratoires et constituent une barrière à la migration de matières toxiques de la lumière vers l'interstitium. La possibilité que la fonction TJ puisse être perturbée par l'inflammation des voies respiratoires provient d'études rapportant (1) des niveaux accrus des cytokines pro-inflammatoires interleukine-8 (IL-8), facteur de nécrose tumorale α (TNF-α), interféron γ (IFN-γ) , et IL-1β dans l'épithélium des voies respiratoires et les sécrétions des patients atteints de mucoviscidose (FK) et (2) des brins TJ anormaux des voies respiratoires CF révélés par la microscopie électronique à fracturation par congélation. Nous avons mesuré les effets de l'exposition aux cytokines des cellules épithéliales primaires des voies respiratoires humaines CF et non CF bien différenciées sur les propriétés TJ, y compris la résistance transépithéliale, la perméabilité paracellulaire aux solutés hydrophiles et les protéines TJ occludine, claudine-1, claudine-4, jonctionnelle. molécule d'adhésion et ZO-1. Nous avons constaté que, tandis que le traitement à l'IL-1β entraînait des altérations de la sélectivité des ions TJ, le traitement combiné du TNF-α et de l'IFN-γ induisait des effets profonds sur la fonction de barrière TJ, qui pourraient être bloqués par des inhibiteurs de la protéine kinase C. Les bronches CF in vivo présentaient le même schéma d'expression des protéines associées au TJ que les cultures exposées in vitro à une exposition prolongée au TNF-α et à l'IFN-γ. Ces données indiquent que le TJ des épithéliums des voies respiratoires exposés à une inflammation chronique peut présenter des changements parallèles dans la fonction de barrière aux solutés et aux ions.


TJ dans la maladie

Défauts de perméabilité

Les protéines transmembranaires TJ sont affectées dans plusieurs maladies héréditaires, ce qui suggère que la sélectivité de la barrière de diffusion jonctionnelle est physiologiquement importante. Par exemple, des mutations de la claudine 16 (appelée à l'origine paracelline-1) et de la claudine 19 provoquent une hypomagnésémie (perte rénale de magnésium) en raison d'un déficit de la résorption paracellulaire du magnésium dans le rein (Konrad et al., 2006 Simon et al., 1999 ). Les deux protéines interagissent et on pense qu'elles forment un pore de cation paracellulaire. De même, des mutations de la claudine 14 et de la tricelluline provoquent une surdité héréditaire, qui est probablement le résultat d'altérations de la perméabilité paracellulaire (Riazuddin et al., 2006 Wilcox et al., 2001).

Les kinases WNK (with-no-K[Lys]) WNK4 et WNK1, mutations qui provoquent une hypertension (pseudohypo-aldostéronisme de type II) en raison de leurs effets sur la réabsorption rénale du sel et l'excrétion de K + (Wilson et al., 2001), sont également pensés pour agir par l'intermédiaire des claudines. La maladie est causée par des allèles WNK4 qui ont des mutations de gain de fonction et donc une hyperstimulation de la phosphorylation de la claudine, ce qui entraîne une augmentation de la perméabilité au Cl paracellulaire et, par la suite, une hypertension (Kahle et al., 2004 Yamauchi et al., 2004 Richardson et Alessi, 2008).

L'expression de plusieurs composants TJ est affectée dans divers carcinomes. Par exemple, les niveaux d'expression de ZO-1 et ZO-2 sont dérégulés dans différents types de cancers et, dans le cas du cancer du sein, une faible expression de ZO-1 a été corrélée à un mauvais pronostic (Chlenski et al., 2000 Chlenski et al., 1999 Hoover et al., 1998 Kleeff et al., 2001 Martin et al., 2004 Morita et al., 2004 Resnick et al., 2005 Takai et al., 2005). De même, plusieurs protéines d'échafaudage jonctionnelles sont liées et inactivées par des oncogènes viraux (Glaunsinger et al., 2001 Latorre et al., 2005). En revanche, ZONAB et sa protéine activatrice Apg2 sont tous deux régulés à la hausse dans les carcinomes hépatocellulaires, ce qui suggère que cette voie favorisant la prolifération est stimulée (Arakawa et al., 2004 Gotoh et al., 2004 Hayashi et al., 2002).

Dans quelle mesure ces altérations sont une cause ou une conséquence de la cancérogenèse n'est généralement pas claire. Néanmoins, il a été démontré que la claudine 1 favorise la transformation et le comportement métastatique dans le cancer du côlon (Dhawan et al., 2005). Le mécanisme moléculaire sous-jacent par lequel la claudine 1 régule la migration n'est pas clair. Cependant, cela pourrait impliquer l'association de la claudine 1 avec des complexes à base d'intégrines, similaire au rôle de la claudine 11 dans la migration cellulaire (Tiwari-Woodruff et al., 2001).

Les protéines TJ comme cibles des agents pathogènes

Les protéines TJ sont ciblées par plusieurs types d'agents pathogènes, et ces interactions conduisent souvent à une dissociation jonctionnelle et à la perte de la fonction de barrière épithéliale. Par exemple, les enzymes protéolytiques du pollen et des acariens, ainsi que l'entérotoxine de Clostridium perfringens, attaquent les protéines membranaires jonctionnelles, ce qui entraîne une fuite paracellulaire (Runswick et al., 2007 Sonoda et al., 1999 Wan et al., 1999). De plus, plusieurs protéines transmembranaires TJ fonctionnent comme des récepteurs pour les virus. Par exemple, la claudine 1 fonctionne comme co-récepteur du virus de l'hépatite C et est nécessaire à l'entrée du virus (Evans et al., 2007). De même, plusieurs des membres associés au TJ de la famille des protéines CTX, tels que le coxsackievirus et le récepteur d'adénovirus (CAR) et JAM-A (qui se lie au réovirus), agissent également comme des récepteurs viraux (Barton et al., 2001 Cohen et al., 2001 Walters et al., 2002). Dans certains cas (par exemple le virus de l'hépatite C), la liaison du virus à la protéine TJ favorise son entrée dans les cellules, alors que dans d'autres cas, l'interaction aide à surmonter la barrière de diffusion jonctionnelle pour permettre au virus d'accéder à son récepteur réel (par exemple le rotavirus) ou pour favoriser la libération de virus à partir de l'épithélium (par ex. adénovirus) (Evans et al., 2007 Nava et al., 2004 Walters et al., 2002). Un autre exemple frappant est fourni par la bactérie Helicobacter pylori, qui provoque des ulcères gastriques et le cancer (Pritchard et Crabtree, 2006). H. pylori transloque une protéine appelée CagA dans les cellules hôtes. CagA s'associe au complexe ZO-1-JAM-A, dont on pense qu'il contribue à la corruption de la barrière épithéliale gastrique (Amieva et al., 2003). Parce que la liaison de CagA provoque la redistribution des complexes ZO-1, il est possible que les mécanismes de signalisation associés à ZO-1 contribuent au développement de H. pylori-pathologies induites.


Jonctions intercellulaires

Les cellules peuvent également communiquer entre elles par contact direct, appelé jonctions intercellulaires. Il existe certaines différences dans la manière dont les cellules végétales et animales le font. Les plasmodesmes sont des jonctions entre les cellules végétales, tandis que les contacts avec les cellules animales comprennent les jonctions serrées, les jonctions lacunaires et les desmosomes.

Plasmodesmes

En général, de longs tronçons des membranes plasmiques des cellules végétales voisines ne peuvent pas se toucher car ils sont séparés par la paroi cellulaire qui entoure chaque cellule. Comment alors, une plante peut-elle transférer de l'eau et d'autres éléments nutritifs du sol depuis ses racines, à travers ses tiges et jusqu'à ses feuilles ? Un tel transport utilise principalement les tissus vasculaires (xylème et phloème). Il existe également des modifications structurelles appelées plasmodesmes (singulier = plasmodesma), de nombreux canaux qui passent entre les parois cellulaires des cellules végétales adjacentes, relient leur cytoplasme et permettent le transport de matériaux de cellule en cellule, et donc dans toute la plante (Figure 2).

Figure 2. Un plasmodesme est un canal entre les parois cellulaires de deux cellules végétales adjacentes. Les plasmodesmes permettent aux matériaux de passer du cytoplasme d'une cellule végétale au cytoplasme d'une cellule adjacente.

Jonctions serrées

UNE jonction serrée est un joint étanche entre deux cellules animales adjacentes (Figure 3). Les cellules sont étroitement maintenues les unes contre les autres par des protéines (principalement deux protéines appelées claudines et occludines).

Figure 3. Les jonctions serrées forment des connexions étanches entre les cellules animales adjacentes. Les protéines créent une adhérence de jonction serrée.

Cette adhérence étroite empêche les matériaux de fuir entre les cellules. Les jonctions serrées se trouvent généralement dans les tissus épithéliaux qui tapissent les organes internes et les cavités et constituent la majeure partie de la peau. Par exemple, les jonctions serrées des cellules épithéliales qui tapissent votre vessie empêchent l'urine de s'écouler dans l'espace extracellulaire.

Desmosomes

On ne trouve également que dans les cellules animales desmosomes, qui agissent comme des points de soudure entre les cellules épithéliales adjacentes (Figure 4). Des protéines courtes appelées cadhérines dans la membrane plasmique se connectent à des filaments intermédiaires pour créer des desmosomes. Les cadhérines relient deux cellules adjacentes et maintiennent les cellules dans une formation en forme de feuille dans les organes et les tissus qui s'étirent, comme la peau, le cœur et les muscles.

Figure 4. Un desmosome forme une très forte soudure par points entre les cellules. L'enchaînement des cadhérines et des filaments intermédiaires le crée.

Jonctions interstitiels

Jonctions de fente dans les cellules animales sont comme les plasmodesmes dans les cellules végétales en ce sens qu'ils sont des canaux entre les cellules adjacentes qui permettent le transport d'ions, de nutriments et d'autres substances qui permettent aux cellules de communiquer (Figure 5). Structurellement, cependant, les jonctions communicantes et les plasmodesmes diffèrent.

Figure 5. Une jonction lacunaire est un pore tapissé de protéines qui permet à l'eau et aux petites molécules de passer entre les cellules animales adjacentes.

Les jonctions lacunaires se développent lorsqu'un ensemble de six protéines (appelées connexines) dans la membrane plasmique s'organisent dans une configuration allongée en forme de beignet appelée connexon. Lorsque les pores (« trous de beignet ») des connexons des cellules animales adjacentes s'alignent, un canal se forme entre les deux cellules. Les jonctions lacunaires sont particulièrement importantes dans le muscle cardiaque : le signal électrique pour que le muscle se contracte passe efficacement par les jonctions lacunaires, permettant aux cellules du muscle cardiaque de se contracter en tandem.

En résumé : jonctions cellulaires

Les cellules animales communiquent via leurs matrices extracellulaires et sont connectées les unes aux autres via des jonctions serrées, des desmosomes et des jonctions lacunaires. Les cellules végétales sont connectées et communiquent entre elles via des plasmodesmes.

Lorsque les récepteurs protéiques à la surface de la membrane plasmique d'une cellule animale se lient à une substance de la matrice extracellulaire, une chaîne de réactions commence qui modifie les activités qui se déroulent dans la cellule. Les plasmodesmes sont des canaux entre des cellules végétales adjacentes, tandis que les jonctions lacunaires sont des canaux entre des cellules animales adjacentes. Cependant, leurs structures sont assez différentes. Une jonction étanche est un joint étanche entre deux cellules adjacentes, tandis qu'un desmosome agit comme une soudure par points.


La jonction serrée (également appelée zonula occludens) est un site où les membranes de deux cellules se rapprochent très étroitement. En fait, les feuillets externes des membranes des cellules en contact semblent fusionnés. Les jonctions serrées, comme leur nom l'indique, agissent comme une barrière afin que les matériaux ne puissent pas passer entre deux cellules en interaction. Les composants protéiques de la jonction serrée sont disposés comme des billes sur un fil qui enjambe les membranes adjacentes de chaque jonction serrée.

Des jonctions serrées se produisent souvent dans une ceinture encerclant complètement la cellule. Dans une feuille de telles cellules, le matériau ne peut pas passer d'un côté de la feuille à l'autre en se serrant entre les cellules. Au lieu de cela, il doit traverser une cellule et, par conséquent, la cellule peut réguler son passage. Un tel arrangement se trouve dans l'intestin, pour réguler l'absorption des nutriments digérés.

Sommaire:
Par conséquent, fondamentalement, il empêche les tissus cellulaires de se toucher, de sorte que le mode de transmission des substances est contrôlé par d'autres moyens.


De:

http://www.biologyreference.com/Ce-Co/Cell-Junctions.html

Un tel complexe est la voie de jonction serrée !!

Les épithéliums des organismes multicellulaires constituent la frontière qui sépare l'individu de l'environnement. Les épithéliums sont des sites d'échange ainsi que des barrières, pour le transit d'ions et de molécules depuis et vers l'organisme. Les cellules épithéliales y parviennent en fournissant des frontières cellulaires qui couvrent les surfaces externes et internes dans tout le corps. Les complexes entre les cellules adjacentes comprennent les jonctions Gap, les desmosomes, les jonctions adhérentes (AJ) et les jonctions étroites (TJ). De telles jonctions sont tout à fait essentielles pour la modulation de la perméabilité paracellulaire dans divers épithéliums. Les cellules épithéliales des vertébrés présentent des jonctions serrées qui se trouvent apicales aux jonctions adhérentes. Les jonctions serrées ont un rôle organisateur dans la polarisation épithéliale et établissent une barrière apico-latérale à la diffusion des solutés à travers l'espace intracellulaire (fonction de grille). Ils restreignent également le mouvement des lipides et des protéines membranaires entre la membrane apicale et basolatérale (fonction de clôture). Les jonctions serrées sont des sites de contact membranaire hautement ordonnés ou « points de contact », comprenant un réseau de fibrilles intra-membranaires (Réf.1). Elles comprennent au moins quatre types de protéines transmembranaires, dont les Occludines, les Claudines, les JAM (Junctional Adhesion Molecules) et Crb (Crumb), et un certain nombre de protéines périphériques cytoplasmiques. Alors que les protéines transmembranaires interviennent dans l'adhésion cellule-cellule, la plaque cytosolique à jonction serrée contient divers types de protéines (par exemple, les protéines PDZ, telles que la famille ZO (Zona Occludens)) qui relient les protéines transmembranaires à jonction serrée au cytosquelette sous-jacent. Ces adaptateurs recrutent également des protéines régulatrices, telles que des protéines kinases, des phosphatases, des petites GTPases et des facteurs de transcription, vers les jonctions étroites. En conséquence, des protéines structurelles (Actine et Spectrine) et régulatrices (Protéines de liaison à l'Actine, GTPases et kinases) sont juxtaposées à des protéines transmembranaires. Cet échafaudage protéique facilite l'assemblage de structures hautement ordonnées, telles que des complexes jonctionnels ou des patchs de signalisation qui régulent la polarité, la prolifération et la différenciation des cellules épithéliales (Réf.2).

Les jonctions serrées sont situées à la partie supérieure de la membrane plasmique latérale, où les protéines membranaires intégrales comme les claudines semblent être impliquées dans les interactions homophiles et/ou hétérophiles impliquées dans les adhérences fermes. Les claudines ont quatre domaines transmembranaires hydrophobes et deux boucles extracellulaires (la première boucle est plus grande que la seconde). Les boucles extracellulaires, dont les séquences sont distinctes chez les différentes claudines, contribuent à la formation non seulement de brins de jonction serrée mais aussi de canaux ioniques sélectifs. Parmi toutes les claudines, la claudine-1 est plutôt omniprésente alors que la claudine-6 ​​est limitée au niveau du développement et n'est pas exprimée dans les tissus adultes. La claudine-5 est considérée comme spécifique des cellules endothéliales. En général, les brins de jonction serrée sont des copolymères linéaires d'Occludine, diverses Claudines et JAM qui attirent des protéines cytoplasmiques contenant des domaines PDZ ont une affinité élevée pour les séquences C-terminales de ces protéines. Plusieurs protéines membranaires qui participent à l'échafaudage de jonction serrée se lient aux séquences YV C-terminales de plusieurs claudines par l'intermédiaire de leurs domaines PDZ (réf. 3 et 4). Ceux qui interagissent directement avec l'extrémité C-terminale des Claudines comprennent ZO1, ZO2, ZO3, Afadin, MUPP1 (Multiple PDZ Domain Protein-1), PATJ (Pals1-Associated Tight Junction Protein), PILT (Protein Incorporated Later into Tight Junctions), Spectrin /Fodrine, facteur de transcription ZONAB, aPKC (Atypique Protéine Kinase-C), Protéine 4.1 et F-Actine. ZO1 est également directement régulé par GPCR (G-Protein Coupled Receptor)/GN-Alpha12 (Guanine Nucleotide-Binding Protein-Alpha-12) tandis que la signalisation basée sur GPCR/GN-Alpha/Ras active l'Afadin associé à ZO1 pour établir des adhérences fermes. PATJ interagit avec PALS1 (Protein Associated with Lin7-1 (Mouse Homolog)), Crb1 et Crb3 pour former un complexe de jonction serrée tripartite impliqué dans la polarité des cellules épithéliales (Réf.2).

Il est très probable que l'aPKC se lie à PALS1-PATJ-Crb et phosphoryle Crb. aPKC s'associe également au complexe de polarité PAR-3 (Partitioning Defective-3)-PAR-6 qui est recruté à Tight Junction. PAR-3 et PAR-6 interagissent avec le complexe Crb et PALS1 et entraînent un assemblage à jonction serrée et une polarité apicobasale. L'interaction entre PAR-6 et PALS1 est régulée par CDC42 (Cell Division Cycle-42). L'interaction de PAR-6 avec le CDC42 lié au GTP, un modulateur clé du cytosquelette d'actine, entraîne l'activation de l'aPKC aux sites des jonctions cellule-cellule. Fait intéressant, la petite GTPase CDC42 régule différentes étapes du trafic membranaire polarisé, telles que la transcytose basolatérale à apicale, l'endocytose apicale et le transport biosynthétique (Réf.5). Il est possible que la liaison de CDC42 à PAR-6 relie la jonction serrée PAR-3/PAR-6/aPKC/Crb/PALS1/PATJ/TIAM1 (T-Cell Lymphoma Invasion and Metastasis-1)/MARK2 (MAP/Microtubule Complexes kinase-2) régulant l'affinité à une voie de signalisation régulant le cytosquelette F-actine/myosine/tubuline, le transport membranaire polarisé et l'assemblage à jonction serrée. De plus, aPKC, PAR-6 et mLGL (Mammalian Lethal Giant Larvae) forment un autre complexe multiprotéique dans lequel mLGL est phosphorylé par aPKC. La phosphorylation de mLGL est nécessaire à sa localisation le long de la membrane latérale et régule la capacité de mLGL à interagir avec Stx4 (Syntaxine-4) et ainsi à diriger le trafic de protéines. Cependant, la fonction aPKC est inhibée par la PP2A (Protéine Phosphatase-2A) (Réf.6).

Contrairement à Claudin, Occludin est une phosphoprotéine transmembranaire exprimée dans les jonctions serrées des cellules épithéliales et endothéliales. L'occludine est susceptible d'être impliquée dans l'établissement de l'étanchéité aux sites des brins jonctionnels. Occludins interagit directement avec ZO1, ZO2, ZONAB, VAP33 (VAMP (Vesicle-Associated Membrane Protein)-Associated Protein-A-33kDa), PALS2, ZAK (Sterile Alpha Motif and Leucine Zipper Containing Kinase-AZK), Cttn (Cortactin), Spectrine/Fodrine, Protéine 4.1, Ctnn-Beta (Caténine-Bêta), Ctnn-Alpha, Alpha-Actn (Alpha-Actinine), Afadin, PILT, Cgn (Cinguline), Antigène 7H6 et Sympk (Symplekin). Les protéines de la plaque cytoplasmique telles que Cgn et Sympk participent à la polyadénylation nucléaire et cytoplasmique et activent CSTF (Cleavage Stimulation Factor 3' pre-RNA Subunit) et HSF1 (Heat Shock Transcription Factor-1) pour réguler la stabilité et la localisation de l'ARNm et l'adhésion cellulaire. /Apoptose, respectivement (Réf.7). Cttn/Ctnn-Beta/Alpha-Actn active les protéines liées à l'actine ARP2/3 pour coordonner l'initiation de nouveaux filaments. ZO2 recrute aPKC, Rab13, PKA (protéine kinase-A) et d'autres RabGTPases pour faciliter le trafic vésiculaire et pour recruter Claudin1 et ZO1 à la jonction étroite. La PKA et l'aPKC contrôlent toutes deux des étapes particulières de transport à médiation vésiculaire. Rab13 interagit directement avec la PKA et inhibe la phosphorylation dépendante de la PKA de la VASP (Vasodilatator-Stimulated Phosphoprotein) qui est essentielle pour le remodelage de l'actine. En outre, l'activité cAMP/PKA/RabGTPases stimule la transcytose dirigée apicale et la sécrétion dans les cellules épithéliales, le bourgeonnement des vésicules de transport constitutives du réseau trans-golgi vers la surface cellulaire. Les protéines Rab sont donc nécessaires pour contrôler les activités PKA nécessaires au transport des vésicules dans différents compartiments membranaires. De manière analogue, la phosphorylation des protéines SNARE (SNAP Receptors), qui comprend les protéines v-SNARE (Vesicle-associated SNARE) et t-SNARE (Target-membrane SNARE) par la PKA, est impliquée dans la régulation de la libération des vésicules (Réf.8 et 9).

D'autres cytokines comme le TNF-Alpha (Tumor Necrosis Factor-Alpha) et le TGF-Beta (Transforming Growth Factor-Beta) régulent les niveaux d'occludine près des points de jonction. TNF-Alpha/TNFR (Tumor Necrosis Factor Receptor) active l'Itg (Integrin)/ILK (Integrin-Linked Kinase)/GSK3 (Glycogen Synthase Kinase)/p130Cas (Crk-Associated Substrate-P130)/JNK (c-Jun Kinase) signalisation et perturber la stabilité de la barrière de jonction étanche (Réf.10). Pour optimiser la perte de protéines d'échafaudage telles que MAGI2 (Membrane Associated Guanylate Kinase Inverted-2) et MAGI3 se lient à Ctnn-Beta et Vcl (Vinculin) aux jonctions Occludin pour empêcher la dégradation de PTEN (Phosphatase and Tensin Homolog), qui diminue alors considérablement la prolifération cellulaire l'activité de l'Akt (v-Akt Murine Thymoma Viral Oncogene Homolog) par la conversion de PIP3 (Phosphatidylinositol-3,4,5-Trisphosphate) en PIP2 (Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphate) et empêche le désassemblage de la jonction. L'augmentation de l'activité PTEN supprime également la signalisation Itg/ILK/GSK3/p130Cas/JNK en diminuant l'activation de GSK3 induite par Akt, ce qui modifie le niveau d'occludines près des jonctions étroites. De même, TGF-Beta/TGF-BetaR (Transforming Growth Factor-Beta Receptor) se lie fermement aux Occludines et régule la dynamique des jonctions en favorisant l'adhésion cellulaire induite par PAR-3 près des jonctions Occludine et JAM (Réf.11).

Les composants du complexe PAR-3/PAR-6/aPKC à proximité des JAM régulent plusieurs mécanismes de signalisation qui contrôlent la polarisation épithéliale. PAR-3 interagit avec les domaines cytoplasmiques des JAM et donc médie le recrutement jonctionnel du complexe. PAR-3 régule l'assemblage de jonction serrée via un mécanisme indépendant de PAR-6/aPKC en régulant l'activation de Rac1 via TIAM1 pour formuler la liaison F-actine/myosine et l'adhésion cellulaire. aPKC et CDC42 régulent le trafic vésiculaire, l'organisation du réseau de microtubules et le trafic membranaire polarisé (Réf.12). En dehors de ces autres régulateurs d'adhésion cellulaire tels que ZO1, ZONAB, Protein 4.1, Afadin, Spectrin/Fodrin, PILT, Cgn, CASK (Calcium/Calmodulin-Dependent Serine Protein Kinase (MAGUK Family)), MAGI1, Alpha-Actn, F-Actin et la myosine forment également des plaques près des domaines cytoplasmiques des JAM pour favoriser des adhérences fermes. La formation de jonctions serrées (complexe JAMs/Cgn) contribue à la régulation négative de l'activation de RhoA et des voies effectrices de RhoA telles que la signalisation RhoA et la motilité à base d'actine dans les cellules épithéliales à haute densité en inhibant GEFH1 (guanine Nucleotide Exchange Factor-H1) et cela influence migration cellulaire et progression du cycle cellulaire. En revanche, PAR-6 est également lié à la perte du phénotype épithélial induite par le TGF-Beta. La transition épithéliale-mésenchymateuse nécessite la phosphorylation de PAR-6 par TGF-BetaR. La phosphorylation déclenche une interaction avec l'ubiquitine ligase SMURF1 (E3 Ubiquitin Ligase SMURF1), qui a été proposée pour cibler RhoA associé à la jonction pour la dégradation et, par conséquent, pour induire la désintégration du complexe jonctionnel. De même, la PP2A induit la désintégration du complexe jonctionnel par inhibition directe des JAM (Réf.2 et 11).

Les jonctions serrées régulent également la prolifération épithéliale par différents mécanismes moléculaires, qui suppriment généralement la prolifération ainsi que l'augmentation de la densité cellulaire (et donc de l'assemblage des jonctions serrées). Plusieurs protéines qui se localisent aux jonctions serrées ainsi qu'au noyau conduisent à réguler l'expression des gènes. L'un d'eux est ZO1 qui régule la prolifération et interagit avec le facteur de transcription Y-box ZONAB, une protéine nécessaire à des taux de prolifération normaux. ZONAB régule la progression de la phase G1/S par deux mécanismes différents. Premièrement, il interagit avec le régulateur de phase G1/S CDK4 (Cyclin-Dependent Kinase-4), par conséquent, la séquestration cytoplasmique de ZONAB par ZO1 entraîne une réduction de CDK4 nucléaire. Deuxièmement, ZONAB fonctionne dans la régulation transcriptionnelle des régulateurs du cycle cellulaire. Ainsi, la séquestration cytoplasmique de ZONAB et de CDK4 entraîne la corégulation de deux mécanismes différents qui affectent la transition de phase G1/S. Une autre de ces protéines est la ZO2, qui interagit avec la ZO1, pénètre dans le noyau des cellules en prolifération puis se lie à la hnRNP (mRNA-binding Protein), SAFB (Scaffold Attachment Factor-B) pour inhiber les facteurs de transcription, AP-1 (Activator Protein -1) et CEBP (CCAAT Enhancer Binding Protein) conduisant à la dérégulation de la prolifération et de la différenciation des cellules épithéliales (Réf.1 & 13). Les jonctions serrées ont fondamentalement deux fonctions importantes dans l'établissement des barrières épithéliales. Premièrement, elles régulent la formation des barrières en modulant la prolifération, la différenciation et la polarisation cellulaires, et deuxièmement, elles contrôlent la fonction barrière en restreignant la diffusion paracellulaire. Les mécanismes ci-dessus permettent de mieux comprendre la régulation de la perméabilité paracellulaire et peuvent ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour l'administration de médicaments à travers les barrières épithéliales (Réf.14 et 15).


Jonctions cellule-cellule

sont formés par des groupes de protéines qui ancrent les cellules côte à côte, reliant les squelettes d'actine de chacune.

Un chercheur étudie les cellules myométriales de l'utérus pendant la grossesse. Juste avant et pendant le travail, on remarque que les cellules myométriales régulent positivement les jonctions cellulaires pour faciliter la synchronisation de la contraction utérine. Parmi les protéines suivantes, lesquelles sont constituées de ces jonctions cellulaires ? 

Liens d'examen des jonctions cellule-cellule

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Les jonctions cellule-cellule sont des structures protéiques qui relient physiquement les cellules les unes aux autres.

Les jonctions cellule-cellule facilitent la communication cellulaire, renforcent la structure des tissus, aident au transport de matériaux entre les cellules ou créent une barrière imperméable pour certaines substances.

Les jonctions cellule-cellule ne se trouvent qu'entre les cellules immobiles des organes et des tissus, de sorte que les cellules mobiles comme les spermatozoïdes et les macrophages n'ont pas ces structures.

Les jonctions cellule-cellule sont les plus abondantes dans le tissu épithélial, qui se trouve dans la peau et la couche la plus interne du tractus gastro-intestinal.

Cependant, ces structures se trouvent également dans d'autres organes comme le cœur, les reins et le foie.

Les trois types de jonctions cellule-cellule sont les jonctions adhérentes, les jonctions serrées et les jonctions lacunaires.

Les jonctions adhérentes sont formées par des groupes de protéines qui ancrent les cellules côte à côte et empêchent leur séparation - les faisant « adhérer » les unes aux autres.

Les jonctions Adherens ont trois composants principaux.

Le premier composant est constitué de longues protéines filamenteuses appelées filaments d'actine qui font partie du cytosquelette et aident à donner sa forme à une cellule.

Le deuxième composant est constitué de plaques de protéines, qui sont des structures protéiques dans le cytoplasme qui sont ancrées à la membrane plasmique et qui se lient aux filaments d'actine.

Troisièmement, il y a des protéines transmembranaires appelées cadhérines qui se fixent aux plaques de protéines d'un côté et traversent la membrane plasmique et se connectent aux cadhérines d'une cellule adjacente, reliant les deux ensemble.

De cette façon, les jonctions adhérentes créent un réseau continu de cellules interconnectées via l'actine, qui lie finalement toutes ces cellules ensemble pour empêcher leur séparation et fournit une résistance supplémentaire.

Ceci est particulièrement important dans les tissus qui sont exposés à des forces de cisaillement ou abrasives constantes comme la peau ou le tractus gastro-intestinal.

C'est un peu comme la barre d'acier d'armature ou la barre d'armature qui repose dans des blocs de ciment pour donner une résistance supplémentaire à un mur.

Désormais, les jonctions serrées, également appelées jonctions d'occlusion, sont des structures protéiques qui scellent ensemble deux membranes plasmiques de cellules adjacentes.

En conséquence, ils empêchent l'eau, les petites protéines et les bactéries de passer entre deux cellules adjacentes.


Jonctions serrées

Jonctions serrées Définition
Jonctions serrées sont des zones où les membranes de deux cellules adjacentes se rejoignent pour former une barrière. Les membranes cellulaires sont reliées par des brins de protéines transmembranaires telles que les claudines et les occludines.

jonctions serrées Jonctions entre les membranes plasmiques des cellules adjacentes chez les animaux qui forment une barrière, empêchant les matériaux de passer entre les cellules.
tissus Groupes de cellules similaires organisées pour remplir une ou plusieurs fonctions spécifiques. Groupes de cellules remplissant une fonction dans un organisme multicellulaire.

Jonctions serrées
La jonction serrée (également appelée zonula occludens) est un site où les membranes de deux cellules se rapprochent très étroitement. En fait, les feuillets externes des membranes des cellules en contact semblent fusionnés.

sceller les membranes des cellules adjacentes ensemble très efficacement, les membranes ne sont pas réellement en contact étroit sur de larges zones. Au contraire, ils sont connectés le long de crêtes bien définies.

sont très importants dans le développement de l'embryon. In the blastula, these cadherin mediated cell interactions are essential to development of epithelium which are most important to paracellular transport, maintenance of cell polarity and the creation of a permeability seal to regulate blastocoel formation.

Part b shows two cell membranes joined together by a matrix of

. Part c shows two cells fused together by a desmosome. Cadherins extend out from each cell and join the two cells together. Intermediate filaments connect to cadherins on the inside of the cell.

The blood-testis barrier, maintained by the

between the Sertoli cells of the seminiferous tubules, prevents communication between the forming spermatozoa in the testis and the blood vessels (and immune cells circulating within them) within the interstitial space.

Illustrated in Figure 2 is a fluorescence digital image of an adherent culture of Madin-Darby canine kidney cells (MDCK line) stained with fluorescent probes targeting the nucleus (blue), nuclear pore complex proteins (red), and the

formed between epithelial cells (green) to demonstrate the .

between cells. Keratin is such a protein and because the keratins are unique to certain cell types, they are sometimes used to identify the origin of cancer in people in whom cancer has metastasized.

Animals have 3 main types of intercellular links:

, membranes of adjacent cells are fused, forming continuous belts around cells.
This prevents leakage of extracellular fluid.

Many vertebrates have double cones--two cones that are joined along their long axes by

, gap junctions or both. Nearly all classes of vertebrates have some variety of this form of receptor in their retinas. This feature is not found in mammals.

The structures responsible for the adhesion of epithelial cells are called cell junctions. The main cell junctions are interdigitations, desmosomes, zonula adherens (adherens junctions),

(zonula occludens) and gap junctions. 
Epithelial Tissue Review  - Image Diversity: cell junctions .

upon which cells can move about and be reorganized, making complex structures possible. In contrast, other multicellular organisms like plants and fungi have cells held in place by cell walls, so develop by progressive growth. Also, unique to animal cells are the following intercellular junctions:


A Laboratory Guide to the Tight Junction

A Laboratory Guide to the Tight Junction offers broad coverage of the unique methods required to investigate its characteristics. The methods are described in detail, including its biochemical and biophysical principles, step-by-step process, data analysis, troubleshooting, and optimization. The coverage includes various cell, tissue, and animal models.

Chapter 1 provides the foundations of cell biology of tight junction. Chapter 2 covers the Biochemical approaches for paracellular channels and is followed by chapter 3 providing the Biophysical approaches. Chapter 4 describes and discusses Histological approaches for tissue fixation and preparation. Chapter 5 discusses Light microscopy, while chapter 6 presents Electron microscopic approaches. Chapter 7 covers Transgenic manipulation in cell cultures, including DNA and siRNA, Mutagenesis, and viral infection. Chapter 8 covers transgenic manipulation in mice, including: Knockout, Knockin, siRNA knockdown, GFP/LacZ reporter, and overexpression. The final chapter discusses the future developments of new approaches for tight junction research.

Researchers and advanced students in bioscience working on topics of cell junction, ion channel and membrane protein will benefit from the described methods. Clinicians and pathologists interested in tissue barrier diseases will also benefit from the biochemical and biophysical characterization of tight junctions in organ systems, and their connection to human diseases.

A Laboratory Guide to the Tight Junction offers broad coverage of the unique methods required to investigate its characteristics. The methods are described in detail, including its biochemical and biophysical principles, step-by-step process, data analysis, troubleshooting, and optimization. The coverage includes various cell, tissue, and animal models.

Chapter 1 provides the foundations of cell biology of tight junction. Chapter 2 covers the Biochemical approaches for paracellular channels and is followed by chapter 3 providing the Biophysical approaches. Chapter 4 describes and discusses Histological approaches for tissue fixation and preparation. Chapter 5 discusses Light microscopy, while chapter 6 presents Electron microscopic approaches. Chapter 7 covers Transgenic manipulation in cell cultures, including DNA and siRNA, Mutagenesis, and viral infection. Chapter 8 covers transgenic manipulation in mice, including: Knockout, Knockin, siRNA knockdown, GFP/LacZ reporter, and overexpression. The final chapter discusses the future developments of new approaches for tight junction research.

Researchers and advanced students in bioscience working on topics of cell junction, ion channel and membrane protein will benefit from the described methods. Clinicians and pathologists interested in tissue barrier diseases will also benefit from the biochemical and biophysical characterization of tight junctions in organ systems, and their connection to human diseases.


Voir la vidéo: Перестройки генома. Гомологичная рекомбинация ДНК (Février 2023).