La production des premiers messagers
Toutes les cellules sont engagées dans la production d'un messager ou d'un autre. Elles sont parfois très spécialisées et regroupées en glandes (sécrétion endocrine). Le plus souvent, la cellule sécrète ses messagers qui agissent dans l'environnement proche (sécrétion paracrine). La sélectivité de l'action du premier messager est à la fois due à sa concentration (gradient), à l'orientation de ce gradient et à la présence de son récepteur sur ou dans la cellule (cible). Certaines cellules peuvent entièrement ignorer la présence d'une forte concentration d'un messager, si l'expression du récepteur de ce messager leur fait défaut. Le système nerveux ajoute à ce schéma général un critère de précision; en effet, ses sites de communication par l'intermédiaire de neurotransmetteurs, sont localisés aux synapses entre les neurones ou entre un neurone et un élément effecteur (jonctions neuro-musculaire et neuro-glandulaire), mode de transmission qualifié de « synaptique ». Enfin, la communication est qualifiée juxtacrine si les messagers sont liées à la membrane ou sont des composants de la matrice extracellulaire (voir figure 2).
La plupart des premiers messagers sont des molécules hydrosolubles et ne traversent pas la membrane plasmique. Leurs récepteurs se trouvent donc à la surface de la cellule. Cependant, certaines hormones lipophiles capables de traverser la membrane, telles que stéroïdes, rétinoïdes et hormones thyroïdiennes, ont des récepteurs intracellulaires (cytoplasmique ou nucléaire), que l'on qualifie de « récepteurs nucléaires » (voir figure 3). Le gaz monoxyde d'azote (NO), messager récemment identifié, traverse également la membrane et se fixe à une enzyme intracellulaire (causant ainsi, par exemple, la relaxation des muscles lisses des vaisseaux (vasodilatation)).
Dans cette ressource nous verrons, par des généralités et quelques exemples très précis, comment les premiers messagers agissent sur leur cellule cible.
Remarque : Quelques chiffres pour illustrer la dimension de la question :
Les récepteurs sont, semble-t-il, nombreux et de nature protéique. En effet, l'introduction des termes « receptor Homo sapiens » dans la banque de données « Gene » de l'Institut National d'Information Biotechnologique (NBCI) donne la réponse de 4801 gènes susceptibles de coder des récepteurs (identifiés par des motifs de leur séquence). La même opération dans la banque « Uniprot » donne une réponse de 3,690 protéines exprimées dans la cellule et clairement identifiées comme récepteurs ou composants d'un complexe récepteur. Un grand nombre de récepteurs de notre génome reste donc encore à caractériser quant à leur expression et leur fonction.
NB Le séquençage du génome humain a démontré (à ce jour) l'existence d'environ 20 500 gènes.
Les premiers messagers semblent également nombreux mais ne sont pas toujours de nature protéique. Ils peuvent avoir plusieurs récepteurs différents, si bien que les récepteurs sont beaucoup plus nombreux que les premiers messagers. Un bon exemple est fourni par l'amine biogène sérotonine (5-HT) pour laquelle on a identifié à ce jour 13 récepteurs. On reconnaît environ 200 protéines qualifiées de facteurs de croissance, une centaine de molécules possédant le statut de neurotransmetteur (ou neuromodulateur), quelques dizaines d'hormones et quelques dizaines de cytokines.