L’homéostasie au niveau cellulaire est essentielle au maintien de l’homéostasie dans l’organisme entier. Les cellules animales ont plusieurs façons de les aider à rester en équilibre.
Membrane cellulaire et bicouche phospholipidique
La membrane cellulaire fonctionne comme une frontière séparant l’environnement cellulaire interne de l’environnement externe. Il est sélectivement perméable, ce qui signifie qu’il laisse passer certains matériaux mais régule le passage d’autres matériaux.
La bicouche phospholipidique est une structure à deux couches qui constitue la membrane cellulaire qui entoure la cellule. Il comprend des molécules de phosphate et des molécules lipidiques avec les extrémités hydrophobes des molécules lipidiques tournées vers l’intérieur et les extrémités de phosphate hydrophiles tournées vers l’extérieur. Il a une épaisseur d’environ 7,5 nm. Outre les molécules de phospholipides, la membrane contient également des glucides, des glycoprotéines, des canaux protéiques, du cholestérol et des filaments qui constituent un cytosquelette et apportent un soutien.
Les deux mécanismes par lesquels les molécules sont transportées à travers la membrane cellulaire sont le transport actif et le transport passif. Le transport actif nécessite une dépense d’énergie tandis que le passif résulte du mouvement aléatoire des molécules. L’osmose et la diffusion sont deux types de transport passif. En osmose, l’eau passe des zones de concentration plus élevée à une concentration moindre jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint. C’est le processus le plus important par lequel l’eau entre et sort de la cellule. Les petites molécules traversent la membrane cellulaire par diffusion, en utilisant également un gradient de concentration.
L’image ci-dessus montre les détails de la bicouche phospholipidique de la membrane cellulaire.
Mécanismes de transport des ions
Il existe plusieurs mécanismes de transport des ions dans la membrane cellulaire qui fonctionnent pour maintenir des niveaux appropriés de solutés à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. L’un des plus importants est la pompe à ATPase sodium-potassium. Ce système utilise l’énergie stockée dans l’ATP pour pomper le potassium dans la cellule et le sodium hors de la cellule. Une autre pompe critique est la pompe à ATPase de calcium qui déplace le calcium hors de la cellule ou le pompe dans le réticulum endoplasmique. Ce transfert d’ions d’avant en arrière à travers la membrane crée un potentiel membranaire qui entraîne les courants ioniques. De plus, l’eau entre et sort de la cellule en fonction des différences de concentrations d’ions. De cette façon, le transport des ions aide à réguler à la fois le volume de la cellule et le potentiel membranaire.
L’image ci-dessus montre les composants d’une pompe sodium-potassium dans la bicouche phospholipidique de la membrane cellulaire.
Communication cellulaire
Il existe trois types de communication intercellulaire de base utilisés pour maintenir l’homéostasie. Le premier est lorsque le contact direct se produit entre les membranes de deux cellules et qu’elles se signalent l’une à l’autre. La seconde est lorsque les cellules utilisent des signaux chimiques à courte portée sur de courtes distances. Le troisième est les signaux à longue distance qui sont sécrétés dans la circulation sanguine et peuvent être transportés n’importe où dans le corps.
Les jonctions lacunaires sont des structures qui permettent aux cellules de communiquer entre elles dans un processus appelé reconnaissance de cellule à cellule. Le développement embryonnaire et la réponse immunitaire sont deux exemples d’utilisation de cette communication. La signalisation paracrine fait référence à la signalisation chimique qui modifie le comportement des cellules voisines. Un exemple de ceci est le neurotransmetteur acétylcholine qui transporte un message chimique d’une cellule nerveuse à une autre.
Les hormones sont la façon dont les cellules communiquent sur de plus longues distances, connue sous le nom de signalisation endocrinienne. Un exemple est la sécrétion d’insuline par le pancréas dans la circulation sanguine qui se déplace dans tout le corps pour signaler aux cellules de prendre du glucose. Une cellule peut également utiliser la signalisation chimique sur elle-même dans un processus appelé signalisation autocrine. Ce type de communication cellulaire est observé avec l’interleukine-1 de la cytokine dans les monocytes du système immunitaire. Un stimulus externe produit de l’interleukine-1 qui peut se lier aux récepteurs de la même cellule qui l’a produite.
L’image ci-dessus montre plusieurs types de signalisation chimique qui se produit entre les cellules.