La signalisation cellulaire est un terme général se référant aux processus nombreux et variés par lesquels les communications contrôlant les activités au niveau de la cellule sont générées, maintenues, utilisées et terminées. Une partie substantielle du génome d’un organisme code généralement pour des protéines impliquées dans les processus de signalisation, car la signalisation cellulaire est impliquée dans tout, du développement d’un organisme à la réponse à divers stimuli à l’intérieur et à l’extérieur de l’organisme. Pour illustrer l’importance d’une signalisation appropriée, des défauts dans une seule voie de signalisation peuvent, dans de nombreux organismes, causer des problèmes de développement qui conduisent à la mortalité infantile. La plupart des signaux se produisent entre les cellules d’un organisme individuel, mais ils peuvent parfois se produire entre des organismes d’espèces différentes.
La signalisation cellulaire peut se produire de différentes manières. Certaines se déroulent à l’intérieur d’une cellule individuelle sans tenir compte des cellules extérieures. La communication intercellulaire peut se produire par la signalisation juxtacrine, par laquelle deux cellules en contact direct échangent des signaux ; la signalisation paracrine, par laquelle les cellules communiquent sur des distances cellulaires relativement courtes ; et la signalisation endocrinienne, par laquelle des cellules relativement éloignées les unes des autres communiquent. Les cellules communiquent avec des cellules non adjacentes en libérant des éléments de signalisation dans l’environnement cellulaire voisin ou dans le sang. Les signaux libérés dans le sang sont appelés hormones et peuvent provoquer des changements importants dans les cellules distantes.
Il est nécessaire que la génération et la prolifération des signaux cellulaires soient étroitement régulées, de sorte que les voies de signalisation sont rarement aussi simples que “le signal cellulaire A provoque l’effet B”. De plus, de nombreux processus de signalisation se chevauchent de manière significative et de nombreux composants de signalisation différents peuvent être nécessaires pour générer un effet. Les processus de signalisation cellulaire sont, par conséquent, généralement organisés en « voies de signalisation » qui décrivent les nombreux composants de signalisation et de régulation différents qui existent entre le ou les signaux initiaux et l’effet ou les effets finaux. Les différences dans les voies de signalisation cellulaire peuvent affecter la vitesse, l’efficacité et la précision du signal. Ceci est important, car parfois un stimulus ou un signal doit être capable d’induire un effet puissant très rapidement alors que dans d’autres cas, il est plus important qu’un stimulus induise une réponse qui correspond à la force du signal.
Il existe plusieurs méthodes différentes par lesquelles les chercheurs étudient la signalisation cellulaire. Les méthodes traditionnelles sont généralement axées sur l’identification et la description de parties particulières d’une voie de signalisation cellulaire. Une méthode possible pour y parvenir consiste à empêcher l’expression d’un gène suspecté d’être impliqué dans une voie de signalisation et à en observer les effets. Une autre approche pour étudier les voies de signalisation cellulaire implique une approche biologique connue sous le nom de biologie des systèmes. En biologie des systèmes, les voies de signalisation larges et ramifiées sont analysées, leurs propriétés émergentes sont notées et les effets de petites altérations dans l’ensemble du système sont analysés.