La polarité cellulaire désigne l’asymétrie intrinsèque observée dans les cellules, que ce soit dans leur forme, leur structure ou l’organisation des composants cellulaires. La plupart des cellules épithéliales, des cellules en migration et des cellules en développement nécessitent une certaine forme de polarité cellulaire pour leur fonction. Ces cellules reçoivent des informations sur leur environnement par le biais de signaux biochimiques et mécaniques extracellulaires et traduisent ces informations en une polarité de la membrane plasmique, de ses protéines associées et de l’organisation du cytosquelette. Une fois établie, la polarité cellulaire est maintenue par la transcytose, au cours de laquelle des vésicules transportent les protéines membranaires mal localisées vers les régions correctes de la membrane plasmique. En outre, les jonctions serrées, qui agissent comme des « barrières » contre la diffusion transmembranaire, maintiennent l’asymétrie en place. Par conséquent, la mécanobiologie joue un rôle régulateur essentiel à la fois dans l’établissement et le maintien de la polarité cellulaire.
Les cellules épithéliales se polarisent le long de l’axe apical-basal. La membrane apicale fait face à la lumière et est riche en complexes protéiques PAR et Crumbs. La membrane basolatérale contient le complexe Scribble et fait face à la matrice extracellulaire.
Les cellules épithéliales établissent une polarité apicale-basale, qui résulte de la distribution différentielle des phospholipides, des complexes protéiques et des composants du cytosquelette entre les différents domaines de la membrane plasmique, reflétant leurs fonctions spécialisées. La membrane faisant face à la lumière ou à la surface libre est appelée membrane apicale, tandis que la membrane orientée à l’opposé de la lumière, en contact avec la matrice extracellulaire, est appelée membrane basale et que les côtés de la cellule en contact avec les cellules voisines forment la membrane latérale . La polarisation apico-basale des cellules épithéliales est connue pour être une condition préalable à leurs rôles biologiques fondamentaux. Ceux-ci comprennent la régulation du transport vectoriel des ions à travers les feuillets cellulaires pendant leur fonction de barrière ainsi que la garantie de la directionnalité pendant leurs fonctions de sécrétion et d’absorption .
La polarité développementale est observée selon trois axes ; antérieur-postérieur, dorsal-ventral et gauche-droite. Cette polarité peut être établie par des gradients de concentration de protéines sécrétées, ou par l’organisation asymétrique de composants cellulaires, comme le cytosquelette.
Dans d’autres cellules spécialisées, comme les cellules immunitaires et les neurones, la polarité cellulaire permet la transmission à courte et longue distance de divers signaux électriques et biochimiques. Par exemple, un neurone unipolaire typique a une forme et une structure très distinctes, avec une extrémité adaptée pour recevoir des signaux par le biais de dendrites très ramifiées. Ce signal est ensuite transmis par un axone, qui peut s’étendre sur toute la longueur du corps. À l’autre extrémité de la cellule se trouve le terminal de l’axone, où sont situées les synapses. Ces synapses peuvent libérer des neurotransmetteurs chimiques afin de propager le signal ou d’effectuer une action telle que la contraction musculaire.