Microtubules et leur Rôle Cellulaire

La polymérisation des microtubules est favorisée par la présence de tubuline-GTP, tandis que la dépolymérisation est favorisée par la présence de tubuline-GDP.

L'extrémité plus (+) des microtubules est le site principal de la croissance et de la dépolymérisation, car c'est là que l'addition et la perte de dimères de tubuline se produisent.

Une coiffe de tubuline-GTP à l'extrémité (+) des microtubules est essentielle pour la croissance du microtubule. Lorsque cette coiffe est perdue, le microtubule devient instable et se dépolymérise.

Les microtubules sont des cibles importantes pour les médicaments anticancéreux car leur désassemblage peut perturber la division cellulaire et ainsi empêcher la propagation du cancer.

Le sarcome de Kaposi, le cancer du sein, le cancer des testicules, le lymphome de Hodgkin et le cancer du pancréas sont quelques exemples de cancers traités par des médicaments qui ciblent les microtubules.

Le cytosquelette est un réseau dynamique de filaments protéiques présent dans le cytoplasme des cellules eucaryotes. Il s'étend jusqu'aux bords de la cellule et joue un rôle crucial dans l'organisation du cytoplasme, la forme cellulaire, le soutien et la locomotion cellulaire.

Il existe trois types principaux de filaments qui composent le cytosquelette : les microtubules, les microfilaments (filaments d'actine) et les filaments intermédiaires.

Les microtubules sont des tubes creux d'environ 25 nm de diamètre. Ils sont formés par la polymérisation de dimères de tubuline α et β, et sont des structures dynamiques qui se forment et se décomposent en permanence. Ils sont responsables du transport intracellulaire, de la séparation des chromosomes lors de la mitose, et de la formation des cils et flagelles.

Les microtubules ont des extrémités distinctes : une extrémité (+) à croissance rapide et une extrémité (-) à dépolymérisation rapide. L'extrémité (+) est généralement dirigée vers la périphérie de la cellule, tandis que l'extrémité (-) est généralement associée au centrosome.

Le 'treadmilling' décrit un aspect dynamique des microtubules où les dimères de tubuline sont constamment ajoutés à l'extrémité (+) et retirés à l'extrémité (-). Cela donne l'impression que le microtubule se déplace comme un tapis roulant.

L'instabilité dynamique des microtubules est un processus où ils oscillent entre des cycles de polymérisation et de dépolymérisation. Ces transitions sont déclenchées par des changements dans la concentration de tubuline, le taux d'hydrolyse du GTP et l'interaction avec les MAP.

Le centrosome est un organite qui sert de centre d'organisation pour les microtubules. Il contient des protéines spécialisées qui aident à nucléer la formation des microtubules et à les organiser dans la cellule.

Les MAP (Microtubule-Associated Proteins) sont des protéines qui se lient aux microtubules et influencent leur stabilité, leur organisation et leur fonction. Elles jouent un rôle dans le transport intracellulaire, la formation des fuseaux mitotiques et la stabilisation des structures microtubulaires.

Les microtubules jouent un rôle crucial dans la division cellulaire. Ils forment le fuseau mitotique qui sépare les chromosomes dupliqués vers les pôles de la cellule, assurant une distribution équitable du matériel génétique aux cellules filles.

Les microfilaments, ou filaments d'actine, sont des fibres protéiques fines et flexibles, d'environ 7 nm de diamètre. Ils sont composés de sous-unités de la protéine actine et sont responsables des mouvements cellulaires, de la contraction musculaire et de la formation du cortex cellulaire.

Les protéines associées aux microtubules (MAP) sont des protéines qui se lient et interagissent avec les microtubules, influençant leur stabilité, leur organisation et leurs fonctions. Elles sont essentielles à la dynamique et à la fonctionnalité des microtubules.

Les MAP motrices sont des protéines qui agissent comme des moteurs moléculaires et facilitent le transport intracellulaire le long des microtubules. Elles utilisent l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour se déplacer le long des microtubules.

La kinésine est une MAP motrice qui se déplace sur les microtubules dans la direction de l'extrémité (+). Cela signifie que la kinésine transporte généralement des organites et des vésicules vers la périphérie de la cellule.

La dynéine est une MAP motrice qui se déplace sur les microtubules dans la direction de l'extrémité (-). Cela signifie que la dynéine transporte généralement des organites et des vésicules vers le centre de la cellule.

La dynéine est impliquée dans le transport des chromosomes vers les pôles de la cellule pendant la mitose, un processus crucial pour la division cellulaire et la création de nouvelles cellules.

Les cils et les flagelles sont des projections de la membrane plasmique des cellules eucaryotes, soutenues par des microtubules. Ils sont responsables des mouvements cellulaires et permettent le déplacement des fluides et des particules autour de la cellule.

Les cils et les flagelles sont utilisés dans des processus biologiques essentiels comme le déplacement des spermatozoïdes, le mouvement des particules dans les voies respiratoires et le nettoyage du mucus dans le nez.

Les flagelles sont des appendices cellulaires longs et fins qui permettent à la cellule de se déplacer. Ils mesurent environ 200 µm de long et sont généralement présents en petit nombre. Les cils, en revanche, sont plus courts et plus nombreux. Ils mesurent environ 10 µm de long et servent à déplacer des particules autour de la cellule.

Le battement ciliaire et le mouvement des flagelles se déroulent en deux phases : une phase de poussée et une phase de récupération. La phase de poussée permet un déplacement vers l'avant, tandis que la phase de récupération ramène la structure à sa position initiale.

L'organisation des microtubules dans un cil ou un flagelle est complexe. Elle est constituée de neuf doublets périphériques de microtubules et d'une paire centrale (structure 9+2). Chaque doublet contient un microtubule complet (Microtubule A) et un microtubule incomplet (Microtubule B).

L'axonème est la structure fondamentale des cils et des flagelles. Il est composé de microtubules, de protéines associées (d'yéine, nexine, protéines radiales) et d'une membrane plasmique.

La dynéine est une protéine motrice qui utilise l'énergie de l'ATP pour déplacer les microtubules entre eux. Il existe deux types de dynéine : la dynéine externe, qui permet le glissement des doublets de microtubules, et la dynéine interne, qui permet le mouvement de la paire centrale de microtubules.

La nexine est une protéine qui relie les doublets de microtubules et permet de maintenir leur organisation. La protéine radiale permet de maintenir la paire centrale de microtubules. La gaine interne enveloppe la paire centrale de microtubules.

Les cils et les flagelles sont des structures étonnamment complexes qui jouent un rôle fondamental dans le fonctionnement de nombreux organismes. Leur étude nous permet de mieux comprendre les mécanismes cellulaires de la motilité et du transport.

Le centrosome est le centre organisateur des microtubules (MTOC) dans les cellules animales. Il est composé de deux centrioles disposés perpendiculairement, eux-mêmes constitués de microtubules (MT) et entourés d'un matériel amorphe appelé matériel péricentriolaire.

Chaque centriole est composé de neuf triplets de microtubules disposés en cercle (structure 9T+0). Chaque triplet est constitué de trois microtubules, désignés A, B et C. Les microtubules B et C de chaque triplet partagent trois protofilaments, donnant à l'ensemble une structure unique.

Le centrosome se retrouve dans différentes régions de la cellule, selon son état et son rôle. En interphase, il se trouve généralement près du noyau. En division cellulaire, il se déplace aux pôles du fuseau mitotique. Dans les cellules ciliées, il est associé aux corpuscules basaux, à la base des cils et flagelles. Dans les cellules nerveuses, il est présent au niveau de l'axone.

Les microtubules (MT) sont des structures cylindriques composées de protéines tubuline. Ils sont polarisés, avec une extrémité (-) fixée au centre organisateur des microtubules (MTOC), et une extrémité (+) qui s'étend vers la membrane plasmique ou les chromosomes pendant la mitose.

Exemples de MAP stabilisatrices des microtubules dans les neurones: MAP2 et Tau. Elles contribuent à la formation de faisceaux de microtubules, importants pour le transport axonal dans les neurones. Les faisceaux larges sont associés à MAP2, tandis que les faisceaux étroits sont associés à Tau.

Les MAP stabilisatrices et déstabilisatrices jouent un rôle essentiel dans la régulation de la croissance des microtubules. Elles contrôlent la dynamique de l'assemblage et de la désassemblage des microtubules, ce qui est crucial pour diverses fonctions cellulaires.

EB1 est une MAP très conservée, elle reconnaît les microtubules en croissance et interagit avec d'autres protéines pour exploiter la force des microtubules. Cette interaction permet de déplacer le fuseau mitotique, les chromosomes ou les organites.