Cytosquelette - Microtubules PDF

BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 Cytosquelette - Microtubules 1)​ Cytosquelette Réseau de filaments protéiques flexibles et dynamiques, à travers le cytoplasme, s’étendant jusqu’aux bords de la cellule...

BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 Cytosquelette - Microtubules 1)​ Cytosquelette Réseau de filaments protéiques flexibles et dynamiques, à travers le cytoplasme, s’étendant jusqu’aux bords de la cellule eucaryote. Rôle dans : -​ organisation du cytoplasme -​ forme des cellules et leur support -​ mouvements cellulaires 2)​ Les trois types de filaments du cytosquelette Filaments d’actine ou microfilaments : -​ monomère d’actine -​ 7nm -​ cortex cellulaire Microtubules : -​ dimères de tubulines -​ creux -​ 25 nm -​ centrosome Filaments intermédiaires : -​ 10nm -​ lamina Les 3 fibres sont interconnectées par des protéines accessoires. 3)​ Microtubules a.​ Structure et organisation Sont des tubes creux, de 25 nm de diamètre, de longueur variable selon les microtubules. Sont des structures dynamiques qui se forment et sont détruites en permanence. Les MT sont composés de 13 protofilaments, chaque protofilament est formé par polymérisation de doublets de tubulines α et β. b.​ Polymérisation des microtubules La polymérisation des dimères de tubuline α et β (chargées de GTP) commence à partir de l’anneau de tubuline γ du centrosome = phase de nucléation → Durant la polymérisation, la tubuline β d’un dimère se lie à la tubuline α du dimère suivant (chargée de GTP), après polymérisation la GTP de la tubuline β est hydrolysée en GDP. → Formation d’un fragment de MT par association latérale de 13 protofilaments. → Élongation du microtubule par polymérisation (ajout de dimères) à l’extrêmité (+) = phase d’élongation 1 BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 c.​ Polarité des microtubules Les MT sont des structures polarisées, avec un extrémité (+) à croissance rapide (dirigée vers la périphérie de la cellule) et une extrémité (-) à dépolymérisation rapide (associée au centrosome). En terme de stabilité, 2 types de MT : -​ MTs stables (MT des cils et flagelles) -​ MTs labiles, transitoires (MT du fuseau mitotique) d.​ Treadmilling C’est un aspect dynamique des MT qui correspond au déplacement des MT (comme un tapis roulant). Le treadmilling résulte de l’addition constante des dimères à l’extrémité (+) et de leur soustraction constante de l’extrémité (-). Quand le rythme de croissance à l’extrémité (+) est égal à celui de décroissance à l’extrémité (-), la longueur du MT reste inchangée. e.​ Instabilité dynamique des MT Les MT oscillent constamment entre des cycles de polymérisation et de dépolymérisation. Transition entre polymérisation et dépolymérisation = catastrophe Transition entre dépolymérisation et polymérisation = sauvetage Ce processus est connu par instabilité dynamique des MT et permet de moduler l’organisation spatiale des MT dans la cellule Le comportement des MT (polymérisation/dépolymérisation) influencé par : -​ la disponibilité des dimères de tubuline-GTP (concentration critique) -​ le taux d’hydrolyse des dimères de tubuline-GTP en tubuline-GDP Si [tubuline-GTP] > taux d’hydrolyse de GTP → polymérisation ​Si taux d’hydrolyse de GTP > [tubuline-GTP] → dépolymérisation L’addition de tubuline-GTP à l’extrémité (+) favorise l’addition d’autres dimères. Une coiffe de tubuline-GTP doit être maintenue à cette extrémité pour promouvoir la croissance​ L’extrémité (+) ayant tubuline-GDP est instable et est vouée à la dépolymérisation. 2 BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 f.​ Cibles de la chimiothérapie du cancer g.​ Centrosome Centre organisateur des microtubules (MTOC) chez les cellules animales, composé de 2 centrioles, disposés perpendiculairement, eux-mêmes composés de MT et entourés d’un matériel amorphe (matériel péricentriolaire). Le centriole : composé de 9 triplets de microtubules (A, B et C) périphérique, les microtubules B et C de chaque triplet partageant 3 protofilaments (structure 9T+0, comparable à celle des corpuscules basaux) Localisation dans différentes types cellulaires L'extrémité (-) des MT est toujours ancrée dans le MTOC L’extrémité (+) est dirigée vers la membrane plasmique ou les chromosomes durant la mitose 3 BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 h.​ MAP (Microtubule-Associated Proteins) Deux types : -​ MAP stabilisatrices -​ MAP déstabilisatrices Fonctions : -​ réguler la longueur des microtubules -​ relier les microtubules entre eux ou à d’autres structures (organites par ex.) -​ stabilité des microtubules -​ transport le long des microtubules (moteurs moléculaires) Exemple de MAP stabilisatrices des microtubules dans les neurones : MAP2 et Tau MAP stabilisatrices/déstabilisatrices et régulation de la croissance des microtubules Les MAP motrices (moteurs moléculaires) et transports cellulaires le long des microtubules : -​ kinésines, direction du mouvement : de l’extrémité (-) vers l'extrémité (+) du microtubule -​ dynéine, direction du mouvement : de l’extrémité (+) vers l'extrémité (-) du microtubule ○​ deux types : dynéine cytoplasmique et dynéine des cils/flagelles Sert au transport d’organites et des vésicules Exemple de modification rapides de granules pigmentaires chez les mélanocytes du certains poissons, responsables des modifications rapides de la coloration de la peau Transport des chromosomes durant la mitose Lors de l’anaphase, le transport des chromosomes vers les pôles est assurée par la dynéine et la dépolymérisation des microtubules au niveau de leur extrémité (+) 4 BIOLOGIE CELLULAIRE ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ CHAPITRE 8 4)​ Fonctions Cils et flagelles Cils et flagelles sont des projections de la membrane plasmique, supportées par les microtubules. Sont responsables des mouvements de plusieurs cellules eucaryotes (différents des flagelles des bactéries). Cils et flagelles ont 0,25 μm de diamètre. Les flagelles sont plus longs (200 μm) que les cils (10 μm), les cils étant plus nombreux. Fonction : -​ locomotion de la cellule -​ mouvements des particules autour de la cellule -​ importants dans les voies respiratoires pour déplacer les débris hors des poumons -​ essentiels à la fécondation car les cils tapissent les trompes de Fallope déplacent l’embryon vers l’utérus Battements ciliaire/mouvement de flagelle se déroule en 2 phases : -​ battement de poussée -​ battement de récupération Axonème -​ structure fondamentale des cils et flagelles -​ formé de microtubules disposés en 9 doublets périphériques et 2 microtubules centraux → structure 9D+2 -​ chaque doublet périphérique contient -​ 1 microtubule A : c’est un microtubule complet (13 protofilaments) -​ 1 microtubule B : microtubule incomplet (10 protofilaments), partageant 3 protofilaments avec le microtubule A Battement ciliaire/mouvement des flagelles Après hydrolyse d’ATP, les bras de dynéine se fixent sur le doublet voisin et y migrent. Comme les doublets sont interconnectés par les ponts de nexine et fixés à la base du cil/flagelle, ils se plient au lieu de coulisser. Ceci explique la phase “battement de poussée”. Après ce mouvement, les dynéines arrêtent de migrer et le cil reprend sa place initiale (battement de récupération). 5