Biocell Guiraud - Chap 1 Flashcards
Cytosquelette
- Réseau interne très dense de filaments et tubes protéiques qui constituent une structure dynamique et une charpente cellulaire
- Il assure à la ç : sa forme, sa force, son dynamisme
3 types de filaments
- µT
- µF d’actine
- FI
Diamètre des µT
24 nm
Diamètre des µF d’actine
5 à 8 nm
Diamètre des FI
8 à 10-12 nm
3 états des constituants du cytosquelette
- Monomères libres
- Polymères instables
- Polymères stables
Répartition des constituants du cytosquelette
- Sous la MP au niveau du cortex cellulaire (µF d’actine)
- Dans le cytosol (µT)
- Dans le nucléoplasme (FI)
Microtubules µT
- Polymères cylindriques creux et rigides
- Sous-unité = tubuline (prot globulaire) sous forme d’hétérodimères = tubuline ⍺ + tubuline 𝛃
- Structures hautement dynamiques et polarisées
- Organisateurs du cytosquelette et donc du positionnement des organites dans la ç
Microtubules µT & GTP
Tubulines ⍺ et 𝛃 sont capables de lier le GTP :
- Tubuline ⍺ : GTP non échangeable
- Tubuline 𝛃 : GTP échangeable = activité GTPasique
Dépolarisation et repolarisation continuelles (v variable) dues à l’hydrolyse du GTP
Microtubules µT & protofilaments
1 µT = 13 protofilaments
Microtubules µT & polarité
Chaque µT est polarisé :
- Une extrémité + vers le cortex en croissance
- Une extrémité - enchâssé dans le centrosome
µT en croissance
- Dimères de tubulines (avec GTP lié) viennent s’associer du côté +
- Addition + rapide que hydrolyse GTP
µT en décroissance
- Tubuline + GDP instables se détachent de la paroi du µT
- Tubuline + GDP libérés dans cytosol
Microtubules µT & centres organisateurs (MTOC)
= À partir d'où les µT grandissent Peuvent être : - Centrosome si ç en interphase - Pôle du fuseau mitotique si ç en division - Corpuscule basal si ç ciliées
Centrosome
= 2 centrioles ⊥ + matériel péricentriolaire
- Maintien nucléation des µT par extrémité - grâce à la tubuline 𝛾 (retrouvée uniquement au niveau du centre organisateur)
Corpuscule basal
- Même structure que le centriole
- Structure d’ancrage pour cils et flagelles
Formation d’un centriole
1) Mise en place de matériels protéiques constituants le “dispositif en rayon de roue”
2) + µT A
3) + µT B
4) + µT C + ponts interlobulaires de nature protéique qui relient les triplets entre eux
5) Disparition partielle du dispositif en rayon de roue pour laisser place à la structure finale
Chez qui sont présents les centrioles ?
- Présents chez tous les phylums du règne animal, chez les végétaux inférieurs et chez les flagellés primitifs (Euglènes et Chlamydomonas)
- Absents chez les végétaux supérieurs, le matériel centrosomique sert de centre organisateur de µT
Organisation des µT à l’interphase
- À partir centrosome, élongation des µT vers périphérie de la ç
- Extrémité - associée au centrosome ce qui limite instabilité
- Extrémité + en croissance, en instabilité dynamique, en phase d’élongation jusqu’à atteindre protéines de coiffage en périphérie de la ç
- Rencontres avec prot de coiffage se font par hasard au niveau du cortex
- Stabilisation se produit et conduit à la réorganisation des µT et donne à la ç une forme polarisée
2 types de ç dans l’organisation des µT
- Ç en réorganisation interne
- Ç intégrées dans un tissu édifié avec structures relativement permanentes (ç nerveuses)
Possibilité de maturation des µT
1) Modifications post-traductionnelles des molécules de tubulines = mécanisme réversible
2) Interactions des µT avec des protéines associées (MAP stabilisatrices et motrices ; µF et FI)
Modifications post-traductionnelles des molécules de tubulines
- Acétylation de lysine de la sous-unité ⍺ → catalyseur = tubuline acétyl-transférase
- Élimination de tyrosine en C-ter de la sous-unité ⍺ → catalyseur = enzyme de détyronisation
MAP stabilisatrices
- MAP 1, 2, 3 et Tau spécifiques des ç nerveuses
- MAP 4 ubiquitaires
MAP & maladie d’Alzheimer
- Tau hyperphosphorylée n’exerce plus son rôle de polymérisation et de stabilisation desµT neuronaux
Csq : - Perturbation du réseau microtubulaire
- Atteinte du transport axonal → dégénérescence du neurone
MAP motrices
- Moteurs cytoplasmiques ou microtubulaires
- Famille des kinésines et des dynéines
- Consomment de l’ATP
- Hétéropolymères avec domaine de liaison aux µT
Kinésines glissent sur µT dans le sens :
- vers +
Dynéines glissent sur µT dans le sens :
+ vers -
3 parties de la kinésine
1) Tête : parties globulaires des 2 chaines lourdes : elle est génératrice de force et s’associe aux µT
2) Tige : 2 chaines lourdes enroulées (charnière flexible)
3) Queue : Extrémité des chaines lourdes associées à des chaines légères : elle interagit avec l’élément à transporter
3 parties de la dynéine
1) Tête : parties globulaires des 2 chaines lourdes : elle est génératrice de force et s’associe aux µT
2) Tige : 2 chaines lourdes non enroulées (partie linéaire)
3) Queue : Extrémité des chaines lourdes associées à des chaines légères (et intermédiaires) : elle interagit avec l’élément à transporter
Transport axonal de neuromédiateur contenu dans des vésicules venant de Golgi
- Permet échange rapide entre le corps neuronal et la terminaison synaptique
- 2 types de transport : sur la zone axonale (kinésine) et sur la région synaptique (myosine)
Rôle des µT
- Mouvements intraçlaires des organites et vésicules : grâce aux protéines motrices kinésine et dynéine
- Séparation des chromosomes lors de la division çlaire : fuseau mitotique
- Déplacements :
- des ç par rapport au milieu (ex : flagelles des spz)
- du milieu par rapport aux ç (ex : cils mobiles des voies respiratoires
Cils et flagelles
- Éléments de différenciation apicale des ç ciliées
- 2 versions d’une même structure qui se distinguent surtout par leur type de mouvement et leur longueur
- Parcourus par des µT
Axonème des cils et flagelles
Arrangement 9+2 :
- 2 µT centraux reliés (13 protofilaments) + entourés d’une gaine protéique
- 9 doublets de µT périphériques / externes : µTA complet (13 protofilaments) et µTB incomplet (10 protofilaments)
Rôle des têtes / bras radiaires
Relient gaine centrale et µTA
Rôle des bras de dynéines
Pointent d’un µTA vers un µTB du doublet externe suivant
Rôle des ponts de nexine
- Relient les doublets
- Correspondent à une catégorie de MAP qui freine les glissements l’un par rapport à l’autre de doublets de µT voisins
Mise en mvt des cils / flagelles
- Se fait grâce à l’hydrolyse de l’ATP (dynéine)
- Mvt créé par le glissement des doublets les uns par rapport aux autres, rendu possible par la rupture et la reformation des liaisons entre doublets voisins
- Déplacement de l’extrémité + d’un µT vers l’extrémité - du µT voisin
Colchicine
- Poison des µT
- Se fixe sur la tubuline avec déplacement du GDP : polymérisation devient impossible
- Provoque arrêt de la mitose chez ç animales et création de ç polyploïdes chez ç végétales
Alcaloïdes de la pervenche de Madagascar (vincristine, vinblastine)
- Poison des µT
- Diminuent le nb de molécules de tubulines, entrainant une dépolymérisation des µT
- Utilisés dans les traitements anticancéreux
Podophylline
- A une action similaire à vincristine et vinblastine
- Utilisée dans le trt de tumeurs bénignes de la peau
Arsenic, sels de métaux lourds
- Poison des µT
- Se fixent sur les groupements -SH de la tubuline libre et empêchent leur polymérisation
- Classiquement utilisés dans expériences cellulaires mais ø en thérapie
µF d’actine
- Caractéristiques des ç eucaryotes
- Filaments hélicoïdal à 2 brins = actine F
- Sous-unité = protéine globulaire actine G
Actine
- Prot cytoplasmique la + abondante d’une ç (représente 5 à 20% des protéines d’une ç)
- Possède des sites de liaisons pour l’ATP/ADP, l’actine et des protéines associées
- Peut s’associer à ≠ types de prots et former des structures complexes comme les myofilaments ou les plasmafilaments
µF d’actine & polarité
Structure polarisée :
- Pôle + vers le cortex en croissance
- Pôle - enchasssé vers le centre
Formation d’un filament d’actine = actine F
- Nucléation : actine G associée à de l’ATP
- Élongation / polymérisation filament d’actine
- Échange ATP/ADP entraine dépolymérisation
Pourcentage actine F et G dans les ç
On trouve 50% d’actine G et 50% d’actine F : on a un équilibre dynamique entre ces 2 formes
Protéines associées à l’actine
- Protéines de coiffage, d’ancrages
- Protéines de fragmentation
- Protéines motrices
- Protéines de contraction musculaire
- FI et µT
Structures à base de µF
- µ-villosités
- Faisceaux contractiles (fibres de stress)
- Filopodes
- Lamellipodes
- Anneaux contractiles
Fonctions / Rôle des µF
- Mvt intraçlaires des organites et vésicules grâce aux prot motrices (myosine)
- Séparation des cytoplasmes des 2 ç filles lors de la division çlaire (cytodiérèse) : anneau contractile
- Migration çlaire : filopodes et lamellipodes
- Armature des µ-villosités
- Organisation de points de contact focaux : µF reliés à la MEC par ⍺-actinine, vinculine, paxiline, taline qui vont permettre un contact avec une intégrine
Protéines liant l’actine et ayant un rôle imp dans la contraction musculaire
- Myosine 2
- Tropomyosine
- Troponine
Myosine 2
- Protéine globulaire et fibreuse
- Filaments épais du sarcomère
- 2 chaines lourdes identiques
- 2 paires de chaines légères
- ATPases activées par l’actine
Myosine 1
- 1 chaine lourde
- Avec une tête globulaire et une queue ⍺-hélicoïdale en forme de tige
Tropomyosine
- Prot fibrillaire se fixant sur la double hélice du µF
- 2 chaines identiques de structure ⍺-hélicoïdale
Troponine
3 sous-unités : I, T et C
Sous-unité I de la troponine
Une fois fixée sur l’actine, inhibe liaison actine-myosine
Sous-unité T de la troponine
Liée à la tropomyosine
Sous-unité C de la troponine
- Relie I et T
- Fixe le Ca2+
Interaction entre la myosine 2, la tropomyosine, la troponine et l’actine
1) Arrivée calcium sur sous-unité C de la troponine
2) Déplacement troponine
3) Déplacement tropomyosine
4) Démasquage du site d’interaction actine/myosine
Muscle squelettique
Faisceau de fibres musculaires
Fibres du muscle squelettique
- Ç de grande taille : diamètre = 50 µm
- Syncytiums = grand nb de noyaux
- Contiennent des myofibrilles
Myofibrilles
- Chaine de modules contractiles ou sarcomères
- Diamètre de 1 à 2 µm
- Même longueur que la fibre
- Constitués d’une alternance de bandes claires (I) et de bandes sombres (A)
- Constitués de 2 types de filaments :
- gros filaments de myosine (diamètre 15 nm)
- filaments minces d’actine (diamètre 7 nm)
Bande H
Milieu des bandes A qui est + claire
Strie Z ou disque Z
Ligne sombre qui partage la bande I
Sarcomère
- Sous-unité contractile
- Portion comprise entre 2 disques Z
- Responsable de l’aspect strié des myofibrilles
- Capables de se contracter et de se relaxer grâce à des interactions entre myosine et actine
Titine et nébuline
- 2 autres protéines importantes lors de la contraction musculaire
- Titine extensible et nébuline inextensible vont limiter et contrôler l’extension
Mécanisme de contraction musculaire
- Énergie fournie par hydrolyse de l’ATP
- Déplacement du filament par la tête de myosine est la conséquence du couplage entre 2 cycles : mécanique et chimique
Cycle mécanique
Attachement / mvt / détachement de la tête de myosine qui interagit avec l’actine
Cycle chimique
Liaison ATP-myosine, puis l’hydrolyse de l’ATP avec libération d’ADP et d’un Pi (phosphate inorganique)
Taxol
- Poison des µT
- Stabilisateur
- Empêche la dépolymérisation
Cytochalasine
- Poison des µF
- Empêche la polymérisation
Phalloïdine
- Poison des µF
- Stabilisateur
- Empêche la dépolymérisation
Filaments intermédiaires (FI)
- Filaments ubiquitaires
- Spécifiques des ç animales
- Aussi bien dans cytoplasme que nucléoplasme
- In vivo : organisés en un réseau supramoléculaire complexe qui s’étend de la surface du noyau à la membrane cytoplasmique
Interactions FI
- IFAPs : plakoglobine, demoplakine, plectine, ankyrine, filaggrine
- µF et µT
Organisation des FI
- Répartition spatiale des FI identique à celle des µT
- 60taine de gènes ≠ chez l’Homme
- Les sous-unités les constituants sont réparties en 6 classes → grande diversité chimique (contrairement aux µT et µF)
- Organisation proche d’un FI à un autre
- Structure assez stable, ø de nucléation pour l’élongation
Unité de base des FI
Tétramère sans polarité
Sous-unités des FI : classe I
Kératines acides → Épithélium
Sous-unités des FI : classe II
Kératines neutres / basiques → Épithélium
Sous-unités des FI : classe III
- Desmine → muscles
- GFAP → Astrocytes
- Vimentine → ≠ précurseurs embryonnaires, ç mésenchymateuses, quasi ubiquitaire in vitro
- Périphérine → Neurones
Sous-unités des FI : classe IV
- Neurofilaments : NFI, m, h → Neurones
- Internexine → Neurones
Sous-unités des FI : classe V
Lamines → Noyau / ubiquitaire
Sous-unités des FI : classe VI
Nestine → ç souches neuroépithéliales
Autres sous-unités des FI
Filensine, phakinine → cristallin
Organisation proche d’un FI à un autre
- Domaines polypeptidiques disposés de façon semblable → formation de filaments
- Domaine ⍺-hélicoïdal central = séquence homolgue de 360 AA
- Domaines globulaires à la taille et séquence variable
Formation d’un filament (FI)
Monomères → Hétérodimères → Tétramères (unité de base =2 dimères côté à côte) → Protofilaments (→ Protofibrilles) → FI
Rôles des FI
- Support / stabilité mécanique
- Cytoarchitecture (ç nerveuses)
- Migration / mouvement
- Modulation des signaux intraçlaires
Pathologie associée aux FI
Épidermolyse bulleuse avec une mutation de FI (cytokératine) et l’apparition de bulles lors de frottements cutanés
