Cytosquelette Flashcards
Comment appelle-t-on le squelette situé à l’intérieur des cellules humaines?
L’endosquelette formé par des filaments protéiques (= 3 squelettes qui coexistent dans la cellule)
Quels sont les 3 squelettes de l’endosquelette des cellules humaines?
- Microtubule (cytosquelette de tubuline)
- Cytosquelette actine
- Filaments intermédiaires
Structure du microtubule (cytosquelette) (6)
Quelle taille?
- Constitué de Tubuline
-
Protofilament = molécules de tubulines associées
(ss-unit. β se lie à la ss-unit α d’une autre tubuline…) - Protofilament est orienté (convention):
-> Extrémité -: ss-unit α en bas
-> Extrémité +: ss-unit β en haut - Microtubule = 13 protofilaments associés latéralement et parallèlement
= Tubes creux (intérieur vide) entouré de matériel protéique - Microtubule est orienté:
-> Extrémité -: gamma tubuline (STABLE/bloqué au niveau des centrosomes)
-> Extrémité +: vers la périphérie de la cellule (lieu de dépol/polymérisation des microtubules) -
~ 20 nm
Uniquement visualisables au microscope électronique
Structure d’une molécule de tubuline:
2 sous-unités (= 2 prot différentes codées par 2 gènes différents):
=> Liées de façon non-covalente
- Tubuline α
- Tubuline β
=> 2 sous-unités s’associent directement après leur synthèse et ne se dissocient pas
Unité fonctionnelle de la Tubuline = d’hétérodimère α-β
Différence entre prot homodimière et hétérodimère
- Homodimière = sous unités sont identiques
- Hétérodimère = sous unités sont différentes
Protéine formée de plusieurs protéines (=sous-unités)
Qu’est-ce qu’un centrosome? (rôle + strcuture)
- Démarre la polymérisation des microtubules
- Situé au centre de la cellule
- Milieu du centrosome: Paire de centrioles (= microtubules courts)
-> Orientés à 90°
-> Rôle d’organisation du centrosome -
Sites de nucléation
-> Formé de Gamma-tubuline (très stable)
= Extrémité moins du microtubule
-> Amorphe
-> Anneau de tubuline servant de base pour allonger un microtubule (polymérisation)
Comment contrôler la polymérisation/dépolymérisation des microtubules?
Besoin de centre organisateurs: Centrosome
=> Fabrication de microtubules au niveau du centrosome
=> Pol/Dépol à L’EXTRÉMITÉ + DES MICROTUBULES
(Possible de faire cette expérience dans tube à essai sans centrosome puis avec et comparer)
Qu’est-ce qui détermine si un microtubule s’allonge ou raccourcit? (Vitesses de pol/dépol + concentration critique)
-
Vitesse de polymérisation
— Déterminée par la concentration de tubuline disponible/libre
— VARIABLE: Diminue quand concentration de tubuline diminue (microtubule s’allonge) -
Vitesse de dépolymérisation
—Déterminée par les contraintes structurelles du microtubule
— Ne varie pas quand concentration de tubuline change
— Taux pour permettre le détachement des molécules de tubuline
=> Concentration critique de tubuline libre: Vpol = Vdépol
GLOBALEMENT: Il y a autant de tubuline qui se polymérisent que de tubuline qui se dépolymérisent
INDIVIDUELLEMENT: instabilité dynamique des microtubules
- Qu’est-ce que l’instabilité dynamique des microtubules?
- Comment est-ce possible?
- Deux microtubules côte à côte: l’un raccourcit l’autre s’allonge alors que concentration de tubuline libre est identique (ne sont pas à l’équilibre)
- INTERACTION NON COVALENTES:
-> Tubuline libre: + GTP (altère sa conformation) = STABLE
-> Tubuline polymérisée + GTP = STABLE
-> Tubuline polymérisée + GDP = INSTABLE
=> Équilibre dynamique
-> Permet l’adaptation à la forme de la cellule - PROTÉINES ASSOCIÉES
Que se passe-t-il lorsque les microtubules sont en croissance rapide? (3 étapes)
=> ÉQUILIBRE DYNAMIQUE (ajout de plus de tubuline qu’on en retire)
-
Extréminté +: Ajout d’une coiffe GTP-Tubuline STABLE
-> Pol rapide/Dépol lente
=> Microtubule s’allonge - GTP-Tubuline déjà incule dans le microtubule devient GDP-Tubuline (au bout d’un moment)
- Ajout de GTP-Tubuline à l’extrémité continue = coiffe reste stable (croissance continue)
Que se passe-t-il lorsque les microtubules sont en décroissance?
- Vitesse de dépolymérisation plus rapide (Vpol reste identique)
- Pas de coiffe GTP-Tubuline
-
Extrémité +: GDP-Tubuline INSTABLE
-> Raccourcissement permanent
-> Pas d’ajout suffisant de GTP-Tubuline pour reformer les coiffes
= STABLE/équilibre dynamique
Quels éléments permettent de faire varier la stabilité des microtubules? (2)
- Effet d’instabilité dynamique des microtubules
- Protéines associées aux microtubules
Effet des protéines associées à la tubuline (stabilité des microtubules)
2 exs
-
Limite la polymérisation : liaison/Capture de la tubuline libre
-> Vitesse dépolymérisation augmente (microtubule dépolymérisent) -
Limite la dépolymérisation: liaison stabilise les microtubules
-> Vitesse de dépolymérisation diminue (Vpol augmente, microtubules polymérisent)
=> RÉGULATION/MODULATION CONTRÔLÉE DE L’ALLONGEMENT/RACOURCISSEMENT DES MICROTUBULES (contrôle dans le temps/espace des microtubules)
Exs:
- Stahmine (inhibition de la polymérisation)
- MAPs (inhibition de la dépolymérisation)
Rôle de la protéine associée (au microtubule) Stathmine:
Régulation?
- Liaison à la tubuline libre
-
Inhibition de la polymérisation
—> désassemblage des microtubules
-> Stathmine phosphorylée incapable de se lier à la tubuline = RÉGULATION CONTRÔLÉE (dans l’organisme)
Rôle de la protéine MAPs (Microtubule Associated Protein):
- Liaison aux microtubules
-
Inhibition de la dépolymérisation
—> stabilisation des microtubules
Quel est le destin d’une cellule dont le cytosquelette tubuline est absent ou très endommagé?
Elle meurt
Cytosquelette tubuline est d’une importance cruciale pour sa survie
(Toxines produites par pathogènes peuvent cibler le cytosquelette des cellules)
Ex: colchicine (“drogue)”
Effet de la colchicine (drogue) sur les microtubules du cytosquelette:
- Liaison à la tubuline libre
-
Inhibition de la polymérisation
—> Désassemblage des microtubules
(Colchiques d’automne = fleur)
Effet du Taxol (drogue) sur les microtubules du cytosquelette:
- Liaison aux microtubules
-
Inhibition de la dépolymérisation
—> stabilisation des microtubules
(If du pacifique)
Fonction des microtubules? (4)
- Transport intracellulaire d’organelles/vésicules (Kinésine/dynéine)
- Orientation de la cellule: centre-périphérie (grâce aux extrémités + et -)
- Mouvement des Kinocils/flagelles dans les cellules spécialisées
- Cycle cellulaire
Caractéristiques des protéines (famille) motrices Kinésines: (3)
- Protéines motrice associée aux microtubules
- Déplacement vers l’extrémité +
-
Transport de matériel vers la périphérie
(À un moment, matériel lâché et retourne en chercher d’autre…)
Ex: Kinésine voyage le long de l’axone des neurones sur les microtubules
Caractéristiques des protéines (famille) motrices Dynéine: (3)
- Protéines motrices associée aux microtubules
- Déplacement vers l’extrémité -
- Transport de matériel vers le centre de la cellule
(À un moment, matériel lâché et retourne en chercher d’autre…)
Quel matériel peut être déplacé le long des microtubules par les Kinésines/Dynéines?
- Vésicules
-
Organelles
-> RE associé avec Kinésine pour aller vers la périphérie de la cellule (étendu en permanence)
-> Golgi associé à Dynéine pour aller vers le centre de la cellule (ne diffuse pas dans la cellule, reste proche des noyaux)
Dans quelles cellules se situent les Kinocils? (+ donner leur structure particulière)
Dans les cellules spécialisées en particulier celles formant l’épithélium des voies respiratoires
Structure:
- Formation de nombreux centres organisateurs de microtubules (centrosome) au sommet de la cellule
- Faisceaux de microtubules s’étendent à partir de chacun des ces centrosomes
- Extrémités moins: au niveau des Corpuscules basaux
-
Extrémités plus: bloquées à la périphérie (Kinociles) par des protéines liées aux microtubules
=> Microtubules toujours STABLES (ne se rallongent/raccourcissent pas) - Kinocils sont de grande taille contiennent des microtubules avec prot motrices associées
-
Protéines motrices font coulisser les microtubules les uns par rapport aux autres
= Mouvement des kinocils à la surface de l’épithélium
-> Permet de lutter contre les infection en éliminant les agents pathogènes des poumons
En quoi consiste le syndrome de Kartagener?
- Mutation altérant les protéines ciliaires associées aux microtubules
-> Mucus ramené vers le haut des voies respiratoires - Battement des cils défectueux
- Infections respiratoires chroniques et récurrentes
-
Infertilité
-> Même structure que les cils épithéliaux sont présentes dans les flagelles des spermatozoïdes
Dans quelles cellules se situent les flagelles?
Spermatozoïdes
Structure d’un filament d’actine: (2)
-
= 2 brins d’actine enroulés parallèles
-> Brin d’actine : ensemble de plusieurs molécules d’actine - Convention : Extrémités plus et moins
Caractéristiques de la polymérisation/Dépol des filaments d’actine (3)
- Polymérisation spontanée dans cellule
-> Pas d’organisateur - Polymérisation aux 2 extrémités
-
Instabilité dynamique
-> Actine libre = ATP-Actine
-> Actine ATP-polymérisée = STABLE
-> Actine ADP-polymérisée = INSTABLE
=> Coiffe d’actine-ATP stabilise les filaments en croissance
=> Mécanisme identique à celui des microtubules mais avec de l’ATP (pas GTP) et aux 2 extrémités cette fois
Rôles des protéines associées aux filaments d’actine (2 types: 4 fonctions)
- Protéines associées à l’actine libre (thymosine)
— Limitent la polymérisation - Protéines associées (≠motrice) aux filaments d’actine
— Sites de nucléation membranaires (dirige la polymérisation)
— Stabilisation
— Organisation des filaments (formation de structures de formes/tailles variables dans la cellule)
Effet de la Phalloïdine (drogue) sur les filaments d’actine du cytosquelette:
- Liaison aux filaments
- Inhibition de la dépolymérisation
—> Stabilisation des filaments
(Champignon Amanite phalloïde)
Effet de la Latrunculine (drogue) sur les filaments d’actine du cytosquelette:
- Liaison à l’actine libre
- Inhibition de la polymérisation
—> Désassemblage des filaments
(Éponge en mer mortelle pour les poisson)
Forme sous laquelle l’actine est largement présente dans l’organisme (+ fonction)
-
Actine corticale
-> Forme le cortex de la cellule (surface sous la membrane) - Donne à la cellule sa forme
Rôle de l’actine corticale (2)
= CYTOSQUELETTE PRÉDYNAMMIQUE
-
Donne sa forme à la cellule (cellules dont la forme ne varie pas)
-> Polymérisation stable des filaments d’actine -
CONTRÔLE/Déformation de la forme de certaines types de cellule
-> Microvillosités à la surface de cellules spécialisés
Structure et fonction des microvillosités dans certaines cellules spécialisées:
- Association de filaments d’actine à la surface de cellules spécialisées
- Extrémités +: vers l’extérieur
- Extrémités -: vers le corps cellulaire
- Structure STABLE et immobile
- Augmentation de la surface d’échange: extension des filaments d’actine entraîne la membrane avec eux (qui s’agrandit)
Ex: cellules de l’intestin
2 résultats du contrôle de la forme cellulaire exercé par réseau corticale des filaments d’actine
-
Augmentation de la surface d’échange: extension des filaments d’actine entraîne la membrane avec eux (qui s’agrandit)
-> Microvillosités - Permet la MOTILITÉ cellulaire: cellule capable de se déplacer en rampant en permanence
-> Ex: cellules neutrophyle (phagocytose)
Différence entre endocytose et phagocytose:
- Endocytose = processus par lequel les cellules ingèrent des composants du milieu extracellulaire
-
Phagocytose = processus par lequel des cellules eucaryotes ingèrent des grosses particules (>1μm). = spécialisation de l’endocytose
=> Met en jeu le cytosquelette actine
=> Cellules phagocytiques = cellules spécialisées:
-> Amibes
-> Neutrophiles et macrophages
Rôles des filaments d’actine: (2)
-
Contrôle de la forme de la cellule (Réseau corticale)
-> Motilité
-> Augmentation de la surface d’échange (microvillosités)
-> Myosine II -
Transport et contraction (association à des protéines mortices)
-> Myosine I (transport)
-> Myosine II (contraction)
Caractéristiques (5) de la myosine I
- 2 parties respectivement attachées à quoi?
- Taille?
- C quoi?
- Qu’est le qu’il faut pour permette le déplacement la long des filaments d’actine?
- 1 partie attachée à l’actine
- 1 partie attachée à une vésicule par exemple
- 70nm
-
Protéine motrice associée à l’actine
=> Plusieurs myosine I associées à la vésicule pour permettre le déplacement le long d’un filament d’actine - Cycle de fixation/détachement aux filaments d’actine
Déroulement du cycle de fixation détachement de la myosine aux filaments d’actine (4)
- Fixation à l’actine (extrémité globulaire)
- Déplacement (= tête bascule 10nm)
+ Détachement ADP - Détachement
+ Liaison ATP -
Hydrolyse ATP (changement de conformation + attachement)
=> Fournit l’énergie nécessaire
Caractéristiques (5) de la myosine II
- Taille?
- Extrémités sont comment?
- Queue comment par rapport à celle de myosine 1?
- Formée de quoi (2)?
- Assemblage comment? Pour former quoi?
- Coulissement dans quel sens?
- Font quoi? Où (2)?
- Taille de 150nm (plus grande que myosine I)
- Extrémités globulaires semblables à myosine I
- Queue beaucoup plus longue
-
STRCUTURE CONTRACTILE:
-> formée d’actine + myosine II
-> assemblage symétriquement pour former des filaments de myosine II
-> Coulissement de filaments d’actine dans les 2 sens - Changement de forme (même direction): faisceaux d’actine dans les cellules non spécialisées + muscles squelettiques
Structure globale des filaments intermédiaires:
Grands câbles qui s’étendent dans la cellule
Quelles sont les 4 principales familles de protéines des filaments intermédiaires (+ leur localisation)
Cytosol:
- Kératines (épithélium)
- Vimentines-like (conjonctif, musculaire)
- Neurofilaments (cellules nerveuses)
Noyau: (seul cas d’un cytosquelette présent dans les noyaux)
- Lamines/Lamina nucléaires
Structure des filaments intermédiaires (commune à toutes les familles de prot) : (4 étapes de la formation)
-
Monomère (1 protéine de filament intermed)
-> Tête N-terminal
-> Domaine central (hélice alpha)
-> Queue C-terminal -
Dimères stable (assemblement de 2 prot)
-> Domaines centraux super-enroulés -
Tétramère (assemblement de dimères)
-> Pas de direction/extrémités moins/plus (symétrie)
=> Pas de transport intracellulaire possible -
Filament (assemblage latéral de tétramères)
-> 8 tétramères associés côté à côté dans 1 filament
Quel est l’unique fonction des filaments intermédiaires?
Résistance mécanique du cytosquelette à la contrainte (appliquée sur la cellule)
-> Filaments ne ce cassent pas
Sur ce schéma les point représentent une rupture
Caractéristiques (3) des filaments intermédiaires cytoplasmiques:
- Très stables
- Ancrés au niveau des jonctions intercellulaires (desmosomes)
- Résistance des cellules aux forces mécaniques
Caractéristique des lamines nucléaires (filaments intermédiaires)
Régulation?
Rôle dans la division cellulaire?
Rôle au niveau du noyau (+4)
Où? Ancrées grâce à quoi?
-
Association régulée par leur phosphorylation
-> Phosphorylée=instable
-> Déphophorylés la plupart du temps - Désassemblage/réassemblage à chaque division cellulaire
-
Organisation du noyau:
-> forme
-> taille
-> résistance mécanique
-> régulation de l’expression des gènes - Ancrés dans la membrane interne du noyau grâce à des prot transmembranaires (spécifiques de la membrane interne du noyau)
Rôle des protéines Emérine (+ localisation)
- = Prot transmembranaires de la membrane interne nucléaire
- Ancrage des Lamines (filaments intermédiaires nucléaires)
- Ancrage de la chromatine au niveau des points de contact
Qu’engendre une mutation des lamines nucléaires ou de l’Emerine? (+ ex de maladie)
Noyau peu résistant aux forces mécaniques
=> Pose surtout problème au niveau des muscles (où il y a le + de forces mécaniques appliquées)
—> Dystrophie musculaire de Emery-Dreifuss
(muscles squelettiques et cardiaques)
Inhibiteurs (drogue + physiologique) de la dépolymérisation des microtubules:
- MAPS
- Taxol (drogue)
Inhibiteurs (drogue + physiologique) de la polymérisation des microtubules:
- Stathmine
- Colchicine (drogue)
Inhibiteur (drogue) de la dépolymérisation des filaments d’actine:
Phalloïdine
(drogue)
Inhibiteurs (drogue + physiologique) de la polymérisation des filaments d’actine:
- Thymosine
- Latrunculine (drogue)
Quelles sont les 2 protéines motrices associées aux filaments d’actine ?
Myosine I et II
