Le cytosquelette

Question 1

Quelles sont les propriétés de l’actine-G et quelle est la différence entre l’actine-G et l’actine-F?

Answer 1

La G-actine est une chaîne globulaire polypeptidique. Elle est très conservée et très abondante. L’ATP/ADP peuvent s’y lier. Existe 3 isoformes: a, b et g
– a: cellules musculaires
– b et g: cellules non-musculaires
La F-actine est un filament polarisé.

Question 2

Qu’est-ce que le processus de nucléation des polymères du cytosquelette? Expliquer les notions de phase de latence et de concentration critique.

Answer 2

Le processus de nucléation est que les sous-unités d”actine doivent s’assembler sous forme de petit noyau pour former le filament. Sinon, les sous-unités qui ne sont pas stables se désassemblent rapidement.

La phase de latence est la phase durant laquelle les sous-unités d’actine ne sont pas assez nombreuses pour être stables, donc aucun filament n’est formé.

La concentration critique (Cc) est la concentration de sous-unités libres qu’il reste lorsque l’état d’équilibre est atteint et que la taille du filament n’augmente plus.

Question 3

Comment l’hydrolyse de GTP et de l’ATP en GDP et en ADP affectent la stabilité des microtubules et des microfilaments?

Answer 3

Les monomères d’actine dans le cytosol sont liés à ATP
• Hydrolysé en ADP une fois dans le filament
L’ADP demeure dans le filament jusqu’à la dissociation du monomère
• La forme liée à l’ATP est plus stable –> l’hydrolyse de
l’ATP réduit l’affinité du monomère, augmente la
probabilité de dissociation et favorise la dépolymérisation

Question 4

Quel sont les mécanismes du « treadmilling », et quels sont les processus de catastrophe et de sauvetage
dans le comportement des microtubules et des microfilament?

Answer 4

Le treadmilling est lorsque la concentration en actine libre (C) est intermédiaire: Cc(T) < C < Cc(D) Cela fait que la forme D raccourcit pendant que la forme T s’allonge. Le filament reste donc de la même longueur.
Le ratio Koff/Kon (Ctes de vitesse de dissociation et d’addition) de la forme D est égale à la Cc et est > celui de la forme T.

Question 5

Comment agissent la latrunculine, la cytochalasine B et la phalloidine sur les éléments du cytosquelette?

Answer 5

La cytochalasine B et la latrunculine dépolymérisent le cytosquelette. La phalloidine stabilise le cytosquelette.

Question 6

Comment la cellule contrôle tous les aspects des filaments d’actine?

Answer 6

La cellule contrôle tous les aspects des filaments d’actine dans le temps et l’espace:
–> nombre, organisation, nucléation, élongation, géométrie, disponibilité des monomères, dépolymérisation, etc…
par le biais de protéines accessoires liant l’actine

Question 7

Quel est le rôle de la thymosine et de la profiline dans la dynamique des microfilaments?

Answer 7

La thymosine lie les monomères et les empêche de polymériser
• La profiline accélère l’élongation
Contrôle local de l’activité de la profiline = contrôle la croissance des MF
• Par phosphorylation et par et son recrutement sur un phosphaditylinositol à la MP

Question 8

Par quels mécanismes les protéines ARP et les formines gouvernent-elles le processus de nucléation des microfilaments?

Answer 8

ARP: nucléation du MF à son extrémité (-) => croissance à l’extrémité (+): » noyau
• Restent liées à l’extrémité (-)
ARP peut aussi se fixer sur le côté d’un autre MF, tout en restant lié à l’extrémité(-) du MF en croissance
=> Édification d’un réseau ramifié
Le dimère de formine induit la polymérisation en fixant 2 monomères sur l’extrémité (+)
(MF droits non ramifiée)

Question 9

Comment peuvent être organisés les microfilaments?

Answer 9

Ils peuvent être organisés en faisceaux ou en réseaux de types gels.
ARP et formines aidés par les protéines de fasciculation et les protéines de liaison croisée formant des gels

Question 10

Comment la fimbrine, l’a-actinine et la filamine relient-elles les microfilaments?

Answer 10

La fimbrine et l’a-actinine (protéines de fasciculation) relient les microfilaments en faisceaux parallèles, et que la filamine (protéine de liaison croisée) maintient les microfilaments en un réseau plus lâche.

Question 11

Comment des protéines de fasciculation spécifiques peuvent déterminer les propriétés contractiles des réseaux d’actine?

Answer 11

La myosine II est une protéine motrice qui peut donner la propriété contractile aux réseaux d’actine. Si les filaments d’actines forment un emballage très serré (comme avec la fimbrine), cela ne sera pas contractile mais si les filaments d’actines forment des liaisons croisée plus lousses (comme avec l’a-actinine), cela sera contractile. La myosine II pourra se lier.

Question 12

Quels sont les rôles des protéines « motrices » (en particulier la myosine II)?

Answer 12

Transport d’organelles membranaires:
mitochondries, membranes du Golgi, endosomes
et vésicules de sécrétion
• Myosine II :Promeut le glissement de filaments l’un sur
l’autre pour exercer une « tension » générant
ainsi la force qui dirige plusieurs processus telles
que la contraction musculaire, le battement des
cils/microvilli ou la division cellulaire

Question 13

Quels sont les rôles des protéines « motrices » (en particulier la myosine II)?

Answer 13

Transport d’organelles membranaires:
mitochondries, membranes du Golgi, endosomes
et vésicules de sécrétion
• Myosine II : Promeut le glissement de filaments l’un sur l’autre pour exercer une « tension » générant ainsi la force qui dirige plusieurs processus telles que la contraction musculaire, le battement des cils/microvilli ou la division cellulaire.

Question 14

Quel est le mécanisme de marche de la myosine II sur les filaments d’actine et pourquoi il s’exerce avec une faible processivité?

Answer 14

myosine attachée à actine + ATP –> détachement –> hydrolyse ATP –> déplacement tête (armée) +
Liaison sur actine –> libère Pi –> force + ADP libéré –> + ATP et le cycle recommence

Il s’exerce avec une faible processivité parce que les têtes de myosines travaillent ensembles et ne doivent pas interférer une avec l’autre.

Question 15

Quels sont les rôles de l’actine et la myosine II dans les cellules non-musculaires?

Answer 15

Les fibres de stress: adhésion focale
– FAK: tyrosine kinase cytoplasmique associée aux intégrines –> liaison à la matrice extracellulaire)
– Déclenche l’assemblage de jonctions cellule-matrice = plaques d’adhésion
• Jonctions adhérentes (P. Laprise)
• Anneau contractile à la cytocinèse
• Motilité cellulaire: endocytose et transport d’organelles (endosomes)

Question 16

Quelles est la structure des microtubules?

Answer 16

Structure cylindrique creuse d’une longueur allant d’une fraction de 1 μm à des dizaines de μm
• Très conservés
• Très dynamiques
• Les sous-unités globulaires: a- et b-tubuline.
• Liaisons non covalentes de tubuline a + b: forment une unité structurale hétérodimérique appelée tubuline

Question 17

Pourquoi les microtubules possèdent une polarité?

Answer 17

Parce que les sous-unités (ab) du protofilament sont toutes orientées dans la même direction et cette direction est la même pour tous les protofilaments.

Question 18

À quelle extrémité les microtubules croissent-ils plus rapidement?

Answer 18

Les microtubules croissent plus rapidement à l’extrémité +.

Question 19

À quelle extrémité les microtubules croissent-ils plus rapidement?

Answer 19

Les microtubules croissent plus rapidement à l’extrémité tubuline b (+). (s’allonge et se dépolymérise + vite)

Question 20

Qu’est-ce que le processus de l’instabilité dynamique?

Answer 20

Cela est lorsque l’extrémité + du MT s’allonge vers
la périphérie de la cellules
• Soudainement, le MT passe par une phase de
transition et se met à raccourcir rapidement vers
l’intérieur
• Puis reprend sa croissance ou disparaît
complètement.

Question 21

Comment se forme une coiffe de GTP sur les microtubules

Answer 21

Elle se forme si l’addition GTP est plus rapide que l’hydrolyse des GTP fixées.
Le filament croît rapidement
• il est probable qu’une nouvelle sous-unité s’ajoute avant l’hydrolyse du GTP et il se formera alors une coiffe

Question 22

Que sont les processus de catastrophe et de sauvetage?

Answer 22

La modification vers la décroissance rapide = catastrophe

• La modification vers la croissance = sauvetage

Question 23

Quels sont ses avantages de l’instabilité dynamique?

Answer 23

Cela donne une souplesse spatiale et temporale inhérente à ce système structural constamment renouvelé (plus rigide que les MFs)
En contrôlant le temps et l’endroit où les filaments sont
nucléés et stabilisés, la cellule peut contrôler, en réponse à différents stimuli, la localisation de son cytosquelette et donc sa structure! (permet changement forme et polarité de la cellule)

Question 24

Comment agissent le Taxol, la nocodazole et la colchicine sur les éléments du cytosquelette?

Answer 24

Le Taxol stabilise le cytosquelette. La nocodazole et la colchicine dépolymérisent le cytosquelette.

Question 25

Où débute la nucléation des microtubules?

Answer 25

La nucléation des microtubules débute au centre organisateur des microtubules (MTOC).

Question 26

Quelle est la fonction du complexe en anneau de tubuline-g ou g-TuRC?

Answer 26

Il sert de gabarit pour créer un MT avec 13 protofilaments. Chaque anneau de tubuline-g sert de
site de nucléation pour 1 MT. (orientation déterminée)

Question 27

Quelle est la structure et la fonction du centrosome?

Answer 27

Structure: matrice fibreuse (ou matériel péricentriolaire)
+ g-TuRC + 2 centrioles (structures cylindriques disposées à angle droit)
Fonction: contrôle le nombre de MT, leur localisation et
leur orientation

Question 28

Par quel principe les réseaux de MT peuvent-ils trouver le centre de la cellule?

Answer 28

Cella permettrait d’établir un système de coordination des opérations… utilisé par la cellule pour “positionner et repositionner” correctement plusieurs organelles, notamment les mitochondries, le noyau, les endosomes de sécrétion.
(Important pour la polarisation et la migration cellulaire)

Question 29

Quel est le rôle des MAP (protéines accessoires des MT)?

Answer 29

MAP (Microtubules-associated proteins) interviennent dans le contrôle du nombre, de la longueur et de la stabilité des microtubules.

Question 30

Quel est le rôle et le fonctionnement des protéines «plus-end tracking proteins» (+TIP)?

Answer 30

Ces protéine sont portées par les MT en croissance rapide, et s’en dissocient en phase de décroissance
• Elles modulent croissance et décroissance des extrémités, et l’association à d’autres structures (membrane plasmique-EB1)
• Certaines contrôlent l’attachement des MT–> contribuent à la capture et à la stabilisation des microtubules

Question 31

Quels sont les mécanismes du transport intracellulaire et le rôle des kinésines et des dynéines dans ce processus?

Answer 31

Ces protéines lient des composantes
cellulaires qu’ils transportent le long des filaments.
La tête interagit avec le MT de manière stéréospécifique. La queue lie vésicules et organites déterminant ainsi la cargaison qui sera déplacée.
La kinésine « marche » sur les MT de façon processive
sur de longues distance en continu
• La dynéine positionne le centrosome au centre de la cellule!

Question 32

Quelles sont les principales familles de filaments intermédiaires?

Answer 32

Nucléaire
Comme les Vimentines
Épithéliale
Axonale

Question 33

Quelle est la structure et les fonctions des filaments intermédiaires?

Answer 33

Structure: forme un dimère: superenroulement parallèle
avec un autre monomère
• Une paire de dimères s’associe (antiparallèle)
pour former un tétramère décalé = sous-unité
soluble
Fonction: apporter de la force mécanique

Question 34

À quoi servent les kératines?

Answer 34

L’expression des kératines est utile dans le diagnostic des cancers épithéliaux.
Cliniquement utile pour identifier le type de cancer (carcinome) et le traitement.

Question 35

Quelle est la fonction des lamines?

Answer 35

Lamines de type A: confère les propriétés
mécaniques: agit avec d’autres protéines de
l’enveloppe nucléaire comme protéines
d’échafaudage pour des protéines ®transcription,
signalisation et organisation de la chromatine

Question 36

Avec quelles protéines la lamina est-elle reliée au cytosquelette?

Answer 36

La lamina nucléaire est physiquement connectée avec les éléments du cytosquelette cytoplasmique via les protéines SUN et KASH.

Question 37

Quel est le rôle des Rho GTPases dans les différentes étapes de la migration cellulaire directionnelle?

Answer 37

Famille Rho-GTPases: Rho/Rac/Cdc42
1. Protrusion; formation du lamellipode
dirigée par la polymérisation de
l’actine (extrémité plus à l’avant du
lamellipode)
2. Attachement; formations de nouvelles
plaques d’adhérence
3. Force de traction