Reneo 7 Flashcards
De quoi est constituer le cytosquellete
♦ Le cytosquelette est constitué de plusieurs éléments : des microfilaments d’actine, des
filaments intermédiaires et des microtubules.
Roles du cytosquellete
Structural : il constitue l’armature / la charpente de la cellule, il va
lui permettre de lui donner sa forme et va soutenir le cytoplasme.
♦ Mobilité : il assure la mobilité des cellules et le mouvement des
organites se trouvant à l’intérieur des cellules.
Structure du cytosquellete
Les éléments du cytosquelette ont une structure cylindrique creusée.
♦ Ils ont été observés pour la première fois dans les années 1950
(Bernhardt) sous la forme d’une structure organisée (analyse du
fuseau mitotique).
♦ La structure tubulaire fut appelée microtubule en 1963 par
Slautterback, et isolée par Wolf en 1965.
♦ On a ensuite découvert des microfilaments non contractiles
appelé filaments intermédiaires.
♦ Puis des protéines contractiles furent découvertes à la même
époque : L’actine et la myosine, isolées dans les années 60
(1966).
3 classes de filament protéique
On va retrouver dans toutes les cellules des filaments non spécifiques :
o Des microfilaments d’actine de diamètre de l’ordre de 6 à 8
nanomètres.
o Des microtubules de diamètre de 25 nm (formé de tubulines
alpha et beta).
♦ Puis des filaments spécifiques à certaines cellules uniquement :
o Des filaments intermédiaires qui ont un diamètre de 11 nm.
Le terme de cytosquelette est impropre car, ?
Le terme de cytosquelette est impropre car, contrairement à la
constitution du squelette ossifié des vertébrés, le cytosquelette est très
dynamique et en remaniement permanent.
Localisations et repartitions du cytosquellete
Le cytosquelette est ubiquitaire, on le retrouve un peu partout :
• En périphérie des cellules
• Dans le cytosol (lieu de synthèse)
• Sous la membrane plasmique (=le cortex cellulaire)
• Dans le nucléoplasme (avec les lamines, un type de
filament intermédiaire)
2 type de monomères protéiques dans le cytosquellete
Des protéines globulaires : pour les microfilaments d’actine, mais
aussi les microtubules.
Des protéines fibreuses : qui comportent un long domaine central
organisé sous forme d’une hélice Alpha et qui va permettre, en
s’associant, de former les filaments intermédiaires.
Cytosquellete
Filaments sous 3
états possibles en
équilibre les uns
avec les autres
♦ Monomères libres : après leur synthèse ou provenant de phénomènes
de dépolymérisation de polymères complexes.
♦ Polymères instables : dans lequel des phénomènes de polymérisation
et dépolymérisation (assemblage/désassemblages) se produisent à des
fréquences qui sont en général relativement élevées.
♦ Polymères stabilisés : grâce à des interactions soit avec des protéines
associées, soit avec d’autres éléments du cytosquelette soit avec la
membrane plasmique.
Modifications
possibles des
éléments du
cytosquelette
Modifications
possibles des
éléments du
cytosquelette
♦ Les protéines des filaments intermédiaires vont être
phosphorylées/déphosphorylées, ce qui peut modifier leur fonction.
♦ Les filaments intermédiaires peuvent subir aussi des phénomènes de
glycosylation, en particulier de O-glycosylation, leur permettant
d’acquérir leur forme stabilisée.
♦ Les monomères (ex d’actine ou de tubuline) peuvent fixer des
ribonucléotides pour former soit des micro filaments d’actine (Fixation
de ATP ou ADP), soit des microtubules (fixation de GTP/GDP).
♦ Fixation de protéines associées aux micro filaments d’actine,
microtubule ou aux filaments intermédiaires.
♦ Ces polymères peuvent interagir entre eux. Il peut y avoir des
interactions entre les microfilaments d’actine et les microtubules, et
aussi avec les filaments intermédiaires. Chaque type de de polymères
peut interagir avec les polymères des autres familles. Des
interactions peuvent se faire entre les polymères et des constituants
cellulaire, comme la membrane plasmique ou la membrane des
organites.
Caractéristique des micro filament d’actinie
Ce sont les éléments les + petits du cytosquelette avec un diamètre de 6 à 8
nm.
♦ Proviennent de la polymérisation/assemblage d’actine G (pour globulaire).
♦ Découvertes dans les fibres musculaires striées et lisses :
♦ Au sein de myofibrilles (association de filaments épais (myosine) et fins
(actine)) => propriété de contraction.
Les 3 classe d’actinies
Alpha ♦ Dans les cellules musculaires striées, lisses et cardiaques
Bêta
♦ Dans les cellules non musculaires
Gamma
2 formes
d’actines
(dans toutes les
cellules y
compris les
globules rouges).
2 formes
d’actines
(dans toutes les
cellules y
compris les
globules rouges)
Actine G
(42kDa)
♦ MONOMÈRE
♦ Une seule chaîne polypeptidique de 375 acides aminés.
♦ Forme globuleuse, d’haltère, compacte et aplatie
♦ Profond sillon où se trouve des ribonucléotides comme l’ATP et
l’ADP (= site de liaison) et ils vont se lier de façon non covalente
= site de protection contre la dénaturation, elle se dénature très
vite si ces ribonucléotides ne sont pas fixés.
o Il comporte aussi des sites de fixation pour le magnésium
au même endroit que celui de l’ATP.
Actine F
♦ POLYMÈRE
♦ Obtenu par polymérisation de molécules d’actines G qui
s’associent très rapidement.
♦ Les nucléotides sont orientés vers l’extérieur du filament,
chaque monomère est légèrement décalé par rapport au
précédent, ce qui donne l’impression que le polymère est
constitué de deux filaments enroulés l’un dans l’autre.
o Il n’y a qu’un seul filament dans ces microfilaments d’actine.
♦ Pas de l’hélice = 37 nm.
♦ Dans les cellules non musculaires : l’actine F se polymérise et
dépolymérise en permanence. La polymérisation commence
par une phase de nucléation.
♦ PHALLOÏDINE : Mise en évidence des microfilaments d’actine au
microscope à fluorescence grâce à la phalloïdine (marqué au
fluorochrome) qui se fixe à l’actine F.
LES PHASES DE POLYMÉRISATION/DÉPOLYMÉRISATION DE
L’ACTINE
Phase de
nucléation
LES PHASES DE POLYMÉRISATION/DÉPOLYMÉRISATION DE
L’ACTINE
Phase de
nucléation
Elle dépend de la concentration :
♦ En ions magnésium et potassium
♦ En ATP dans la cellule
♦ D’actine G
1. Formation d’un trimère d’actine (3 molécules d’actines G qui vont s’associer)
qui agit comme un site de nucléation (au préalable, il faut un changement de
conformation du monomère par la fixation d’un cation comme le magnésium
ou le potassium).
2. Les sites de nucléation sont liés sur la face de la membrane sur laquelle vont
s’ancrer les extrémités positives des filaments d’actine. Ces microfilaments
sont polarisés (pas de façon électrique), il existe une extrémité positive et
une négative.
LES PHASES DE POLYMÉRISATION/DÉPOLYMÉRISATION DE L’ACTINE
(SUITE)
Phase de
polymérisation
LES PHASES DE POLYMÉRISATION/DÉPOLYMÉRISATION DE L’ACTINE
(SUITE)
Phase de
polymérisation
♦ Les molécules d’actine G s’associent les unes aux autres très rapidement.
♦ Diminution de la concentration d’actine G cellulaire jusqu’à atteindre une
concentration critique où les molécules d’actine G s’associent et se dissocient
à la même vitesse.
♦ Il existe un allongement des microfilaments d’actine jusqu’au seuil de
concentration critique puis une fois ce seuil atteint, plus aucune variation de
longueur du microfilament, mais reste cependant actif.
♦ Pendant ces deux étapes, une molécule d’ATP va se fixer sur chaque molécule
d’actine G sur leurs sites de liaison à l’ATP.
♦ Cela provoque un changement de conformation de l’actine.
♦ l’ATP est alors hydrolysée en ADP (reste fixé jusqu’à la dépolymérisation).
♦ Cette hydrolyse joue un rôle dans la régulation de l’assemblage et le
comportement dynamique des filaments d’actine.
♦ Au microscope électronique, les extrémités de l’actine ne sont pas
équivalentes (polarisées) ; l’extrémité positive possède une vitesse de
polymérisation 5 à 10 fois plus importante que la négative.
♦ Si la concentration d’actine G cellulaire est supérieure à la concentration
critique, les deux extrémités vont s’allonger.
♦ Si la concentration d’actine G cellulaire est inférieure ou égale à la
concentration critique, les deux extrémités vont se raccourcir.
♦ Habituellement, c’est la molécule liée à l’ATP qui s’additionne aux
microfilaments d’actine et c’est une molécule liée à l’ADP qui quitte l’actine F.
Inhibiteurs du
processus de
polymérisation
dépolymérisation
Inhibiteurs du
processus de
polymérisation
dépolymérisation
● Cytochalasine (moisissures) = inhibe la polymérisation de l’actine G sur
l’extrémité positive en empêchant la fixation d’une nouvelle molécule.
● Amanite phalloïde / Phalloïdine (champignons macroscopique) = inhibe la
dépolymérisation, elle se fixe sur les côtés du filament d’actine et empêche
le départ des molécules d’actine G et d’ADP, ce qui va les stabiliser, et ce qui
permet de les visualiser.
LES PROTÉINES ASSOCIÉES À L’ACTINE
(ABP = Actin Binding Proteins)
Fonctions diverses des ABP (6 catégories)
Groupe I : rôle dans
le contrôle de
polymérisation/
dépolymérisation
LES PROTÉINES ASSOCIÉES À L’ACTINE
(ABP = Actin Binding Proteins)
Fonctions diverses des ABP (6 catégories)
Groupe I : rôle dans
le contrôle de
polymérisation/
dépolymérisation
♦ Thymosine : bloque la polymérisation (= assemblage/désassemblage)
♦ Profiline ou ARP2/3 : favorise la polymérisation, les échanges
entre ribonucléotides de type ADP, se lie à une molécule d’actine G, en
échangeant la molécule liée à de l’ADP contre de l’ATP (pendant la
nucléation).
♦ Caldesmone : se fixe sur l’actine et provoque leur stabilisation, rôle
dans régulation système contractile musculaire et non musculaire.
Fonctions diverses des ABP (6 catégories) Groupe II : rôle dans
la stabilisation et
organisation en
faisceaux/réseaux
Tropomyosine : stabilise les microfilaments d’actine pour qu’ils se
polymérisent/dépolymérisent de façon moins importante.
♦ Alpha-actinine : organisation microfilaments d’actine en
faisceaux larges, fixation à l’extrémité positive.
♦ Fimbrine et villine : permet la constitution de faisceaux
serrés (microvillosités).
♦ Filamine : permet l’organisation en réseau.
Groupe III : rôle
dans la
destruction
♦ Gelsoline : intervient dans la destruction et la fragmentation
des microfilaments d’actine.
Fonctions des ABP
Groupe IV :
Fonction contractile
Fonctions des ABP
Groupe IV :
Fonction contractile
♦ Myosine II : dans les cellules musculaires et non musculaires, elle est
la plus abondante des myosines, est responsable du mouvement dans
les cellules, entre dans la constitution des myofilaments.
Fonctions des ABP Groupe V :
Mouvement Groupe V :
Mouvement
♦ Myosines (non organisées en filaments) I et V : mouvement des
organites et des vésicules à l’intérieur des cellules.
Groupe VI : Fixation
des microfilaments
d’actine sur la
face interne
de la membrane
plasmique
♦ Spectrine : juste sous la membrane des globules rouges (face
cytoplasmique) et donc ils peuvent se déformer et reprendre leur
forme (en passant dans les vaisseaux de tailles différentes) grâce à elle
= grande plasticité.
♦ Dystrophine : dans les muscles striés squelettiques.
, LES MYOSINES
Caractéristiques
communes
LES MYOSINES
Caractéristiques
communes
♦ La myosine possède :
o Une tête globulaire avec une activité ATPasique,
o Des sites de phosphorylation
o Des sites de fixation à l’actine
o Des sites de fixation à l’ATP
o Une queue courte pour la myosine de type I et longue pour le
type II.
♦ Les sites de phosphorylation sont indispensables à leur activation.
♦ Existe donc sous état actif (phosphorylé) et inactif (déphosphorylé)
♦ Les myosines sont une famille de molécules. En effet, il existe au total
18 classes de myosines différentes.
LES MYOSINES DE TYPE II
LES MYOSINES DE TYPE II
♦ 500 kDa
♦ ATPase activé par l’’actine
♦ Constituée de deux chaînes lourdes (2x220 kDa) et de 4 chaînes légères (18 et 22 kDa)
♦ La phosphorylation de la myosine 2 permet son auto assemblage en filament bipolaire.
LES MYOSINES DE TYPE II Contraction
Musculaire
Contraction
Musculaire
1. Une fois assemblée et phosphorylée, l’hydrolyse de l’ATP par
les têtes de myosines permet leur déplacement le long des
microfilaments d’actine, vers les extrémités positives polaires et
fixes.
2. Une contraction musculaire est donc le déplacement des
microfilaments d’actine les uns par rapport aux autres
grâce aux têtes de myosine qui vont les déplacer. C’est un
phénomène de glissement des microfilaments d’actine par
rapport aux filaments bipolaires de myosine.
Barbed end =
Barbed end = les têtes de myosine sont empilées sur les microfilaments d’actine en forme de
flèches au microscope électronique, apparaît comme “décoré”.
♦ Le facteur qui déclenche la contraction musculaire est l’augmentation brutale en calcium :
1. Le potentiel d’action arrive sur la plaque neuromusculaire.
2. Libération du calcium stocké dans le réticulum endoplasmique (sarcoplasmique dans les
cellules musculaires).
3. Libération des protéines liées à l’actine (dont la tropomyosine) qui bloquent la liaison entre
l’actine et la myosine.
4. Déplacement des têtes de myosines à la surface et vers l’extrémité positive de l’actine.
5. Contraction
LA MYOSINE DE TYPE I
LA MYOSINE DE TYPE I
♦ 110 kDa
♦ Tête liée à l’actine (souvent lié à la membrane plasmique) et la queue à la vésicule/l’organite
♦ Bascule de la tête provoque le déplacement par glissement de la vésicule vers l’extrémité
positive donc vers la membrane en passant ou non par le réticulum endoplasmique. Ce qui
permet notamment de transporter les vésicules de sécrétions de l’intérieur de la cellule (réseau
transgolgien) vers la membrane plasmique où elle va fusionner et libérer son contenu.
♦ Migration de l’extrémité négative vers la positive.
♦ Glissement des microfilaments d’actine les uns par rapport aux autres dans les cellules
non musculaires.
♦ Hydrolyse d’ATP par la myosine 1 provoque la fixation de la tête de myosine sur l’actine.
♦ Phosphorylation de l’ADP permet son détachement.
ORGANISATION DES MICROFILAMENTS
D’ACTINE
Sous la
membrane
(cortex
cellulaire)
ORGANISATION DES MICROFILAMENTS
D’ACTINE
Sous la
membrane
(cortex
cellulaire)
♦ Faisceaux serrés (microvillosités)
♦ Faisceaux larges contractiles : molécules d’adhérence et fibres de
stress (dans les cellules non contractiles pour leur permettent de se
contracter).
♦ Réseaux radiaires lâches (dans tout le cytoplasme), en général non
orientés, mais aussi sous forme de réseau radiaires ancrés aux
membranes plasmiques par leurs extrémités positives.
♦ Endocytose, exocytose et déplacement des cellules
Systèmes
contractiles de
cellules non
musculaires des microfilmaient d’actine
Systèmes
contractiles de
cellules non
musculaires
♦ Fibres de stress (l’actine est ancrée dans la membrane
plasmique =points contacts focaux)
♦ Anneau contractile (en fin de mitose (cytodiérèse), pour
séparer les deux cellules filles).
♦ Ceinture de microfilaments d’actine dans une région de
jonction intermédiaire.
Système
contractile des
cellules
Musculaire (avec
Myofibrille
Système
contractile des
cellules
Musculaire (avec
Myofibrilles)
♦ Actine : correspondent aux filaments fins
♦ Myosine II : correspond aux filaments épais
♦ Structure hautement organisée sous forme de sarcomères, c’est
l’alternance des disques clairs et sombres qui donnent aux myofibrilles leur
aspect strié.
♦ L’alternance de zones claires et de zones sombres donnent des formes de
disques. Cette organisation particulière est observable dans les
myofibrilles.
♦ Retrouvé dans les muscles striés squelettiques et cardiaques.
Zones claires
♦ Les zones claires ou disques claires correspondent aux
zones où l’on trouve que des microfilaments d’actine.
Zones
sombres
♦ Les zones ou disques sombres sont l’association de
microfilaments d’actine et de filaments de myosines II
FONCTIONS PRINCIPALES DES MICROFILAMENTS
D’ACTINE
FONCTIONS PRINCIPALES DES MICROFILAMENTS
D’ACTINE
♦ Migration cellulaire
♦ Traction sur la MEC (Matrice Extra Cellulaire)
♦ Cytodiérèse
♦ Maintien de l’intégrité tissulaire
♦ Mouvements des feuillets embryonnaires
♦ Armatures des microvillosités
♦ Contraction musculaire
III. LE
III. LES FILAMENTS INTERMÉDIAIRES caractéristiques
III. LES FILAMENTS INTERMÉDIAIRES
Caractéristiqu
es
♦ Polymère de protéines fibreuses
♦ 11 nm de diamètre
♦ Fibres insolubles résistantes aux détergents et aux solutions salines, à faibles
ou à fortes concentrations ioniques.
♦ Chaque monomère possède trois domaines :
o 1 domaine central constitué d’acides aminés hydrophobes sous
forme d’hélices alpha
o Extrémité COOH-terminal
o Extrémité NH2-terminal
o Extrémités de longueur variable, sites de phosphorylations pour
association et O-glycosylation
♦ Il se trouve dans toutes les cellules eucaryotes sauf les globules rouges ; avec
deux familles différentes dont une obligatoirement les lamines.
♦ Associés à des protéines qui interviennent notamment dans les jonctions
(desmosomes) et vont aussi permettre des interactions avec d’autres éléments
du cytosquelette (microtubules et microfilaments d’actine).
♦ Les polymères sont plutôt stabilisés, ils participent à la morphologie et à
l’architecture de la cellule mais sont néanmoins moins dynamique que les
microtubules et microfilaments d’actines
♦ Il existe des pathologies liées aux filaments intermédiaires mais aussi des
infections virales (virus de l’Epstein Barr comme de type herpès ou Papilloma
qui est un virus qui code pour des protéines qui dépolymérisant les filaments
intermédiaires).
LES FILAMENTS INTERMÉDIAIRES (SUITE)
Étapes de la
polymérisation
LES FILAMENTS INTERMÉDIAIRES (SUITE)
Étapes de la
polymérisation
1. Association de 2 monomères = dimère
2. Association de 2 dimères = tétramère, aussi appelé des
protofilaments
3. Association de 2 tétramères = octamère
4. 1 filaments intermédiaires = 8 protofilaments ou protofibrilles
Rôles des filaments
intermédiaires
Rôles des filaments
intermédiaires
♦ Joue un rôle important dans les phénomènes de résistance
mécanique aux forces d’étirement et aux forces de
cisaillement, en effet ce sont des polymères particulièrement
stabilisés qui permettent aux cellules de résister à des
contraintes venues de l’extérieur et limiter déformation cellule.
♦ Joue un rôle dans l’imperméabilité cellulaire, c’est-à-dire
de protection de la déshydratation (cellule de la peau).
♦ Calibrage des prolongements cellulaire, que ce soit notamment
les neurones, mais dans toutes espèces de formes de
prolongement cellulaire en s’associant aux autres éléments du
cytosquelette.
♦ Soutien de l’enveloppe nucléaire
♦ Formation des ongles, cheveux
Les filaments
intermédiaires
existent sous 4
grandes familles
Les filaments
intermédiaires
existent sous 4
grandes familles
1. Les lamines
2. La famille de la vimentine et des protéines apparentées
3. Les Cytokératines
4. Les neurofilaments
. 4 GRANDES FAMILLES
LES LAMINES . 4 GRANDES FAMILLES
LES LAMINES
. 4 GRANDES FAMILLES
LES LAMINES
♦ Poids moléculaire : 65 à 75 kDa
♦ 3 membres : A, B et C
♦ Permettent la désagrégation nucléaire pendant la mitose
♦ Localisation : Dans le noyau mais synthèse dans le cytoplasme
♦ Les lamines forment la lamina nucléaire, et vont permettre par modification au
moment de la mitose la désagrégation de l’enveloppe nucléaire.
♦ Associées à des protéines :
o LAP 1 et 2 (lamin Associated protein)
o Emerine qui intervient dans la constitution de l’enveloppe nucléaire
VIMENTINE
et protéines
apparentées LES FILAMENTS INTERMÉDIAIRES
A. 4 GRANDES FAMILLES
VIMENTINE
et protéines
apparentées
VIMENTINE
♦ 54 kDa
♦ La plus distribuée
♦ Dans les cellules mésenchymateuses notamment celles qui
recouvrent les séreuses (pleurales, péricardiques et péritonéales),
dans les cellules endothéliales, dans certains épithéliums, dans
les cellules sanguines et les fibroblastes.
♦ En rapport avec la membrane plasmique
♦ En absence de vimentine : modification de la morphologie du
noyau
DESMINE
♦ 53 kDa
♦ Dans les cellules musculaires lisses et striées
♦ Relie les myofibrilles à la membrane plasmique
♦ Myopathies familiales => accumulation de desmine et ubiquitine
GFAP
♦ 50 kDa
♦ Dans le SNC (astrocytes et cellules de la microglie) et dans le SNP
(cellules de Schwann des fibres amyéliniques)
PÉRIPHÉRINE
♦ 57 kDa
♦ Retrouvée dans les neurones périphériques pendant
le développement embryonnaire et régénération du
SNP.
♦ SNP= système nerveux périphérique + cellules de Schwann des
fibres amyéliniques
GRANDES FAMILLES (SUITE)
CYTOKERATINES
GRANDES FAMILLES (SUITE)
CYTOKERATINES
Plus de 30 membres différents
Deux groupes :
o Type 1 => acides (40 à 60 kDa)
o Type 2 => basiques ou neutres (50 à 70 kDa)
Dans toutes les cellules épithéliales
En fonction du stade de maturation des cellules, la
cytokératine sera de nature différente.