UE2 – Séance 3

Généralités Polymères peu mobiles formés à partir de petites

molècules très mobiles dans la cellule

Un polymère est formé de plusieurs protofilaments (mise bout à bout de monomères)

Très résistants, très dynamiques (->adaptation de la cellule)

Les Microtubules Formé de 13 protofilaments de 5 nm de diam

Structure cylindrique creuse

Diamètre = 25 nm

Tubuline = prot globulaire (55kDa)

7 types de globuline (α, β, γ +++)

Hétérodimère αβ = SU du MT, lié au GTP

Seul le GTP de la tubuline β s’hydrolyse en GDP (stabilité des dimères)

MT labiles = cytosoliques, labiles à basse t° (4°C), sensibles aux alcaloïdes dépolym (colchicine…)

MT stables = résistants+++, structures pluritubulaires (centrioles, corpuscules basaux, cils, flagelles)

Tubuline γ uniquement au niveau des sites de nucléation des MT, les γ TuRC

Ext - = tubuline α vers le centre de la cellule

Ext + = tubuline β vitesse de polym > { celle de l’ext - ; et > à celle de dépolym

Principe du tapis roulant

Centrosome = MTOC ppal des cellules animales

Matériel péricentriolaire contient de nbx sites de nucléation pr les MT (γTuRC)

Instabilité dynamique In vivo ext – bloquée par le COMT -> croissance par ext

+ avec coiffe de GTP ; alternance catastrophe/sauvetage

Médicaments affectant leur croissance Colchicine, vinblastine, vincristine : se fixent sur les

SU et empechent la polym

Taxol : se fixe sur les MT et les stabilise

Les MAP Prot stabilisatrices (MAP 2, Tau)

Prot déstabilisatrices (catastrophine, katanine)

Prot motrices (dynéine, kinésine)

MAP associées aux structures pluritubulaires

MAP stabilisatrices Liaison des MT en fx et stabilisation le long des MT :

MAP 2 ds le corps cellulaire des neurones et dendrites ; Tau ds les axones

Stabilisation et augmentation de la vitesse de polym : XMAP215 associée { l’ext + des MT

MAP déstabilisatrices Catastrophines : famille des kinésines, fixation sur ext

+, stimule l’hydrolyse du GTP des tubulines β

Katanine : interaction sur la longueur des MT, coupure du MT

MAP motrices Dynéine : transport vers l’ext -, transport centripète,

endocytose

Kinésine : transport vers l’ext +, transport centrifuge, exocytose

Fonctions Géométrie de la cellule ; positionnement du RE, Golgi,

noyau ; répartition des autres éléments du cytosquelette ; mise en place d’un référentiel spatial cellulaire

Transport intracellulaire (molécules, organites, ac. nucléiques liés à des prot, vésicules)

Fuseau mitotique

Structures pluritubulaires Corpuscule basal = centre organisateur d’un cil/flagelle

(9 triplets de MT)

Axonème = cœur du cil/flagelle (9 paires de MT + 2 centraux)

Cil et flagelle : 9+2 (plusieurs cils/cellule)

9+0 (1cil/cellule)

+/- dynéine -> flexion des MT -> mvt du cil/flagelle

Roles des structures pluritubulaires Déplacement de la cellule (protiste ciliés et flagellés,

spz…)

Déplacement du milieu (cellules épith bronchiques, évacuation du mucus)

Mécanoréception (cellules tubulaires rénales, flux urinaire)

Actine G Monomère: protéine globulaire, Ø 5nm, 42kDa, très

mobile.

Activité nucléotidase ATPase

Il existe 6 isoformes dont α, β, γ.

Présent en grande quantité dans la cellule: Actine G = 50% de l’actine totale dans une cellule non

musculaire

Actine F Microfilament d’actine G polymérisée

en double hélice d’un diamètre de 7nm

liaison non-covalente entre les monomères

Polymérisation(dans les conditions usuelles)

Vpolym > VdépolVpolym < Vdépol

Polymerisation In Vivo, la concentration en actine G est 1000fois

supérieure à la concentration critique En théorie, les microfilaments ne devraient jamais

dépolymériser.

Or, ce n’est pas le cas en réalité !

Donc la cellule régule la polymérisation/ dépolymerisation grâce à des protéines.

Protéine de nucléation: Arp2/3 Arp2/3 peut se fixer:

Au niveau de la membrane plasmique

Sur la face latérale des Microfilaments

Arp2/3 fixe aussi: L’extremité « - » des Microfilaments

d’où une localisation et une orientation préférentielle des Microfilaments d’Actine !

Toxines affectant la polymerisation Phalloïdine et phallotoxines (amanite phalloïde):

stabilise les MF polymérisation +++

Latrunculine: stabilise les monomères d’actine dépolymérisation +++

Cytochalasines: se fixent à l'extrémité « + » des MF et perturbe la polymérisation on l’utilise dès qu’on veux mettre en évidence l’intervention des MF d’actine dans une phénomène cellulaire

Les AAP stabilisatrices Tropomyosine: protéine fibrillaire des Muscles

Striés Squelettiques, se fixant dans le sillon de la double hélice du MF (donc sur les faces latérales du MF) couvrant 7 actines.

Troponine: composé de 3 sous-unités (I, C et T). En entrant en interactions avec le MF d’actine, la tropomyosine et le Calcium intracellulaire, elle intervient dans la régulation de la contraction musculaire.

Les AAP stabilisatrices CapZ: se fixe sur l’extrémité « + » du MF au niveau

du disque Z des sarcomères (c’est-à-dire aux extremités du sarcomère)

Tropomoduline: se fixe sur les extrémités « – » du MF des sarcomères (c’est-à-dire dans sa partie plus centrale)

Les AAP destabilisatrices Cofiline: complexe protéique qui se lie à l'actine

liée { l’ADP (cela correspond préférentiellement aux « vieux » MF ) et entraine la dépolymérisation.

Gelsoline: activée par une augmentation du Ca++, elle autorise les transitions gelssol. Elle permet par exemple une modification de l’organisation du cytosquelette corticale et l’émission de pseudopodes.

Gel: cytoplasme visqueux par réseau d’actine F

Sol: cytoplasme fluide par solution d’actine G

Les AAP déstabilisatrices:profiline et thymosine

Thymosine: séquestre l’actine G et obstrue le site nucléotidique: l’actine G est incapable d’échanger son ADP par un ATP

actineG inapte à la polymérisation

Profiline: en se fixant sur une actineG complexée à la thymosine, elle les libère l’une de l’autre. La polymérisation peut alors reprendre.

Les protéines motrices: Myosines Se deplacent des extremités « - » vers « + »

Une structure en 2 domaines:

La tête: domaine moteur globulaire possedant une activité ATPasique

La queue: domaine linéaire court (myosine I, V,…) pour le transport de vésicules, molécules isolées ou bien long (myosine II) pour le transport de vésicules ou la contraction musculaire.

Les protéines d’assemblageFaisceau serré ou « parallèle »

Faisceau lâche ou contractile

Faisceau type gel

Protéines: Fimbrine, Villine α-actinine Filamine

Caractéristique:

distance entre 2 MF < 15nm ne permet pas le passage de myosine II

distance entre 2 MF > 15nm permet le passage de myosine II

Protéine dimériquepermettant la réticulation des MF

Rôles: structural moteur Resistance mécanique

Exemples: Filopode, extension filaire de la MP, microvillosité

Fibre de stress Cortex cellulaire, Lamellipode, voile membranaire

Illustrations:

Rôles des MF MSS: le sarcomère (unité de base contractile) est

composé de filaments fins (actine+ tropomyosine+troponine…) et de filaments épais (association tête-bêche de myosine II)

ML: l’appareil contractile est aussi constitué d’actine t de myosine, mais de maniere moins bien organisée.

Fibre de stress, Zonula occludens, Zonula adherens, faisceaux serrés et lâches, microvillosité, locomotion cellulaire, endocytose, exocytose, moyens de locomotion pour les bacteries et virus.

Structure des SU des FI 6 classes de prot de FI (kératines acide, basique,

desmine, neurofilaments, lamines, nestine)

Séquence d’AA unique mais domaine analogue en batonnet, domaine de queue et tete variables

FI composés de dimères : Homodimères (classe VI) /Hétérodimères (I, II)

Structure du polymère Diamètre de 10 nm en moyenne

Constitués de dimères antiparallèles à 4 chaines, non polaires

Apolaires donc pas de transport!

Assemblage et dynamique des FI SU s’ajoutent { la fois aux extrémités et sur les cotés du

polymère (allongement+épaississement)

Vimentine et lamine se désassemblent au cours de la mitose (phospho par les kinases mitotiques, modulatrices de leur expression/constitution)

D’autres FI comme la Kératine très stable dans les cellules épith

Modifications post traductionnelles Plusieurs sites de phospho/FI

Phospho des lamines/vimentine par kinase Cdk1/cyclineB->rupture de la lamina nucléaire lors de la mitose

Durant l’interphase, phospho de toutes les classes de FI par PKA, PKC et kinase Calmoduline Ca dépendante

SAUF les neurofilaments, plus stables quand phosphorylés

Ex de la kératine capillaire (ponts disulfures)

Prot associées aux FI 3 prot intramembranaires :

liaison des lamines nucléaires à la mbenucléaire

Plectine et BPAG1e : liaison des FI aux hémi-desmosomes

Desmoplakine : liaison de la kératine aux desmosomes

Filagrine : agrégation des FI de kératine ds les couches sup de la peau

BPAGn : liaison { l’actine Plectine : liaison des FI à la

mp, aux MT et aux FI

Distribution et fonctions des FI dans les cellules Ancrage aux desmosomes/hémi-desmosomes

Tendons intracellulaires

FI de kératine : stabilité mécanique de la peau

Neurofilaments : élargissement du diamètre -> améliore la vélocité des PA

Mutation de lamine A : dystrophie musculaire