Module :« Energie et fonctionnement cellulaire »

Master S.V.T

Le Cytosquelette

LE CYTOSQUELETTE

Définitions

Rôles des cytosquelette

Les filaments intermédiaires

Les microtubules

Les micro filaments d’actines

Définitions

Le CSQ est l’ensemble organisé des polymères biologiques qui lui

confèrent l'essentiel de ses propriétés mécaniques :

la structure

la déformation

la mobilité cellulaire

Localisation

Il est localisé en périphérie cellulaire dans le cytoplasme et

dans le nucléoplasme

Année Découvertes

1942 l'actomyosine

1954 modélisation de la contraction musculaire

1965 la dynéine, la première protéine motrice des microtubules

1967 mouvement des microtubules au cours de la mitose

1968 la tubuline, composant de base des microtubules

1968-1978 découvertes des filaments intermédiaires

1972-1977 rôle de l'actomyosine dans la cytokinèse

1974 visualisation de l'actine dans les cellules non musculaires

1980 l'actine est connectée à la matrice extracellulaire

1984 l'instabilité dynamique des microtubules

1985 la kinésine

1989 la γtubuline et le MTOC

1990 structure de l'actine et de la myosine

1991 pathologies humaines et kératines

1992 régulation de l'actine par les RhoGTPase

1992-1998 découverte du cytosquelette bactérien

1994-1998 les premières protéines de nucléation de l'actine

1995 structure des microtubules et de la kinésine

1999 reconstitution in vitro d'un système moléculaire de déplacement

Approche historique

Structure de base

Monomère de protéines

Polymères fibreux

polymérisation

Globulaire (actine et tubuline)

Fibreux (protéines filaments intermédiaires)

Micro filaments d’actines

Microtubules

Filaments intermédiaires

Association des monomères

Protéines des FI

Phosphorylation

O.Glycolysation

Déphosphorylation

Filaments intermédiaires

Actine ATP Micro filaments d’actines

ATP

GDP

Tubuline GT¨P

GTP

GDP

Microtubules

Monomères polymères

Rôles des cytosquelette

Les polymères assurent:

La mobilité cellulaire:

Migration cellulaire

Contractilité cellulaire

Actine Migrations des organites et vésicules

Mouvement de la membrane plasmique

La structure de la cellule (microvillosités et

flagelles) et des organites (Microtubules pour le

Golgi, lamine pour le noyau)

Microtubules

Déplacement cellulaires

Mobilité des pôles cellulaires

Déplacement des organites

Migrations des chromosomes

L’activité métabolique

Traduction: Transport des ARNm vers le cytoplasme

fixation de kinases lors de la synthèse des protéines

Cycle cellulaire: Lamines du noyau

L’activité mitotique

Réorganisation des microtubules pour créer le fuseau

mitotique ,dépolymérisation des FI

Individualisation des cellules filles par l’actine

Activation des enzymes de la mitose

La prolifération bactérienne ou virale

Les protéines de pontage (couramment désignées par les termes

anglais crosslinkers ou crosslinking proteins).

Niveau d'organisation est rendu possible par la présence de centaines de

protéines auxiliaires :

Les protéines de branchement

Les protéines capuchon capping,

Les protéines dépolymérisantes (severing proteins)

Les protéines d'ancrage

Filaments intermédiaires

Ce sont des filaments de kératine enroulés à la manière d'un gros câble.

Ils contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension et servent à fixer le noyau et certains organites dans la cellule.

les filaments intermédiaires sont présents dans le hyaloplasme et le nucléoplasme.

Ce sont des polymères stables formés de protéines fibreuses.

Structure

Ce sont des constituants du cytosquelette qui sont formés de protéines fibrillaires

assemblées de façon hélicoïdale.

Il existe 5 sous types de filaments, qui sont des polymères de différents types de

protéines fibrillaires:

kératines de type acide, (les cellules épithéliales),

kératines de type basique,

vimentine et apparentés ( les fibroblastes)

neurofilaments (neurones)

lamines (dans les noyaux, )

Filaments intermédiaires de kératine

leur structure de base est identique

organisation en dimère,

en protofilament

(= tétramère, deux dimères surenroulés)

association en quinconce

(souvent jusqu'à 8 protofilaments)

le filament

Ils ne présentent pas de polarité contrairement aux microfilaments et aux microtubules

Fonction

au maintien de la forme cellulaire

à l'ancrage des organites cellulaires.

Ils interviennent

dans la solidité de la cellule.

dans l'adhérence et la cohésion cellulaire car ils sont en relation avec les

desmosomes et les hémidesmosomes.

Ils conférerent aux cellules de l'épiderme

une résistance aux frottements.

Ils concourent

Les filaments intermédiaires (kératine) dans les cellules épithéliales

La polymérisation des filaments intermédiaires

Contrairement à l'actine et à la tubuline, qui sont des protéines globulaires, les divers types de

protéines qui constituent les filaments intermédiaires sont des molécules fibreuses très

allongées.

Leur séquence en acides aminés favorise la formation de dimères superenroulés

Au cours de l'étape d'assemblage, deux des dimères superenroulés s'associent de manière

antiparallèle pour former une sous-unité tétramérique.

C'est un protofilament (3 nm de diamètre).

Les tétramères s'ajoutent à un filament intermédiaire en cours d'élongation et

8 protofilaments forment le filament intermédiaire de 10 nm de diamètre.

Les composants des filaments intermédiaires

A l'inverse des gènes de l'actine et de la tubuline, bien conservés au cours

de l'évolution, les gènes codant les filaments intermédiaires sont diversifiés

et, à ce jour, sont regroupés en une famille d'environ 50 membres formant

6 classes différentes.

Fonctions des filaments intermédiaires

Maintien de l'intégrité cellulaire et tissulaire de l'épithélium

Dans le chapitre «les molécules d'adhérence » nous avons déjà montré l'importance

du cytosquelette dans le maintien mécanique de la cellule et du tissu.

Dans les cellules épithéliales, les filaments intermédiaires sont fortement impliqués

dans deux types de jonctions d'ancrage :

desmosome, interaction cellule-cellule, où ils sont liés avec les membres

de la famille des cadhérines

hémi-desmosome, interaction cellule-lame basale, où ils sont liés aux

intégrines

Un treillis de filaments intermédiaires, polymères de lamine, qui double la face interne

de l'enveloppe nucléaire, forme la lamina nucléaire.

Elle soutient l'enveloppe et donne au noyau sa forme généralement globulaire.

Pendant la mitose, la lamina nucléaire se désagrège grâce à la phosphorylation des

lamines.

Sa désintégration permet l'entrée d'un autre type d'élément du cytosquelette, les

microtubules, qui, comme on le verra plus tard, participent à la séparation des

chromosomes

Soutien de l'enveloppe nucléaire

Filaments intermédiaires (lamine) dans le noyau

Les filaments de kératine sont formés en excès par les cellules épidermiques

(kératinocytes) et les cellules de l'assise génératrice dans le follicule pileux. Cette

expression excessive entraîne la mort des cellules qui restent assemblées (par des

desmosomes) et qui forment progressivement la couche cornée, un ongle ou un poil

(ou un cheveu). Les caractéristiques des filaments intermédiaires, résistance aux

tensions et aux détergents, insolubilité dans l'eau, sont donc essentielles pour une

bonne défense contre les agressions physiques et chimiques dirigées contre

l'organisme entier.

Formation des ongles, cheveux et couche cornée de la peau

Follicule pileux

Les microtubules (MT)

Les microtubules (MT) sont des fibres constitutives du cytosquelette, au même

titre que les microfilaments d'actine et que les filaments intermédiaires.

Les microtubules sont impliqués dans la formation de la plaque équatoriale et

le déplacement pôlaire des chromosomes pendant la mitose.

Microtubules

Microtubules dans les fibroblastes et les neurones en culture

Composition

Un microtubule est un tube dont la paroi est constituée de plusieurs protofilaments

de tubuline; on en compte 13 par microtubule.

Chaque protofilament est constitué d'un assemblage orienté de dimères de tubuline :

tubuline α

tubuline β

reliées par des liaisons non covalentes

Les deux extrémités des microtubules ont des propriétés différentes (polarité du

microtubule).

Cet assemblage polymérique est extrêmement dynamique : les extrémités des

microtubules polymérisent et dépolymérisent en permanence

Phase d'équilibre : le microtubule est soumis au processus de tapis roulant décrit

plus haut.

Polymérisation

La polymérisation met en jeu l'hydrolyse de la GTP (guanosine triphosphate).

Il y a trois phases dans la mise en place du microtubule :

Phase de nucléation : plus rapide que pour l'actine, elle consiste en l'assemblage des

hétérodimères alpha et béta concomitant à l'hydrolyse de la GTP (guanosine

triphosphate) catalysée par la sous unité bêta. Ce "noyau" est la base sur laquelle le

microtubule croît.

Phase d'élongation : 13 protofilaments forment un microtubule.

In vitro, les dimères se lient aux deux extrémités libres du microtubule, bien

que la polymérisation soit plus rapide à l'extrémité (+) du microtubule.

In vivo, le pôle (-) est stabilisée pour être liée au centre de nucléation

(centrosome) du microtubule quelle que soit sa localisation dans la cellule.

Microtubule stabilisé par MAP2 et en brutale dépolymérisation

Les microtubules sont des structures polaires : une extrémité est capable de croissance

rapide (extrémité plus), alors que l'autre extrémité se trouve le plus souvent enchâssée

dans le centrosome (extrémité moins). Le centrosome est un complexe protéique organisé

autour deux structures appelées centrioles. Les centrioles sont faits de plusieurs formes de

tubuline (α, β ,γ , δ et ε )

Assemblage des microtubules

A la périphérie du centrosome on trouve la tubuline- faisant partie d'un complexe

(Tubulin Ring Complex, TuRC) dont la conformation sert de gabarit au microtubule

en construction

A partir d'un centrosome, les dimères de tubuline (α et β) chargés en GTP sont ajoutés

(α du côté pôle moins et β du côté pôle plus) et élaborent des protofilaments, qui

s'assemblent latéralement entre eux, formant ainsi des feuillets.

Les feuillets se replient progressivement sur eux mêmes pour former le microtubule,

cylindre creux et rigide

Généralement le microtubule est composé de 13 protofilaments mais il existe des

microtubules qui sont le résultat de l'assemblage de 11 ou 16 protofilaments.

Les kinésines moteurs moléculaires qui se déplacent vers l'extrémité

positive (+), on parle de transport antérograde.

Les dynéines moteurs moléculaires qui se déplacent vers l'extrémité

négative (-), il s'agit d'un transport rétrograde.

Protéines associées

Les protéines associées aux microtubules ou map, les unes ont un rôle dans

la stabilisation des microtubules,

le mouvement des vésicules et des organites le long des microtubules ; ce

sont des ATPases :

Protéines motrices interagissant avec les microtubules

Les dynéines Les protéines motrices : les kinésines

Des complexes protéiques relient les protéines motrices aux vésicules

Les microtubules kinétochoriens : relient les centrosomes aux kinétochores

(situés au niveau du centromère des chromosomes)

Rôles

Division cellulaire (la mitose)

Les microtubules jouent un rôle très important dans la division cellulaire (mitose) et

dans les courants cytoplasmiques grâce à la coopération entre les microfilaments

d'actine (le déplacement des chromosomes).

L'apparition des microtubules en phase G2 de l'interphase.

Les microtubules polaires : permettent aux 2 centrosomes de s'éloigner l'un de l'autre.

Les microtubules radiaires (également appelés microtubules astériens) : ancrent les

centrosomes aux membranes plasmiques

Transport cytoplasmique

Les déplacements cellulaires se font avec la concurrence entre les MA

(microfilaments d'actine) et les MT

Les microtubules sont très nombreux dans les neurones, en particulier dans les

dendrites et les axones.

Ils permettent d'acheminer divers composants vers leurs extrémités, servant de

véritables rails sur lesquels des moteurs moléculaires, attachés aux composants

à transporter, se déplacent.(vésicules synaptiques ou des mitochondries).

Le transport est possible grâce à des protéines associées aux microtubules

(PAM ou MAP en anglais) :

MAP de mobilisation Entre autres la kinésine (vers l'extrémité plus),

et la dynéine (vers l'extrémité moins).

MAP d'assemblage (proteines Tau, MAP-2).

MAP de stabilisation (STOP)

Dynéines et kinésines assurent des transports en sens inverse.

Transport rétrograde

Transport antérograde

Les microtubules composent majoritairement le filament axial flagellaire des

cellules eucaryotes mobiles comme les spermatozoïdes matures et les protozoaires.

Mobilité cellulaire

Autres

Les microtubules ont d'autres rôles, parmi eux le maintien de la forme tridimensionnelle

et la diapédèse et le transport de vésicules d'endocytose et d'exocytose.

Molécules agissant sur les microtubules

Inhibiteurs de la polymérisation

la colchicine (par réaction réversible)

la vinblastine,

la vincristine Ceux-ci modifient l'équilibre de la réaction de polymérisation et

favorisent ainsi la dépolymérisation.

le nocadazole.

Activateurs de polymérisation

le Taxol.

Régulation

Les microtubules sont des structures extrêmement dynamiques. Ils sont synthétisés

et dégradés dans des temps très brefs.

Certains médicaments peuvent les déstabiliser ou, au contraire, les stabiliser.

La biogénèse des microtubules

les MT se polymérisent à partir de centres organisateurs (MTOC) :

kinétochores (division cellulaire).

corpuscule basal ou cinétosome (cils et flagelles).

la matière péricentriolaire amorphe (cellules animales) ou masse amorphe

(cellules végétales) pour la polymérisation des autres MT.

Microtubule en polymérisation

Stabilisation des microtubules

Les cellules peuvent modifier cette instabilité dynamique par des

protéines qui s'associent aux microtubules sur toute leur longueur : les

"microtubule-associated proteins » MAP2 (200 kDa), MAP4 (135 kDa)

ou la protéine Tau (45 kDa). On estime que la présence de ces protéines

réduit 50 fois la probabilité de déclenchement d'une brutale dissociation

(catastrophe).

Mouvement des cils et anoxème

Le déplacement simultané des dynéines engendre la flexion du cil

Un filament d'actine, ou microfilament, est un homopolymère

d'actine, protéine de 42 kDa (Unité de masse atomique).

C'est un constituant essentiel du cytosquelette des cellules eucaryotes,

ainsi que des fibres musculaires.

L'actine représente ainsi environ 5% du total des protéines d'une

cellule animale typique, la moitié étant assemblée en filaments d'actine

alors que l'autre moitié est libre dans le cytosol sous forme de monomères

d'actine.

L'actine sous forme de filaments est parfois appelée actine F

(Fibrillaire), tandis que la forme monomérique est appelée actine G

(Globulaire).

Filament d'actine, ou microfilament

Les microfilaments d'actine sont constitués de deux chaînes d'actine entortillées.

Elles contribuent au maintien de la forme des cellules en supportant la tension.

Impliquées dans la contraction musculaire (avec la myosine).

Elles participent au transport intracellulaire

Responsables de la formation du sillon lors de la division cellulaire.

Microfilaments d'actine

Structure d'un filament

Un filament d'actine est composé de deux brins constitués de monomères d'actine,

enroulés l'un autour de l'autre, dans une hélice double.

Chaque filament est polarisé car toutes les molécules d'actine globulaire "pointent"

dans la même direction, vers une extrémité appelée (-), l'autre extrémité étant

nommée (+).

A cette polarité structurelle s'ajoute une polarité de polymérisation.

L'actine et les protéines de liaison à l'actine

Les monomères d'actine ainsi libérés doivent être rechargés en ATP avant

de rejoindre le filament

La polymérisation de l'actine

L'actine se polymérise (en présence d'ATP) en une hélice serrée de 5-9 nm

de diamètre formant un filament flexible et polaire

Lorsque l'on solubilise l'actine en présence de KCl, ATP, Mg2+ et d'un catalyseur tel que le complexe ARP2/3 qui permet de fixer les premiers monomères (amorce), elle forme spontanément des polymères (filament d'actine ou actine-F).

Après la polymérisation, une hydrolyse aléatoire de l'ATP a lieu, le phosphate

(Pi) est libéré et l'ADP qui en résulte reste piégé dans le polymère.

Les molécules d'actine liées à l'ADP ont tendance à se détacher du polymère

aux extrémités des filaments.

In vivo, la polymérisation de l'actine est contrôlée par de nombreuses protéines,

comme la profiline, le complexe ARP2/3, CapZ et la gelsoline

La profiline (15 kDa) se fixe à l'actine monomérique liant alors l'ATP et

aidant à la réintégration de l'actine dans le polymère.

Le complexe protéique ARP2/3 (Actin Related Proteins 2 et 3, de 42 et

47 kDa respectivement) est impliqué dans l'initiation de la polymérisation.

Le complexe se fixe côté moins de l'actine et sa présence favorise la formation

d'une amorce constituée de trois monomères liés entre eux (site de nucléation

pour la formation de longs polymères).

L'ARP2/3 joue donc un rôle important dans la désignation des sites où l'actine

doit se polymériser.

Les pôles plus et moins des filaments peuvent être protégés par les protéines de

coiffage (capping). Ces protéines empêchent l'actine, dans son état ADP, de quitter

le polymère mais empêchent aussi sa polymérisation dans son état ATP.

CapZ, constituée d'un dimère de deux sous-unités (alpha, 34 kDa, et beta, 30 kDa),

se fixe au pôle plus, évitant ainsi la croissance rapide.

La tropomoduline (40 kDa) se fixe au pôle moins, évitant ainsi la croissance

lente.

CapZ et tropomoduline, jouent un rôle important dans la stabilisation

des polymères d'actine- α dans les muscles striés

la gelsoline (82 kDa), en présence d'une concentration élevée de

Ca2+ cytosolique, se fixe au polymère d'actine et crée une coupure

engendrant la dislocation du filament d'actine.

La gelsoline reste fixée à l'extrémité plus, évitant ainsi la

repolymérisation rapide

La polymérisation de l'actine

Cofiline et Profiline :

2 exemples de protéines régulant la

polymérisation de l'actine.

Cofiline se lie à Actine/ADP : dépolymérisation, fragmentation

Profiline se lie à actine/ATP : augmentation de la vitesse d'association

Dislocation du filament d'actine par la gelsoline

Les fonctions des filaments d'actine

Par des exemples spécifiques nous illustrons ci-dessous quelques fonctions des filaments d'actine.

Migration cellulaire

les leucocytes quittent la circulation pour s'infiltrer dans les tissus.

Les mouvements nécessaires à ce déplacement se font grâce au cytosquelette et

à l'actine en particulier.

L'actine joue un rôle dans la formation des lamellipodes résultant d'un phénomène

de protrusion membranaire

Le réseau d'actine périphérique sous-membranaire sert d'appui à la

polymérisation de nouveaux filaments qui repoussent la membrane, formant

ainsi progressivement le lamellipode.

Les sites d'initiation de la polymérisation (sites de nucléation) sont désignés

par l'activation de ARP2/3 qui pour sa part est sous l'influence des

récepteurs membranaires aux peptides N-formylés (chémokine).

Les lamellipodes sont des extensions dynamiques des leucocytes qui leur permettent de se déplacer sur une surface. Ils se forment (et disparaissent) en quelques secondes, témoignant de la dynamique rapide de la polymérisation et

dépolymérisation de l'actine.

Les faisceaux contractiles d'actine forment des fibres dites « de tension » dans les fibroblastes tissulaires (tissu conjonctif) les rendant capables de se contracter et d'exercer ainsi une traction sur la matrice extracellulaire qui les entoure. Ce processus est essentiel pour entamer la cicatrisation au cours de laquelle les deux lèvres de la blessure doivent progressivement être rapprochées. Par l'intermédiaire de complexes moléculaires d'adhérence regroupés aux sites appelés contacts focaux, les filaments d'actine sont reliés à la matrice extracellulaire (fibronectine, laminine et collagène). La molécule principalement impliquée est l'intégrine qui, grâce à un

complexe de molécules de liaison (taline, vinculine et α -actinine)

est fixée au cytosquelette d'actine

Traction sur la matrice extracellulaire

La migration cellulaire

Les fibres de tension

En fin de mitose, après que les chromosomes se soient séparés grâce aux

microtubules (télophase), les filaments d'actine forment en périphérie de la

cellule et perpendiculairement à l'axe du fuseau mitotique (microtubules),

un faisceau contractile appelé anneau contractile. Quand l'anneau se

contracte (comme le cordon d'une bourse) il sépare la cellule mère en deux

cellules filles (cytodiérèse).

Cytodiérèse

Maintien de l'intégrité tissulaire et participation aux mouvements des feuillets

embryonnaires

les filaments d'actine sont un composant important de la ceinture d'adhérence.

Ces filaments sont arrangés sous forme de faisceaux contractiles. En associant

les éléments du cytosquelette d'une cellule à ceux d'une autre, cette ceinture

permet à l'épithélium de résister aux agressions mécaniques

Fin de la mitose, une coopération entre les MTs du fuseau

et l’actine permet le positionnement du sillon de clivage

En fonction du type cellulaire, c’est le fuseau ou les asters qui contrôle le

positionnement du plan de clivage

La ceinture d'adhérence

En plus de ce rôle utile de résistance tissulaire, les faisceaux

contractiles des ceintures sont à l'origine de mouvements tissulaires au

cours de l'embryogenèse. La formation du tube neural en est un

exemple représentatif. C'est en effet la contraction des ceintures qui

provoque l'affaissement du feuillet neuro-ectodermique, donnant ainsi

naissance à la gouttière neurale puis au tube neural

Formation du tube neural par contraction progressive de la ceinture d'adhérence

Les bordures en brosse des cellules épithéliales digestives sont formées

de microvillosités. Ces différenciations résultent en une augmentation

considérable de la surface cellulaire apicale, facilitant ainsi la capture

des nutriments dans le tube digestif (pour exemple, revoir le transport du

glucose par SGLT1

Armature des microvillosités

Ces microvillosités possèdent une armature constituée de filaments d'actine

associés en faisceaux parallèles, orientés côté + distal et liés par la fimbrine.

Ces filaments sont stabilisés par des protéines de coiffage qui se trouvent à

leurs extrémités. Les filaments sont ancrés sur un réseau de filaments

périphériques sous-membranaires (actine corticale)

Filaments d'actine dans les microvillosités

L'actine dans les cellules musculaires

Les cellules musculaires sont des cellules où le cytosquelette

est très élaboré et dans lesquelles l'actine représente 20% de

la masse protéique totale

.

muscle squelettique est constitué de cellules géantes, les myocytes,

chaque cellule, le cytosquelette s'agence en de nombreuses

unités identiques appelées myofibrilles. Chaque myofibrille est

constituée par une juxtaposition linéaire de sarcomères,

mesurant environ 3µm, liés par leurs disques Z.

Des filaments intermédiaires, constitués de desmine (protéine de

53 kDa), entourent les myofibrilles au niveau des disques Z du

sarcomère.

Ils rendent les myofibrilles solidaires les unes des autres et de la membrane de

la cellule (géante) et réalisent l'alignement des sarcomères qui confère aux

muscles squelettique son caractéristique aspect strié en microscopie optique

Organisation du muscle strié

Le sarcomère comme unité de contraction

L'actine et la myosine sont à la base de la contractilité des

sarcomères qui sont constitués par un assemblage de filaments

parallèles d'actine (filaments minces) et de myosine-II (filaments

épais)

Les filaments d'actine, longs d'environ 1µm sont attachés aux

disques Z par l'intermédiaire de capZ (protéine de coiffage qui se

fixe à l'extrémité plus) et de l' –α actinine.

L'extrémité moins (libre) est stabilisée par la tropomoduline. Sur sa

longueur, le filament d'actine est associé à d'autres protéines qui

interviennent dans la contraction musculaire

Vue de détail du sarcomère

Le sarcomère comme unité de contraction

Déplacement de l'actine (contraction du sarcomère) dû

au changement de la position de la tête de myosine

La présence de Ca2+ permet l'interaction entre la myosine et l'actine

Protéines associées

Les protéines associées à l'actine (en anglais, Actin associated proteins, ou AAP)

sont la clef du contrôle par la cellule de son stock d'actine

Elles permettent de réguler la polymérisation

d'organiser spatialement les filaments.

Elles sont à leur tour contrôlées par des protéines régulatrices qui s'insèrent dans

le réseau complexe interagissant avec toute la cellule.

Spectrine : permet l'accrochage du microfilament d'actine a la membrane plasmique

Protéines de réticulation

Fimbrine : maintient les filaments serrés d'actine fasciculée.

alpha actinine : protéine dimérique liant 2 microfilaments entre eux, les

maintenant parallèles entre eux. (point focal d'ancrage...).

Elle se lie au pôle + pour permettre l'intéraction actine-myosine notamment dans

le mouvement amiboïde.

Filamine : bloque l'actine réticulée pour l'empêcher de passer en actine fasciculée.

Villine : maintient les filaments serrés d'actine fasciculée, spécifique des microvillosités.

Tropomyosine

Protéines de stabilisation

Ce sont ces protéines qui permettent d'initier la polymérisation. Il en existe

plusieurs, ayant des modes d'actions différentes.

Protéines de polymérisation

Protéines de nucléation

L'ARP2/3, une protéine proche de l'actine, sert de point de départ à la

polymérisation : des monomères d'actine G viennent se lier à elle, entraînant

la formation d'un filament.

La formine possède deux domaines riches en proline. Des profilines liées

chacune à une actine G viennent se lier sur le premier ; ces actines sont alors

transférées sur l'autre domaine, où elle se lient les unes à la suite des autres

pour former le filament.

La profiline se fixe à l'actine G et favorise l'échange de l'ADP par de L'ATP, et

laisse le côté - de l'actine libre ; il peut ainsi s'insérer dans le polymère à

l'extrémité barbue.

Protéines de séquestration

Ces protéines servent à réguler la quantité d'actine G présente dans le cytoplasme.

La thymosine se fixe à l'extrémité pointue de l'actine G et empêche l'échange

de l'ADP liée à celle-ci par une molécule d'ATP.

Protéines de coiffe

Elles se lient à l'extrémité barbée d'un filament d'actine pour empêcher la

polymérisation (ajout d'actine G), et donc pour arrêter la croissance du filament

Elles peuvent également se lier à l'extrémité pointue pour arrêter la

dépolymérisation ou permettre la formation d'un nucléus (initiation de la

polymérisation).

CAP (capping protein).

La gelsoline, comme son nom l'indique, permet de passer de l'actine en gel

(dans un réseau de maille) à l'actine en solution (actine G).

La cofiline impose une torsion supplémentaire à l'actine, entraînant sa

dépolymérisation.

Protéines de fragmentation

Ces protéines permettent de cliver les filaments d'actine,

Myosine de type 1 : maintient l'actine large fasciculée avec l'aide de l'alpha-actinine.

Myosine de type 2 : contraction musculaire.

Myosine de type 5 : protéine moteur capable de se déplacer vers l'extrémité +.

Protéines motrices

Les filaments d'actine s'organisent de façons très diverses suivant leurs fonctions

biologiques. Voici quelques exemples de structures observées et leurs principales

propriétés : faisceaux, câbles de tension, réseaux, comètes.

Superstructures

Le mouvement des organites : chez les végétaux supérieur le déplacement des

chloroplastes dans la cellule en fonction des conditions lumineuse fait intervenir les

filaments d'actine.

Rôles

Maintien des édifices structuraux par exemple des villosités.

Mouvements intracellulaires : contraction des cellules musculaires striées:

ces cellules musculaires sont organisées en myofibrilles (= disposition

particulière des filaments d'actines et de myosines et d'autres protéines).

L'unité fonctionnelle de la myofibrille est le sarcomère qui va se raccourcir

lors de la contraction (isotonique ou isométrique). /contraction des cellules

musculaires lisses: pas d'organisation sarcomérique, arrangement particulier

des filaments qui parcourent la cellule transversalement, longitudinalement et

en diagonale, pour s'insérer sur les corps denses.

Les mouvements cellulaires : déplacement de l'amibe, des leucocytes

(pseudopodes).

La cytodiérèse (en fin de division cellulaire).

La formation des jonctions cellulaires (y compris des neurones, via le « cône

de croissance »).