le cytosquelette

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 < Vdépol
Vpolym > 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 gelssol. 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’assemblage
Faisceau serré ou
« parallèle »
Faisceau lâche
ou contractile
Faisceau type gel
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
dimérique
permettant 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
Protéines:
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 mbe
nucléaire
Plectine et BPAG1e : liaison
des FI aux hémidesmosomes
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
->