Cours sur le cytosquelette PACES (première année de médecine)

Thèmes abordés

Cours sur le cytosquelette PACES, cytosquelette, polymères protéiques filamenteux, microtubules, microfilaments d'actine

Résumé du document

- Organisation dynamique de polymères protéiques filamenteux associés à d'autres prot.
- Répartition diff en fonction du type de filament, peu de colocalisation entre micro-tubules et actine.
- 2 types de monomères = globulaires (micro-filaments, micro-tubules) + fibreux (filaments intermédiaires).

Extraits

[...] CYTOSQUELETTE Généralités Organisation dynamique de polymères protéiques filamenteux associés à d'autres prot Répartition en fonction du type de filament, peu de colocalisation entre µtubules et actine 2 types de monomères = globulaires (µfilaments, µtubules) + fibreux (filaments intermédiaires) 3 types de filaments Prot fil inter phosphorylation, O-glycosylation fil inter (liaison avec prot et cytosquelette) Actine liaison à nucléotides ATP/ADP µfilament (liaison avec organites, mb plasmique) Tubuline liaison à nucléotides GTP/GDP µtubule (liaison avec facteurs cytosoliques) Périphérie cellulaire (actine++), cytosol (synthèse), noyau (filaments intermédiaires = lamines) Remaniement permanent états (monomères libres, polymères stables ou instables) Fonctions = forme, résistance, mouvements (déplacement, contraction), guidage dans transport, activité génomique et métabolique II] Filaments intermédiaires Prot fibreuses ou filamenteuses insolubles Type de filaments Cytoplasmiques Cytokératines cellules épithéliales Vimentine et apparenté fibroblastes, cellules musuclaires (desmine), gliales (GFAP) Neuro-filaments neurones Nucléaires = lamines noyau de ttes les cellules Répartition = réseau fibreux rigides dans cytosol (sous-membranaire, périnucléaire, entre noyau et mb) + lamines dans noyau Structure Monomère fibreux avec 3 domaines = partie centrale + 2 extrémités phosphorylées/glycosylées Etapes de polymérisation 2 monomères même orientation = dimère torsadé 2 dimères orientation opposée = tétramère plusieurs tétramères bout à bout = protofilament 8 protofilaments = 1 filament intermédiaire Arrangement hélicoïdal, pas de polarité, dynamique restreinte Types de filaments = 4 catégories selon types de cellules, isoformes (homo/hétéro-dimères) Protéines associées Favorisent réticulation Composants desmosomes (cadhérines) et hémi-desmosomes (intégrines, lien méca cellule/MEC) Forte concentration de prot = plaque dense Rôles = armature des axones, calibre des neurones, structure, lamines dans noyau, résistance, cohésion tissus, résistance mécanique (épiderme) Filaments stables les plus stables et résistants du cytosquelette et les plus spécifiques des tissus III] Microtubules Structure Fibre creuse cylindrique lgue, de petit diamètre Polymères de prot globulaire de tubuline (α et β = fabrication, γ = centrosomes) Polymérisation = formation hétérodimère α-β alignement hétérodimères même orientation protofilament hélice de 13 protofilaments microtubule Polymérisation/dépolymérisation = nécessite Mg2+ et GTP, polymérisation hétérodimères α-β avec GTP fixé, fixation hétérodimère à une extrémité du µtubule, hydrolyse GTP en GDP dépolymérisation sur GDP fixé (vitesse des 2 phénomènes à chaque extrémité, dimères formés peuvent être réutilisés) Polarité, instabilité dynamique (stabilité au niveau du centrosome, µtubules s'allongent et se raccourcissent en partant du centrosome) Extrémité - = centre cellulaire (centrosome), polymérisation lente et dépolymérisation, rôles de COMT et tubuline γ, stabilité Extrémité + = périphérie cellulaire, polymérisation rapide et dépolymérisation, rôle de la coiffe de tubuline GTP, allongement rapide et variable Protéines associées Kinésines (360 kDa) = tétramère (2x2 s.u), liaison vésicules et organites sur la queue, se déplace vers extrémité positive distale (ATP dpdt) Dynéines (2000 kDa) = dimère, nbreuses prot associées, liaison vésicules et organites à la base, se déplace vers extrémité négative centrale (activité ATPase) dans les 2 cas, têtes globulaires sont domaine moteur, fixation ATP, liaison aux µtubules (tubuline β) Rôles = polarité des fonctions cellulaires, motilité des cellules et des particules ds les cellules, déplacement chromosomes, transport orienté des ARNm Protéines associées MAP structurales = MAP et prot Tau = stabilisent µtubules par association latérale de µtubules MAP motrices = kinésine, dynéine = permettent des mvts Utilisent hydrolyse ATP pour déplacement le long du filament, types multiples en fonction du filament, de la direction et du type de cargo qu'elles transportent ou 2 têtes avec activité ATPasique reliées à une tige Fonctionnement d'une kinésine = bras se fixe sur tubuline chgment ADP en ATP hydrolyse ATP en ADP+Pi mvt vers l'avant Time-lapse = croisement de différentes prot sur le même µtubule Centrosome centriole Fragment court de µtubules formant un cylindre, anneaux de tubuline γ denses aux correspondant aux sites de départ des µtubules (triplets de µtubules à la base du centriole, dimères aux extrémités), MAP pré-centriolaire dans matrice Rôles = centre organisateur cellulaire, polarité des fonctions cellulaires et transport des organites (transport vers périphérie ou exocytose par kinésines / transport depuis périphérie ou endocytose par dynéines) Cils et flagelles Cils = nbreux, ttes la surface cellulaire ou toute une face Partie cil = expansion mb plasmique entoure le cil dblets de µtubules périphériques + 1 paire de µtubules centraux + nbreuses prot associées = axonème (dblets de µtubules) Partie corpuscule basal = triplets de microtubules (idem centriole) Flagelles = peu nbreux, localisation apicale Rôle = mvts du milieu extra-cellulaire à la surface ou déplacements cellulaires Conclusion Microtubules solitaires = autoroutes de transport Microtubules associées permettent déplacement des cellules ou du milieu par rapport à la cellule Rôle des centrioles mal connu IV] Microfilaments d'actine Caractéristiques Filaments fins, flexibles, abondants et répandus, groupés en faisceaux ou en réseaux Répartition = structures permanentes (microvillosités, faisceaux contractiles) ou temporaires (anneau contractile, folipodes) Deux formes d'actine (mono/polymère), tjrs associée à ATP ou ADP Monomère = α (muscles) et β,γ (autres cellules, β-actine ds ttes les cellules, stable) actine G (globulaire, stockage) et F (fibrillaire, fonctionnelle) Polymère = hélice dble, polarité (ext + = polymérisation rapide ; ext - = dépolymérisation ou polymérisation lente), mécanisme ATP dpdt (polymérisation si ATP lié, dépolymérisation si hydrolyse en ADP) Protéines associées Contrôle polymérisation/dépolymérisation Thymosine blocage polymérisation Profiline diminution polymérisation Caldesmon stabilisation polymères Organisation des filaments Tropomyosine stabilisation µfilaments α-actinine formation faisceaux larges Fimbrine formation faisceaux serrés Villine formation faisceaux serrés (microvillosités) Filamine formation réseaux Destruction µfilaments = gelsoline fragmentation polymères, transition gel/solide Mouvements intracellulaires et contraction Myosine I déplacement vésicules Myosine II contraction musculaire Attachement à la mb plasmique Complexes de nucléation formation des filipodes (déplacement cellulaire) Spectrine nbreuses cellules (hématies . [...]