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CYTOSQUELETTE - Acte II -. LES MICROFILAMENTS dACTINE 1 – RECONNAISSANCE 2 – MISE EN ÉVIDENCE 3 – CONSTANCE 4 – DÉFINITION 5 - MICROSCOPIE PHOTONIQUE.

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1 CYTOSQUELETTE - Acte II -

2 LES MICROFILAMENTS dACTINE 1 – RECONNAISSANCE 2 – MISE EN ÉVIDENCE 3 – CONSTANCE 4 – DÉFINITION 5 - MICROSCOPIE PHOTONIQUE 6 - MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE 7 - POLARISATION du MICROFILAMENT 8 - BIOCHIMIE de lACTINE 10 - PONTAGE DES MF DACTINE à LA MEMBRANE PLASMIQUE 11 - PROTÉINES MODIFIANT LES MICROFILAMENTS DACTINE 12 - LES PETITES PROTÉINES G 13 - MOUVEMENTS AMIBOÏDES 9 – PROTÉINES SE FIXANT à LACTINE 14 – APERCU de RÉGULATION

3 LES MICROFILAMENTS DACTINE 1 – RECONNAISSANCE : Dans les cellules musculaires : fin du XIXème siècle… Dans les autres cellules : M.E. « récente » (env.1965) problèmes de fixation 2 – MISE EN ÉVIDENCE Techniques dimmunofluorescence avec : Microscopie photonique : Contraste de phase les fibres de tension Anticorps anti-actine Méromyosine lourde phalloïdine couplés à un fluorochrome Microscopie électronique : Cryodécapage et ultracongélation Transmission simple Transmission et coloration histoimmunologique Les fibres de tension, les réseaux dactine

4 3 – CONSTANCE : Présents chez les Métazoaires, les Protozoaires Absents chez les Métaphytes mais présents chez les Protophytes Inconnus chez les Eubactéries chez les Archés (une forme très voisine chez certaines ??) 4 – DÉFINITION : Structures filamenteuses de 7 nm de diamètre homopolymériques polarisées capables de générer des mouvements par eux-mêmes grâce à des molécules de myosine Ont avant tout un rôle de rail. Mais peuvent cependant générer des déformations membranaires par leur croissance, peuvent avoir un (discret) rôle de charpente.

5 5 - MICROSCOPIE PHOTONIQUE : Immunofluorescence Actine en rouge. Zyxine en vert Disposition sous la forme de FIBRES de TENSION (cellule immobile) Actine en vert. Noyau en rouge Réseau plus diffus : Cellule faiblement mobile

6 F Fibres de tension dans une cellule immobile

7 6 - MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE : Filament apparemment bicaténaire torsadé En fait : monocaténaire

8 7 - POLARISATION du MICROFILAMENT : Conséquences : Equilibre dynamique des microfilaments fins: Stock cytoplasmique de monomères important Rotation des MF pouvant être très rapide Possibilité de déplacement (sur dautres structures, par treadmilling) Contrôle de la croissance ATP ADP Échange lent Mise en évidence par la méromyosine lourde

9 8 - BIOCHIMIE de lACTINE : Petite molécule globulaire de 42 kDa de masse moléculaire La plus abondante des protéines solubles cytoplasmiques Existe dans la cellule sous deux formes : - une forme monomérique Actine G (Globulaire) - une forme polymérique Actine F (Fibreuse) Diverses variétés (codées par 6 gènes) : - 4 variétés dactines musculaires - 2 variétés dactines non musculaires Très hautement conservée au cours de lévolution Possède de très nombreux sites de fixation pour de très nombreuses protéines stock intracytoplasmique de monomères très important

10 Protéines de « fonctions » : troponines, tropomyosines, léiotonines, myosines Protéines de liaison : actinines, Arp, taline, vinculine, protéines ERM, spectrine filamine, fimbrine Protéines de « modification structurale » : profilines, gelsolines, actinines, dépactines Protéines de séquestration : thymosine, profiline Protéines dorganisation : Filamine Fimbrine Villine, Fascine Spectrine Réseaux Faisceaux 9 – PROTÉINES SE FIXANT à LACTINE : Liste malheureusement non exhaustive…. pas uniquementoui Toxiques : La phalloïdine Les cytochalasines La latrunculine Fixation sur lextrémité – Inhibiteur de dépolymérisation Favorise la polymérisation Bloquent la polymérisation

11 10 - PONTAGE des MF DACTINE à LA MEMBRANE PLASMIQUE : 1 - Dystrophine et fibres musculaires 2 - Protéines ERM : ezrine, radixine, moesine Se fixent sur la CD44, protéine intégrale membranaire ubiquitaire mais aussi sur des échangeurs ioniques des canaux ioniques des ATPases de type P Portent une séquence consensus commune voisine de la protéine bande 4.1 érythrocytaire 3 - Protéines fimbrine, actinine, spectrine, taline, vinculine Différents systèmes en fonction des cellules considérées: diverses protéines membranaires intégrales, des intégrines Complexe dinsertion spécifique Fibres et cellules musculaires striées, neurones

12 La DYSTROPHINE Gène unique sur le chromosome X (Xp21 : gène DMD) maladies liées au sexe - myopathie de Duchene - myopathie de Becker Glycoprotéine extracellulaire de 156 kDA permettant la liaison à des protéines de la matrice extracellulaire (laminines &…) Volumineuse protéine indispensable à la structuration - des fibres musculaires - des neurones. Segment analogue à l actinine : Insertion MF actine 24 répétitions « spectrine-like » Domaine de fixation aux prot. membranaires Myopathie de BeckerMyopathie de Duchene Dystroglycanes Complexe sarcoglycane N C Dimère de dystrophine Laminines Syntrophine Actine Collagène Lame basale

13 10 - Pontage des MF dactine à la membrane plasmique : 1 - Dystrophine et fibres musculaires 2 - Protéines ERM :ezrine, radixine, moesine Se fixent sur la CD44, protéine intégrale membranaire ubiquitaire mais aussi sur des échangeurs ioniques des canaux ioniques des ATPases de type P Portent une séquence consensus commune voisine de la protéine bande 4.1 érythrocytaire 3 - Protéines fimbrine, actinine, spectrine, taline, vinculine Différents systèmes fonction des cellules considérées: diverses protéines membranaires intégrales, des intégrines Complexe dinsertion spécifique Fibres et cellules musculaires striées, neurones

14 11 - PROTÉINES MODIFIANT LES MICROFILAMENTS DACTINE Profiline + Actine-ADPProfiline-Actine G-ATP ATP ADP Thymosine -actineACTINE G + thymosine Filamine Gelsolines actinines Filamine Gelsolines actinines POLYMÉRISANTES Si Ca ++ > M DÉPOLYMÉRISANTES Si Ca ++ < M ACTINE F Dépactine Actine G-ADP actinines (si Ca ++ > M) filamine fimbrine villine fascine TROUSSEAUX FAISCEAUX RÉSEAUX actinines (si Ca ++ < M)

15 Chaîne aliphatique (+/-) Petite protéine G GTP GAP GTPase Activating Protein GEP GDP / GTP Exchange Protein GDS + GDI - PROTEINE X INACTIVE PROTEINE X ACTIVE FORME ACTIVE FORME INACTIVE GDS = GDP Dissociating Stimulator GDI = GDP Dissociating Inhibitor 12 - LES PETITES PROTÉINES G Les familles des Petites Protéines G : Familles Ras : prolifération cellulaire, transferts nucléaires (Ran) en règle, expression des gènes Familles Rab : Transferts vésiculaires, endo et exocytose Familles Rho, Rac : mobilité, réseau dactine globalement : morphologie cellulaire

16 13 - MOUVEMENTS AMIBOÏDES 3 grandes phases :émission dun pseudopode, dun filopode adhésion du pseudopode rétraction sur ce pseudopode STADE INITIAL : Cellule fixée au substrat par des plaques dadhésion PHASE 1 : Emission dun pseudopode Endocytose postérieure Exocytose antérieure Filaments dactine en croissance Ajout de monomères + -

17 Phase 2 : Fixation du pseudopode par formation de nouvelles plaques dadhésion et disparition des plus postérieures Phase 3 : Rétraction sur les néo-pseudopodes: Intervention :myosines 1 myosines 2 microtubules

18 Petite protéine G active Cdc42 Petite protéine G inactive Protéine WASP Protéine Arp WASP : Wiskott Aldrich Syndrom Protein Syndrome de déficience immunitaire par défaut de migration des cellules immuno- compétentes En fait : toute une famille de protéine nucléant les filaments dactine Petites protéines G intervenant sur lactine : Familles : Rho : les fibres de tension Rac : les extensions membranaires Cdc 42: les filopodes

19 14 – RÉGULATION : Extrêmement complexe… Pouvant être très localisée Deux grands niveaux : - Au niveau de la globalité de la cellule : Le taux du calcium Contrôle de ce taux : les calmodulines cytoplasmiques les pompes à calcium réticulum endoplasmique mitochondries membranes plasmiques calciosomes les canaux calcium - Ponctuellement dans une zone cellulaire : les petites protéines G : Rho, Rac et Cdc42

20 CYTOSQUELETTE - Acte III -

21 LES MICROFILAMENTS INTERMÉDIAIRES 1- DÉFINITION 2 - CONSTANCE 3 - CONSTITUTION 4 - RENOUVELLEMENT 5 - PROTÉINES de PONTAGES

22 2 - CONSTANCE : Spécifique des Métazoaires (à partir des Nématodes) Quasi ubiquitaires (exceptions : oligodendrocytes, hématies) Absence chez les Métaphytes, les Protophytes Absence chez les Procaryotes - Connus (morphologiquement) de longue date : les TONOFILAMENTS des kératinocytes - Relations étroites avec les systèmes de jonction entre les cellules 1- DÉFINITION : Initialement : strictement morphologique Microfilaments de tailles comprises entre 8 et 10 nm dépaisseur rectilignes non ramifiés porteurs dune striation périodique - Biochimie longtemps inconnue : protéines insolubles (ou peu…) protéines diverses homo ou hétéropolymères

23 DesmosomeTonofilaments Couche germinative Stratum spinosum Couche granuleuse Couche cornée Couche desquamante PEAU et KÉRATINOCYTES (épithélium malpighien kératinisé)

24 42 nm hélice 21 nm 3 - CONSTITUTION Monomère Homodimère ou hétérodimère Tétramère (non polarisé) Protofilament (association de tétramères) Assemblage de 8 protofilaments : Microfilament intermédiaire Striation périodique denviron 21 nm Structure beaucoup plus solide et résistante que les MT ou les MF fins

25 3 - COMPOSITIONS BIOCHIMIQUES Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classes 6 & 7Nestine, tanabine Cellules cutanées, phanères Tonofilaments des desmosomes Vimentine Fibroblastes, Cellule de Sertoli Leucocytes, Cellules endothéliales Cellules & fibres musculaires Protéine gliale acide Cellules gliales Périphérine Neurones S.N. périphérique Plasticine Cellules rétiniennes Classe 5Lamines A, B & CNoyaux Protéine neurofilamentaire Neurones S.N. central Axones Dendrites Desmine Classe 1Kératines acides Kératines neutres des Ichtyoses Epidermolyse bulleuse Desminopathies Les kératines sont les protéines les plus insolubles de lorganisme : important de le savoir ? Sclérose latérale amyotrophique Progeria

26 4 - RENOUVELLEMENT : Structures très stables Pas de pool cytoplasmique soluble Pas de polarisation Cependant, dépolymérisation possible : phénomènes de phosphorylation Ne sont abondants que dans les cellules différenciées Un seul toxique connu : lacrylamide (dépolymérisant) Pas de protéine motrice associée 5 - PROTÉINES de PONTAGES (IFAPs –Intermediate Filament Associated Protein): Existence de diverses protéines pontant les MFI à dautres structures : les PLAKINES principalement les plakoglobines la plectrine Cette dernière possède des domaines de liaison avec - divers MFI pontage de divers MFI les uns aux autres, - les microtubules, - les microfilaments fins Penser à la mitose Différences +++ avec MT, MF

27 CYTOSQUELETTE - Acte IV -

28 Myosine de type 2 : la seule à former des FILAMENTS ÉPAIS Chaîne lourde = 200 kDa Chaînes légères = 16 & 20 kDa charnières 155 nm 10 nm Zone dinteraction avec lactine ATP Tête S1 Méromyosine légère Méromyosine lourde MONOMÈRE : DIMÈRE : MICROFILAMENT ÉPAIS :

29 MYOSINES NON CONVENTIONNELLES : 14 types différents : 13 se déplacent vers extrémité + 1 se déplace vers lextrémité – (myosine IV) Déplacement général des vésicules : - si long trajet : système microtubulaire avec dynéine/kinésine - si trajet court : microfilaments actine et myosines non conventionnelles Déplacement fonction de la structure fixe de la molécule de myosine MicrotubuleMF actine Vésicule MF actine

30 actine Myosine 1 calmoduline villine Réseau de MFI filamine vinculine

31 Fimbrine MF actine Intégrines (hétérodimères) Membrane plasmique vinculine actinine Liaison avec des protéines de la matrice extracellulaire (dimère) Organisation dune plaque dadhésion Taline Tensine

32 FIN du Chapitre LE NOYAU


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