Les cellules eucaryotes contiennent trois principaux types de filaments cytosquelettiques: les microfilaments, les microtubules et les filaments intermédiaires. Dans les neurones, les filaments intermédiaires sont appelés neurofilaments. Chaque type est formé par la polymérisation d’un type distinct de sous-unité protéique et a sa propre forme caractéristique et sa propre distribution intracellulaire. Les microfilaments sont des polymères de la protéine actine et ont un diamètre de 7 nm. Les microtubules sont composés de tubuline et ont un diamètre de 25 nm. Les filaments intermédiaires sont composés de diverses protéines, selon le type de cellule dans laquelle ils se trouvent; ils ont normalement un diamètre de 8 à 12 nm. Le cytosquelette donne à la cellule structure et forme, et en excluant les macromolécules d’une partie du cytosol, il ajoute au niveau d’encombrement macromoléculaire dans ce compartiment. Les éléments cytosquelettiques interagissent intensivement et intimement avec les membranes cellulaires.

Les recherches sur les troubles neurodégénératifs tels que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Huntington et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) indiquent que le cytosquelette est La maladie de Parkinson est marquée par la dégradation des neurones, entraînant des tremblements, une rigidité et d’autres symptômes non moteurs. La recherche a montré que l’assemblage et la stabilité des microtubules dans le cytosquelette sont compromis, entraînant la dégradation des neurones au fil du temps. Dans la maladie d’Alzheimer, les protéines tau qui stabilisent le dysfonctionnement des microtubules dans la progression de la maladie entraînant la pathologie du cytosquelette. L’excès de glutamine dans la protéine Huntington impliqué dans la liaison des vésicules sur le cytosquelette est également proposé comme un facteur dans le développement de Huntington  » s Maladie. La sclérose latérale amyotrophique entraîne une perte de mouvement causée par la dégradation des motoneurones, et implique également des défauts du cytosquelette.

Les protéines accessoires, y compris les protéines motrices, régulent et relient les filaments à d’autres composés cellulaires et entre eux et sont essentiels pour l’assemblage contrôlé des filaments du cytosquelette dans des endroits particuliers.

Un certain nombre de médicaments cytosquelettiques à petites molécules ont été découverts qui interagissent avec l’actine et les microtubules. Ces composés se sont avérés utiles dans l’étude du cytosquelette, et plusieurs ont des applications cliniques.

MicrofilamentsEdit

Les microfilaments, également appelés filaments d’actine, sont composés de polymères linéaires de protéines G-actine , et génère une force lorsque l’extrémité en croissance (plus) du filament pousse contre une barrière, telle que la membrane cellulaire. Ils agissent également comme des pistes pour le mouvement des molécules de myosine qui se fixent sur le microfilament et « marchent » le long d’eux. En général, le principal composant ou protéine des microfilaments est l’actine. Le monomère G-actine se combine pour former un polymère qui continue à former le microfilament (filament d’actine). Ces sous-unités s’assemblent ensuite en deux chaînes qui s’entrelacent dans ce que l’on appelle les chaînes F-actine. La myosine circulant le long des filaments de F-actine génère des forces contractiles dans les fibres dites d’actomyosine, à la fois dans les muscles et dans la plupart des types de cellules non musculaires. Les structures de l’actine sont contrôlées par la famille Rho de petites protéines de liaison GTP telles que Rho lui-même pour les filaments contractiles d’acto-myosine («fibres de stress»), Rac pour les lamellipodes et Cdc42 pour les filopodes.

Les fonctions incluent:

• Contraction musculaire
• Mouvement cellulaire
• Transport / trafic intracellulaire
• Maintien de la forme des cellules eucaryotes
• Cytokinèse
• Flux cytoplasmique

Filaments intermédiaires Modifier

Les filaments intermédiaires font partie du cytosquelette de nombreuses cellules eucaryotes. Ces filaments, d’un diamètre moyen de 10 nanomètres, sont plus stables (fortement liés) que les microfilaments et constituants hétérogènes du cytosquelette. Comme les filaments d’actine, ils fonctionnent dans le maintien de la forme cellulaire en portant une tension (les microtubules, en revanche, résistent à la compression mais peuvent également supporter une tension pendant la mitose et lors du positionnement du centrosome). Les filaments intermédiaires organisent la structure tridimensionnelle interne de la cellule, ancrant les organites et servant de composants structurels de la lame nucléaire. Ils participent également à certaines jonctions cellule-cellule et cellule-matrice. La lame nucléaire existe dans tous les animaux et tous les tissus.Certains animaux comme la mouche des fruits n’ont pas de filaments intermédiaires cytoplasmiques. Chez les animaux qui expriment des filaments intermédiaires cytoplasmiques, ceux-ci sont spécifiques aux tissus. Les filaments intermédiaires de kératine dans les cellules épithéliales offrent une protection contre les différentes contraintes mécaniques que la peau peut endurer. Ils protègent également les organes contre les stress métaboliques, oxydatifs et chimiques. Le renforcement des cellules épithéliales avec ces filaments intermédiaires peut empêcher l’apparition de l’apoptose, ou la mort cellulaire, en réduisant la probabilité de stress.

Les filaments intermédiaires sont plus communément appelés système de support ou « échafaudage » pour la cellule et tout en jouant un rôle dans certaines fonctions cellulaires. En combinaison avec des protéines et des desmosomes, les filaments intermédiaires forment des connexions cellule-cellule et ancrent les jonctions cellule-matrice qui sont utilisées dans la messagerie entre les cellules ainsi que les fonctions vitales de la cellule. les connexions permettent à la cellule de communiquer à travers le desmosome de plusieurs cellules pour ajuster les structures du tissu en fonction des signaux de l’environnement cellulaire. Maladie et dystrophie musculaire.

Différents filaments intermédiaires sont:

• constitués de vimentines. Filaments intermédiaires de vimentine a re en général présent dans les cellules mésenchymateuses.
• fait de kératine. La kératine est présente en général dans les cellules épithéliales.
• neurofilaments des cellules neurales.
• en lamin, apportant un soutien structurel à l’enveloppe nucléaire.
• en desmin , jouent un rôle important dans le soutien structurel et mécanique des cellules musculaires.

MicrotubulesEdit

Les microtubules sont des cylindres creux d’environ 23 nm de diamètre (diamètre de lumière d’environ 15 nm), le plus souvent comprenant 13 protofilaments qui, à leur tour, sont des polymères d’alpha et bêta tubuline. Ils ont un comportement très dynamique, liant le GTP pour la polymérisation. Ils sont généralement organisés par le centrosome.

En neuf ensembles de triplets (en forme d’étoile), ils forment les centrioles, et en neuf doublets orientés autour de deux microtubules supplémentaires (en forme de roue), ils forment des cils et des flagelles . Cette dernière formation est communément appelée un arrangement «9 + 2», dans lequel chaque doublet est relié à un autre par la protéine dynéine. Comme les flagelles et les cils sont des composants structurels de la cellule et sont maintenus par des microtubules, ils peuvent être considérés comme faisant partie du cytosquelette. Il existe deux types de cils: les cils mobiles et non mobiles. Les cils sont courts et plus nombreux que les flagelles. Les cils mobiles ont un mouvement rythmique d’ondulation ou de battement par rapport aux cils non mobiles qui reçoivent des informations sensorielles pour la cellule; traiter les signaux des autres cellules ou des fluides qui l’entourent. De plus, les microtubules contrôlent le battement (mouvement) des cils et des flagelles. En outre, les bras de dynéine attachés aux microtubules fonctionnent comme des moteurs moléculaires. Le mouvement des cils et des flagelles est créé par le glissement des microtubules les uns sur les autres, ce qui nécessite de l’ATP. Ils jouent un rôle clé dans:

• le transport intracellulaire (associés aux dyneins et kinésines, ils transportent mitochondries ou vésicules).
• Diagramme en coupe à travers le cil, montrant le « 9 + 2 ”Arrangement des microtubules

  l’axonème des cils et des flagelles.

• le fuseau mitotique.
• synthèse de la paroi cellulaire chez les plantes.

En plus des rôles décrits ci-dessus, Stuart Hameroff et Roger Penrose ont proposé que les microtubules fonctionnent dans la conscience.

ComparisonEdit

SeptinsEdit

Les septines sont un groupe de protéines de liaison GTP hautement conservées trouvées chez les eucaryotes.Différentes septines forment des complexes protéiques les unes avec les autres. Ceux-ci peuvent s’assembler en filaments et en anneaux. Par conséquent, les septines peuvent être considérées comme faisant partie du cytosquelette. La fonction des septines dans les cellules consiste à servir de site de fixation localisé pour d’autres protéines et à empêcher la diffusion de certaines molécules d’un compartiment cellulaire à un autre. Dans les cellules de levure, ils construisent des échafaudages pour fournir un soutien structurel pendant la division cellulaire et compartimenter des parties de la cellule. Des recherches récentes sur les cellules humaines suggèrent que les septines construisent des cages autour des bactéries pathogènes, immobilisant les microbes nocifs et les empêchant d’envahir d’autres cellules.

SpectrinEdit

La spectrine est une protéine du cytosquelette qui tapisse la face intracellulaire de la membrane plasmique des cellules eucaryotes. La spectrine forme des arrangements pentagonaux ou hexagonaux, formant un échafaudage et jouant un rôle important dans le maintien de l’intégrité de la membrane plasmique et de la structure du cytosquelette.

Cytosquelette de levure Modifier

Dans la levure bourgeonnante (un organisme modèle important), l’actine forme des plaques corticales, des câbles d’actine, un anneau cytocinétique et le capuchon. Les patchs corticaux sont des corps d’actine discrets sur la membrane et sont vitaux pour l’endocytose, en particulier le recyclage de la glucane synthase qui est importante pour la synthèse de la paroi cellulaire. Les câbles d’actine sont des faisceaux de filaments d’actine et sont impliqués dans le transport des vésicules vers le capuchon (qui contient un certain nombre de protéines différentes pour polariser la croissance cellulaire) et dans le positionnement des mitochondries. L’anneau cytocinétique se forme et se resserre autour du site de division cellulaire.