1
Q
Comment appelle-t-on le squelette situé à l’intérieur des cellules humaines?
A
L’endosquelette formé par des filaments protéiques (= 3 squelettes qui coexistent dans la cellule)
2
Q
Quels sont les 3 squelettes de l’endosquelette des cellules humaines?
A
- Microtubule (cytosquelette de tubuline)
- Cytosquelette actine
- Filaments intermédiaires
3
Q
Structure du microtubule (cytosquelette) (6)
Quelle taille?
A
- Constitué de Tubuline
- Protofilament = molécules de tubulines associées
(ss-unit. β se lie à la ss-unit α d’une autre tubuline…) - Protofilament est orienté (convention):
-> Extrémité -: ss-unit α en bas
-> Extrémité +: ss-unit β en haut - Microtubule = 13 protofilaments associés latéralement et parallèlement
= Tubes creux (intérieur vide) entouré de matériel protéique - Microtubule est orienté:
-> Extrémité -: gamma tubuline (STABLE/bloqué au niveau des centrosomes)
-> Extrémité +: vers la périphérie de la cellule (lieu de dépol/polymérisation des microtubules) - ~ 20 nm
Uniquement visualisables au microscope électronique
4
Q
Structure d’une molécule de tubuline:
A
2 sous-unités (= 2 prot différentes codées par 2 gènes différents):
=> Liées de façon non-covalente
- Tubuline α
- Tubuline β
=> 2 sous-unités s’associent directement après leur synthèse et ne se dissocient pas
Unité fonctionnelle de la Tubuline = d’hétérodimère α-β
5
Q
Différence entre prot homodimière et hétérodimère
A
- Homodimière = sous unités sont identiques
- Hétérodimère = sous unités sont différentes
Protéine formée de plusieurs protéines (=sous-unités)
6
Q
Qu’est-ce qu’un centrosome? (rôle + strcuture)
A
- Démarre la polymérisation des microtubules
- Situé au centre de la cellule
- Milieu du centrosome: Paire de centrioles (= microtubules courts)
-> Orientés à 90°
-> Rôle d’organisation du centrosome - Sites de nucléation
-> Formé de Gamma-tubuline (très stable)
= Extrémité moins du microtubule
-> Amorphe
-> Anneau de tubuline servant de base pour allonger un microtubule (polymérisation)
7
Q
Comment contrôler la polymérisation/dépolymérisation des microtubules?
A
Besoin de centre organisateurs: Centrosome
=> Fabrication de microtubules au niveau du centrosome
=> Pol/Dépol à L’EXTRÉMITÉ + DES MICROTUBULES
(Possible de faire cette expérience dans tube à essai sans centrosome puis avec et comparer)
8
Q
Qu’est-ce qui détermine si un microtubule s’allonge ou raccourcit? (Vitesses de pol/dépol + concentration critique)
A
- Vitesse de polymérisation
— Déterminée par la concentration de tubuline disponible/libre
— VARIABLE: Diminue quand concentration de tubuline diminue (microtubule s’allonge) - Vitesse de dépolymérisation
—Déterminée par les contraintes structurelles du microtubule
— Ne varie pas quand concentration de tubuline change
— Taux pour permettre le détachement des molécules de tubuline
=> Concentration critique de tubuline libre: Vpol = Vdépol
GLOBALEMENT: Il y a autant de tubuline qui se polymérisent que de tubuline qui se dépolymérisent
INDIVIDUELLEMENT: instabilité dynamique des microtubules
9
Q
- Qu’est-ce que l’instabilité dynamique des microtubules?
- Comment est-ce possible?
A
- Deux microtubules côte à côte: l’un raccourcit l’autre s’allonge alors que concentration de tubuline libre est identique (ne sont pas à l’équilibre)
- INTERACTION NON COVALENTES:
-> Tubuline libre: + GTP (altère sa conformation) = STABLE
-> Tubuline polymérisée + GTP = STABLE
-> Tubuline polymérisée + GDP = INSTABLE
=> Équilibre dynamique
-> Permet l’adaptation à la forme de la cellule - PROTÉINES ASSOCIÉES
10
Q
Que se passe-t-il lorsque les microtubules sont en croissance rapide? (3 étapes)
A
=> ÉQUILIBRE DYNAMIQUE (ajout de plus de tubuline qu’on en retire)
- Extréminté +: Ajout d’une coiffe GTP-Tubuline STABLE
-> Pol rapide/Dépol lente
=> Microtubule s’allonge - GTP-Tubuline déjà incule dans le microtubule devient GDP-Tubuline (au bout d’un moment)
- Ajout de GTP-Tubuline à l’extrémité continue = coiffe reste stable (croissance continue)
11
Q
Que se passe-t-il lorsque les microtubules sont en décroissance?
A
- Vitesse de dépolymérisation plus rapide (Vpol reste identique)
- Pas de coiffe GTP-Tubuline
- Extrémité +: GDP-Tubuline INSTABLE
-> Raccourcissement permanent
-> Pas d’ajout suffisant de GTP-Tubuline pour reformer les coiffes
= STABLE/équilibre dynamique
12
Q
Quels éléments permettent de faire varier la stabilité des microtubules? (2)
A
- Effet d’instabilité dynamique des microtubules
- Protéines associées aux microtubules
13
Q
Effet des protéines associées à la tubuline (stabilité des microtubules)
2 exs
A
- Limite la polymérisation : liaison/Capture de la tubuline libre
-> Vitesse dépolymérisation augmente (microtubule dépolymérisent) - Limite la dépolymérisation: liaison stabilise les microtubules
-> Vitesse de dépolymérisation diminue (Vpol augmente, microtubules polymérisent)
=> RÉGULATION/MODULATION CONTRÔLÉE DE L’ALLONGEMENT/RACOURCISSEMENT DES MICROTUBULES (contrôle dans le temps/espace des microtubules)
Exs:
- Stahmine (inhibition de la polymérisation)
- MAPs (inhibition de la dépolymérisation)
14
Q
Rôle de la protéine associée (au microtubule) Stathmine:
Régulation?
A
- Liaison à la tubuline libre
- Inhibition de la polymérisation
—> désassemblage des microtubules
-> Stathmine phosphorylée incapable de se lier à la tubuline = RÉGULATION CONTRÔLÉE (dans l’organisme)
15
Q
Rôle de la protéine MAPs (Microtubule Associated Protein):
A
- Liaison aux microtubules
- Inhibition de la dépolymérisation
—> stabilisation des microtubules
16
Q
Quel est le destin d’une cellule dont le cytosquelette tubuline est absent ou très endommagé?
A
Elle meurt
Cytosquelette tubuline est d’une importance cruciale pour sa survie
(Toxines produites par pathogènes peuvent cibler le cytosquelette des cellules)
Ex: colchicine (“drogue)”
17
Q
Effet de la colchicine (drogue) sur les microtubules du cytosquelette:
A
- Liaison à la tubuline libre
- Inhibition de la polymérisation
—> Désassemblage des microtubules
(Colchiques d’automne = fleur)
18
Q
Effet du Taxol (drogue) sur les microtubules du cytosquelette:
A
- Liaison aux microtubules
- Inhibition de la dépolymérisation
—> stabilisation des microtubules
(If du pacifique)
19
Q
Fonction des microtubules? (4)
A
- Transport intracellulaire d’organelles/vésicules (Kinésine/dynéine)
- Orientation de la cellule: centre-périphérie (grâce aux extrémités + et -)
- Mouvement des Kinocils/flagelles dans les cellules spécialisées
- Cycle cellulaire
20
Q
Caractéristiques des protéines (famille) motrices Kinésines: (3)
A
- Protéines motrice associée aux microtubules
- Déplacement vers l’extrémité +
- Transport de matériel vers la périphérie
(À un moment, matériel lâché et retourne en chercher d’autre…)
Ex: Kinésine voyage le long de l’axone des neurones sur les microtubules
21
Q
Caractéristiques des protéines (famille) motrices Dynéine: (3)
A
- Protéines motrices associée aux microtubules
- Déplacement vers l’extrémité -
- Transport de matériel vers le centre de la cellule
(À un moment, matériel lâché et retourne en chercher d’autre…)
22
Q
Quel matériel peut être déplacé le long des microtubules par les Kinésines/Dynéines?
A
- Vésicules
- Organelles
-> RE associé avec Kinésine pour aller vers la périphérie de la cellule (étendu en permanence)
-> Golgi associé à Dynéine pour aller vers le centre de la cellule (ne diffuse pas dans la cellule, reste proche des noyaux)
23
Q
Dans quelles cellules se situent les Kinocils? (+ donner leur structure particulière)
A
Dans les cellules spécialisées en particulier celles formant l’épithélium des voies respiratoires
Structure:
- Formation de nombreux centres organisateurs de microtubules (centrosome) au sommet de la cellule
- Faisceaux de microtubules s’étendent à partir de chacun des ces centrosomes
- Extrémités moins: au niveau des Corpuscules basaux
- Extrémités plus: bloquées à la périphérie (Kinociles) par des protéines liées aux microtubules
=> Microtubules toujours STABLES (ne se rallongent/raccourcissent pas) - Kinocils sont de grande taille contiennent des microtubules avec prot motrices associées
- Protéines motrices font coulisser les microtubules les uns par rapport aux autres
= Mouvement des kinocils à la surface de l’épithélium
-> Permet de lutter contre les infection en éliminant les agents pathogènes des poumons
24
Q
En quoi consiste le syndrome de Kartagener?
A
- Mutation altérant les protéines ciliaires associées aux microtubules
-> Mucus ramené vers le haut des voies respiratoires - Battement des cils défectueux
- Infections respiratoires chroniques et récurrentes
- Infertilité
-> Même structure que les cils épithéliaux sont présentes dans les flagelles des spermatozoïdes
25
Dans quelles cellules se situent les flagelles?
Spermatozoïdes
26
Structure d'un **filament d'actine**: (2)
- **= _2 brins_ d'actine _enroulés_ parallèles**
-> _Brin d'actine_ : ensemble de plusieurs molécules d'actine
- _Convention_ : Extrémités plus et moins
27
Caractéristiques de la **polymérisation/Dépol** des _filaments d'actine_ (3)
- Polymérisation **spontanée** dans cellule
-> *_Pas_ d'organisateur*
- Polymérisation **aux 2 extrémités**
- **Instabilité dynamique**
-> _Actine libre_ = ATP-Actine
-> _Actine ATP-polymérisée_ = STABLE
-> _Actine ADP-polymérisée_ = INSTABLE
=> **Coiffe d’actine-ATP stabilise les filaments en croissance**
=> *Mécanisme identique à celui des microtubules mais avec de l'ATP (pas GTP) et aux 2 extrémités cette fois*
28
Rôles des protéines associées aux filaments d'actine (2 types: 4 fonctions)
1. Protéines associées à l’**actine libre** (*_thymosine_*)
— Limitent la polymérisation
2. Protéines associées (≠motrice) aux **filaments d’actine**
— Sites de nucléation _membranaires_ (*dirige la polymérisation*)
— Stabilisation
— Organisation des filaments (*formation de structures de formes/tailles variables dans la cellule*)
29
Effet de la **Phalloïdine (drogue)** sur les _filaments d'actine_ du cytosquelette:
- Liaison aux **filaments**
- Inhibition de la **dépolymérisation**
—> _Stabilisation_ des filaments
(*Champignon Amanite phalloïde*)
30
Effet de la **Latrunculine (drogue)** sur les _filaments d'actine_ du cytosquelette:
- Liaison à **l’actine libre**
- Inhibition de la **polymérisation**
—> _Désassemblage_ des filaments
(*Éponge en mer mortelle pour les poisson*)
31
Forme sous laquelle l'actine est largement présente dans l'organisme (+ fonction)
- **Actine corticale**
-> Forme le cortex de la cellule (surface sous la membrane)
- **Donne à la cellule sa forme**
32
Rôle de l'**actine corticale** (2)
= _CYTOSQUELETTE PRÉDYNAMMIQUE_
- **Donne sa forme à la cellule** (cellules dont la forme ne varie pas)
-> ***Polymérisation stable*** *des filaments d’actine*
- **CONTRÔLE/Déformation** de la forme de certaines types de cellule
-> ***Microvillosités** à la surface de cellules spécialisés*
33
Structure et fonction des microvillosités dans certaines cellules spécialisées:
- Association de _filaments d'actine_ à la **surface** de cellules spécialisées
- _Extrémités +_: vers l'extérieur
- _Extrémités -_: vers le corps cellulaire
- Structure **STABLE** et **_immobile_**
- **Augmentation de la surface d'échange**: _extension_ des filaments d'actine entraîne la membrane avec eux (qui s'agrandit)
*Ex: cellules de l'intestin*
34
2 résultats du _contrôle de la forme_ cellulaire exercé par **réseau corticale** des filaments d'actine
- **Augmentation de la surface d'échange**: _extension_ des filaments d'actine entraîne la membrane avec eux (qui s'agrandit)
-> *Microvillosités*
- Permet la **MOTILITÉ cellulaire**: cellule capable de se déplacer en rampant en permanence
-> *Ex: cellules neutrophyle (**phagocytose**)*
35
Différence entre **endocytose** et **phagocytose**:
- **_Endocytose_** = processus par lequel les cellules ingèrent des _composants du milieu extracellulaire_
- **_Phagocytose_** = processus par lequel des **cellules eucaryotes** ingèrent des _grosses particules (>1μm)._ = *spécialisation de l'endocytose*
=> Met en jeu le **cytosquelette actine**
=> Cellules phagocytiques = **cellules spécialisées**:
*-> Amibes
-> Neutrophiles et macrophages*
36
Rôles des filaments d'actine: (2)
- **Contrôle de la forme de la cellule** (*Réseau corticale*)
-> *Motilité*
-> *Augmentation de la surface d'échange (microvillosités)*
-> *Myosine II*
- **Transport et contraction** (*association à des protéines mortices*)
-> *Myosine I (transport)
-> Myosine II (contraction)*
37
Caractéristiques (5) de la **myosine I**
- 2 parties respectivement attachées à quoi?
- Taille?
- C quoi?
- Qu’est le qu’il faut pour permette le déplacement la long des filaments d’actine?
- 1 partie attachée à l'**actine**
- 1 partie attachée à une **vésicule** par _exemple_
- **70nm**
- **Protéine _motrice_ associée à l'actine**
=> _Plusieurs myosine I_ associées à la vésicule pour permettre le déplacement le long d'un filament d'actine
- **Cycle de fixation/détachement aux filaments d'actine**
38
Déroulement du **cycle de fixation détachement de la myosine aux filaments d'actine** (4)
1. **Fixation à l'actine** (extrémité globulaire)
2. **Déplacement (*= tête bascule* 10nm)
+ Détachement ADP**
3. **Détachement
+ Liaison ATP**
4. **Hydrolyse ATP** (_changement de conformation_ + attachement)
=> *Fournit l'énergie nécessaire*
39
Caractéristiques (5) de la **myosine II**
- Taille?
- Extrémités sont comment?
- Queue comment par rapport à celle de myosine 1?
- Formée de quoi (2)?
- Assemblage comment? Pour former quoi?
- Coulissement dans quel sens?
- Font quoi? Où (2)?
- Taille de **150nm** (plus grande que myosine I)
- Extrémités globulaires semblables à myosine I
- Queue beaucoup plus longue
- **STRCUTURE CONTRACTILE**:
-> formée d'actine + myosine II
-> _assemblage symétriquement_ pour former des **filaments de myosine II**
-> Coulissement de filaments d'actine dans les 2 sens
- **Changement de forme** (même direction): faisceaux d'actine dans les cellules non spécialisées + muscles squelettiques
40
Structure globale des filaments intermédiaires:
Grands câbles qui s'étendent dans la cellule
41
Quelles sont les 4 principales familles de protéines des filaments intermédiaires (+ leur localisation)
_Cytosol_:
- **Kératines** (épithélium)
- **Vimentines-like** (conjonctif, musculaire)
- **Neurofilaments** (cellules nerveuses)
_Noyau_: (*_seul cas_ d'un cytosquelette présent dans les noyaux*)
- **Lamines/Lamina nucléaires**
42
Structure des filaments intermédiaires (commune à toutes les familles de prot) : (4 étapes de la formation)
1. **Monomère** (*1 protéine de filament intermed*)
-> Tête N-terminal
-> Domaine central (hélice alpha)
-> Queue C-terminal
2. **Dimères stable** (*assemblement de 2 prot*)
-> Domaines centraux super-enroulés
3. **Tétramère** (*assemblement de dimères*)
-> Pas de direction/extrémités moins/plus (symétrie)
=> _Pas de transport intracellulaire possible_
4. **Filament** (*assemblage latéral de tétramères*)
-> 8 tétramères associés côté à côté dans _1 filament_
43
Quel est _l'unique_ fonction des **filaments intermédiaires**?
**Résistance mécanique** du cytosquelette à la _contrainte_ (appliquée sur la cellule)
-> Filaments ne ce cassent pas
*Sur ce schéma les point représentent une rupture*
44
Caractéristiques (3) des **filaments intermédiaires _cytoplasmiques_**:
- **Très stables**
- _Ancrés_ au niveau des jonctions intercellulaires (**desmosomes**)
- **Résistance** des cellules aux forces mécaniques
45
Caractéristique des **lamines nucléaires** (filaments intermédiaires)
Régulation?
Rôle dans la division cellulaire?
Rôle au niveau du noyau (+4)
Où? Ancrées grâce à quoi?
- **Association régulée** par leur **phosphorylation**
-> Phosphorylée=instable
-> *Déphophorylés la plupart du temps*
- **Désassemblage/réassemblage** _à chaque division cellulaire_
- **Organisation du noyau**:
-> forme
-> taille
-> résistance mécanique
-> régulation de l’expression des gènes
- Ancrés dans la membrane interne du noyau grâce à des _prot transmembranaires_ (spécifiques de la membrane interne du noyau)
46
Rôle des protéines **Emérine** (+ localisation)
- = Prot **transmembranaires** de la membrane interne **nucléaire**
- Ancrage des **Lamines** (filaments intermédiaires nucléaires)
- Ancrage de la **chromatine** au niveau des points de contact
47
Qu’engendre une mutation des lamines nucléaires ou de l’Emerine? (+ *ex de maladie*)
**Noyau peu résistant aux forces mécaniques**
=> Pose surtout problème au niveau des muscles (où il y a le + de forces mécaniques appliquées)
—> *_Dystrophie musculaire de Emery-Dreifuss_
(muscles squelettiques et cardiaques)*
48
**Inhibiteurs** (drogue + physiologique) de la _dépolymérisation_ des microtubules:
- MAPS
- Taxol (drogue)
49
**Inhibiteurs** (drogue + physiologique) de la _polymérisation_ des microtubules:
- Stathmine
- Colchicine (drogue)
50
Inhibiteur (drogue) de la dépolymérisation des filaments d’actine:
**Phalloïdine**
(drogue)
51
**Inhibiteurs** (drogue + physiologique) de la _polymérisation_ des filaments **d’actine:**
- Thymosine
- Latrunculine (drogue)
52
Quelles sont les 2 protéines motrices associées aux filaments d’actine ?
Myosine I et II
