Chapitre V Le cytosquelette (suite) ELAHCENE / 2014 -2015 Plan B : Les filaments épais de myosine Définition de la myosine Types de myosine : La myosine I La myosine II Le filament épais de myosine C : Les microfilaments fins d’actine Définition Ultrastructure et architecture moléculaire Propriétés Variétés et distribution Protéines associées Objectif 1 Indiquer parmi les molécules de myosines celles qui interviennent dans la formation des éléments du cytosquelette Définir les filaments épais de myosine Définition La myosine est une protéine hyaloplasmique présente dans les cellules musculaires et non musculaires. C’est une protéine motrice qui assure des fonctions contractiles et non contractiles. Les différentes isoformes de myosine présentes dans les cellules eucaryotes Structure de la myosine II Activation de la myosine II Structure de la myosine I (myosine courte) La phosphorylation de la myosine I est indispensable à son activation Répartition tissulaire de la myosine I et myosine II Myosine I Myosine II formation de filaments d’Actomyosine cellules non musculaires formation de filaments bipolaires et épais Cellules musculaires Les filaments d’actomyosine formés par la myosine I dans les cellules non musculaires Les filaments d’actomyosine formés par la myosine II dans les cellules non musculaires Disposition des MF d’actine dans le désmosome de ceinture La phosphorylation de la myosine II conduit à la formation d’un filament bipolaire épais dans les cellules musculaires Les filaments épais de myosine Ils sont formés de myosine II . Ce sont des filaments de 10 à 15 nm d’épaisseur Architecture moléculaire Ils sont formés par l’assemblage de plusieurs molécules de myosine II phosphorylées en filament bipolaire Localisation cellulaire Associés aux MF d’actine, ils forment les bandes A (stries A ) du sarcomère dans les cellules musculaires Association des filaments de myosine et ceux d’actine dans la cellule musculaire Filaments de myosine (Bande A) Plan D : Les microfilaments fins d’actine Définition Objectif 2 Définir les filaments fins d’actine Décrire leur ultrastructure et architecture moléculaire Expliquer la biogénèse des filaments d’actine Définition Les microfilaments d’actine représentent le constituant essentiel du cytosquelette. Ce sont des structures Filamenteuses, de 6 à 8 nm de diamètre . Ils permettent à la cellule d’effectuer des mouvements coordonnés et dirigés avec l’aide des protéines motrices . Filaments d’actine (en rouge) observés par la technique d’immunofluorescence dans un fibroblaste d’embryon de souris Plan D : Les microfilaments fins d’actine Ultrastructure et architecture moléculaire Monomères d’actine G et polymérisation de l’actine G en actine F Caractéristiques du monomère d’actine G Monomère d’actine G (actine G) , c’est un monomère de forme bivalve délimitant une crevace au centre de laquelle se fixe l’ATP ou l’ADP Chaque monomère d’actine G possède des sites de fixation à d’autres monomères d’actine G d’où sa capacité à former un trimère les filaments d’actine observés au MET Architecture moléculaire après isolement et coloration négative , chaque MFF d’actine apparaist comme une hélice monocaténaire de 6 à 8 nm de diamètre Association des monomères G pour la formation du filament d’actine (filament F ou actine F) Architecture moléculaire Après isolement par UCD –UGD et coloration négative: Les MF sont formés de l’alignement d’actine G en une hélice monocaténaire Pour la formation du filament L’actine G est la protéine cellulaire la plus abondante Biogénèse des MFF d’actine Nucléation Elongation ( Polymérisation ) Stabilisation Gabarit: ARP 2/3 Monomères libres d’actine G Polymérisation (Association) ATP+Mg2+ Polymère d’actine = Actine F = Elément du cytosquelette Etapes de biogénèse des microfilaments F Etapes de biogénèse des MF d’actine 1- nucléation: se produit sous la membrane plasmique et dans le hyaloplasme par installation d’un trimère d’actine G- ATP catalysée par l’ARP 2/3 (actin related protein) à partir de l’extrémité (-) du MF 2- polymérisation: sur le trimère s’ajoutent des monomères d’actine G –ATP (du cytosol) ce qui permet son élongation rapide à l’extrémité (+) pour la formation d’actine F 3- stabilisation : le filament d’actine formé, peut alors se polymériser par de l’actine G- ATP et se dépolymériser (en hydrolysant lentement l’ATP ). Biogénèse de l’actine filamentaire (Pl III, P 21) L’ARP 2/3 est un complexe protéique de nucléation activé par une GTP ase Mécanisme de formation du réseau d’actine Plan D : Les microfilaments fins d’actine Propriétés Objectif 3 Reconnaître les propriétés de l’actine filamentaire Indiquer l’effet des molécules exogènes sur les propriétés des microfilaments d’actine Propriétés des microfilaments fins d’actine Polarité Extrémité Extrémité (+) (-) Dynamique Sensibilité aux drogues Polymérisation Dépolymérisation (allongement) (raccourcissement) Dépolymérisation Stabilisation Polarité des microfilaments d’actine Dynamiques des MF d’actine microfilaments (se polymérisent et se dépolymérise aux 2 extrémités) et continuellement Extrémité + Polymérisation rapide Dépolymérisation lente dirigée vers la périphérie cellulaire Extrémité – dépolymérisation rapide polymérisation lente dirigée vers le centre cellulaire Dynamique des microfilaments d’actine (Sch. 8, P 58) L’alternance des phases de polymérisation et dépolymérisation de l’actine est nécessaire à l’activité des cellules non musculaires . Ces phénomènes ne se produisent pas dans les cellules musculaires Facteurs régulant la dynamique des MF d’actine dans les cellules non musculaires - Un pool d ’actine G-ATP libre - Coiffe G - ATP - Une certaine concentration en ATP et en Mg 2+ (cofacteurs) Conditions de la dynamique des MF d’actine Echange d’ADP par de l’ATP (interaction actine G - ATP) Polymérisation Hydrolyse d’ATP en ADP Dépolymérisation Le renouvellement du MFF est assuré par sa dynamique (processus de tapis roulant) Le MF d’actine se renouvelle selon le model de tapis roulant Il se polymérise à l’extrémité + Il se dépolymérise à l’extrémité – Il peut donc garder une longueur constante mais on remarque qu’il ya un flux net d’actine G à travers le MF. Dynamique des MFF d’actine : phénomène du tapis roulant ( voir Sch.9, P 58) Des molécules exogènes extraites des plantes perturbent la dynamique des MF d’actine Effet de la cytochalasine et de la phalloïdine sur les MF d’actine (Voir Sch. 10, P 59) Cytochalasine (extrait d’un champignon microscopique : Helminthosporium Dermatioideum ) Sensibilité aux drogues (molécules exogènes) stabilisation déstabilisation Effet de la cytochalasine sur la dynamique des MF Fixation de cytochalasine sur extrémité + des MF Pas de fixation de nouveaux monomères d’actine Inhibition de polymérisation Effet de la phalloïdine sur la dynamique des MF Fixation de phalloïdine sur les côtés du MF Inhibition de dépolymérisation Stabilisation Plan D : Les microfilaments fins d’actine Variétés et distribution Objectif 4 Indiquer les variétés d’actine et leur distribution tissulaire Variétés et distribution de l’actine G L’actine α forme les microfilaments d’actine des myofibrilles dans les cellules musculaires striés et ceux des cellules musculaires lisses. L’actine β et l’actine γ forment les MF d’actine des cellules non musculaires . Ces MF sont concentrés dans : - Cortex cellulaire (cortex sous membranaire) - Ceinture d’adhérence des cellules épithéliales - Axe des microvillosités des entérocytes - Anneau contractiles de la cytodiérèse - Fibres de stress et filopodes des cellules libres en mouvement. Microfilaments Fins d’actine des cellules musculaires Organisation des myofibrilles dans la cellule musculaire: notion de sarcomère Les constituants moléculaires du sarcomère: sont hautement organisés Répartition des myofilaments et leur interaction dans la cellule musculaire lisse (voir cours d’Histologie) Microfilaments Fins d’actine des cellules non musculaires La distribution des microfilaments d’actine dans les cellules non musculaires Squelette microfilamentaire des microvillosités observé au MET Disposition des faisceaux d’actine dans les microvillosités Disposition des MF d’actine dans le désmosome de ceinture Différents types d’organisations des MF d’actine dans le cortex d’un fibroblaste en déplacement Les MF d’actine dans une cellule libre Les MF d’actine dans la cellule en fin de division
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