Fiche de révision : Microfilaments d’actine et motilité

📋 Plan du Cours

1. Actine dans le cytosquelette
2. Structure et dynamique de l’actine
3. Drogues de la polymérisation
4. Protéines et architectures de l’actine
5. Fibres de stress et adhérence
6. Actine nucléaire et génome
7. Actine et motilité cellulaire

📖 1. Actine dans le cytosquelette

★ À maîtriser

• Le cytosquelette comprend trois acteurs principaux:
  • les microfilaments d’actine de 5 à 9 nm, impliqués dans la forme et la locomotion
  • les filaments intermédiaires de 10 nm, impliqués dans la force mécanique
  • les microtubules de 25 nm, impliqués dans la position des organites et le transport

Compléments

• L’actine est une protéine intracellulaire prépondérante de la cellule eucaryote, codée chez l’homme par 6 gènes très conservés au cours de l’évolution.

💡 Astuce mémo

Actine = forme et locomotion ; filaments intermédiaires = force ; microtubules = position et transport

📖 2. Structure et dynamique de l’actine

🔑 Notions clés & Définitions

• Actine G : Monomère protéique globulaire de 375 acides aminés, replié en quatre sous-domaines.
• Actine F : Polymère hélicoïdal formé par l’assemblage réversible de monomères d’actine G en présence de cations et selon une cinétique régulée.

★ À maîtriser

📌 La polymérisation de l’actine ne nécessite pas d’ATP, tandis que l’ATP est nécessaire à sa dépolymérisation.

• Les microfilaments d’actine s’allongent ou se raccourcissent continuellement afin d’ajuster la forme cellulaire.

Compléments

• L’actine possède une polarité structurale et fonctionnelle, et l’incorporation des sous-unités masque et verrouille la fente de l’actine G contenant le nucléotide.

💡 Astuce mémo

Actine G globulaire, actine F filamenteuse

📖 3. Drogues de la polymérisation

★ À maîtriser

📌 Les cytochalasines se fixent à l’extrémité plus des filaments d’actine et bloquent leur polymérisation, ce qui inhibe notamment la phagocytose, la cytodiérèse et les mouvements cellulaires.

📌 La phalloïdine se fixe à l’actine et stabilise ses filaments, bloquant leur dépolymérisation et tous les mouvements cellulaires.

Compléments

• La phalloïdine-rhodamine est utilisée comme marqueur en cytologie.

💡 Astuce mémo

Cytochalasine bloque l’allongement, phalloïdine bloque le raccourcissement

📖 4. Protéines et architectures de l’actine

📝 Points essentiels

• Les principales protéines associées à l’actine sont: la myosine I, qui déplace les vésicules, la myosine II, qui permet la contraction musculaire, la spectrine, qui relie de nombreuses cellules à la membrane plasmique, l’alpha-actinine, qui forme des faisceaux larges

• Selon les protéines de pontage, l’actine forme: des faisceaux parallèles serrés soutenant les filopodes et les microvillosités, un maillage branché bidimensionnel formant les lamellipodes, des faisceaux contractiles formant notamment l’anneau contractile de la cytokinèse

• 🔄 Lors de la migration: les lamellipodes explorent le substrat, les filopodes sondent la direction de migration, les fibres de stress exercent des forces de traction et rétractent l’arrière de la cellule

💡 Astuce mémo

Des faisceaux fins, un réseau large et un anneau contractile sculptent la cellule

📖 5. Fibres de stress et adhérence

🔑 Notions clés & Définitions

• Fibres de stress : Faisceaux d’actine contractiles stabilisés par des protéines de coiffage et associés à la myosine II, qui exercent des forces de traction aux points focaux d’adhérence.

📝 Points essentiels

📌 Les intégrines assurent la liaison mécanique entre le cytosquelette et la matrice extracellulaire, notamment le collagène, au niveau des points focaux d’adhérence.

💡 Astuce mémo

Actine–myosine II–intégrines → traction sur la matrice extracellulaire

📖 6. Actine nucléaire et génome

📝 Points essentiels

• Environ 20 % de l’actine cellulaire se trouve dans le noyau sous forme majoritairement d’actine G, tandis que 80 % se trouve dans le cytosquelette sous forme majoritairement d’actine F.

• L’actine nucléaire participe: à la transcription et à la maturation des ARN, à la réponse aux dommages de l’ADN, au remodelage de la chromatine, aux mouvements chromosomiques à longue distance, à la reprogrammation nucléaire

• Le complexe LINC relie mécaniquement les lamines nucléaires et la chromatine au cytosquelette extérieur par l’intermédiaire des membranes nucléaires.

💡 Astuce mémo

Membrane nucléaire → lamines → chromatine

📖 7. Actine et motilité cellulaire

★ À maîtriser

• 🔄 Le déplacement cellulaire repose sur: la polymérisation de l’actine au front de migration, la formation d’une protrusion par poussée de la membrane plasmique, la contraction acto-myosine à l’arrière, le détachement et la rétraction de la queue cellulaire

• Rac1 et Cdc42, avec les effecteurs WASP et le complexe Arp2/3, prédominent au front de migration et favorisent la nucléation et la polymérisation, tandis que RhoA prédomine à l’arrière et induit la contraction acto-myosine avec une hausse du calcium.

📌 La myosine I transporte des vésicules à courte distance en reliant une vésicule à un filament d’actine et en transformant l’énergie chimique de l’ATP en énergie mécanique.

Compléments

• Chez les leucocytes, les lamellipodes se forment et disparaissent en quelques secondes, ce qui illustre la rapidité du cycle de polymérisation et de dépolymérisation de l’actine.

• Les podosomes des cellules normales et les invadopodes des cellules cancéreuses invasives recrutent des métalloprotéinases matricielles, comme MT1-MMP, qui dégradent localement la matrice extracellulaire.

• Certaines bactéries recrutent le complexe Arp2/3 à l’un de leurs pôles afin de former une comète d’actine propulsive qui leur permet de se déplacer dans le cytoplasme et de passer d’une cellule à l’autre sans exposition extracellulaire.

💡 Astuce mémo

Polymérisation à l’avant → protrusion ; contraction à l’arrière → rétraction

📊 Tableaux de synthèse

Acteurs du cytosquelette

Régulation de la motilité