Fiche de révision : Cytosol et cytosquelette

📋 Plan du Cours

1. Composition et fonctions du cytosol
2. Organisation générale du cytosquelette
3. Filaments intermédiaires
4. Structure et dynamique des microtubules
5. Microtubules associés et fonctions
6. Microfilaments d’actine

📖 1. Composition et fonctions du cytosol

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosol : Le cytosol est la fraction du cytoplasme correspondant au surnageant obtenu après séparation, tandis que le culot contient les débris membranaires et les organites.

★ À maîtriser

• Le cytosol contient :

  • 85 % d’eau
  • des ions
  • des sucres
  • des acides aminés
  • des acides gras
  • des réserves de glycogène
  • des inclusions lipidiques
  • des filaments du cytosquelette

• Les quatre fonctions du cytosol sont :

  • le carrefour des voies métaboliques d’anabolisme et de catabolisme
  • les réserves de macromolécules
  • la synthèse protéique
  • la transduction du signal

Compléments

• Le pH du cytosol est stable à 7.

📌 Le calcium, la filamine et la gelsoline participent au passage du cytosol entre un état visqueux de gel et un état plus liquide : la filamine augmente la viscosité, tandis que la gelsoline favorise la fluidification.

📖 2. Organisation générale du cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Constitué de polymères associés à des protéines qui assurent la structure et la mobilité cellulaires.

★ À maîtriser

• Les trois types de polymères du cytosquelette sont :
  • les filaments intermédiaires
  • les microtubules
  • les microfilaments d’actine

📌 Les microtubules sont des polymères de tubuline, les microfilaments d’actine des polymères d’actine G, et les filaments intermédiaires des polymères de protéines fibreuses.

• Le cytosquelette contribue : au support mécanique, à la résistance aux forces d’étirement et de déformation, à la mobilité, au transport vésiculaire, à la mitose, à la contraction musculaire

Compléments

• Le cytosquelette existe en équilibre entre monomères libres, polymères instables et polymères stables, et son remaniement implique la polymérisation-dépolymérisation, la modification des monomères et les interactions avec des protéines associées.

📖 3. Filaments intermédiaires

★ À maîtriser

• Les filaments intermédiaires, de 7 à 11 nm de diamètre, se trouvent dans le cytosol et le nucléoplasme et sont ubiquitaires.

• Les protéines fibreuses des filaments intermédiaires s’assemblent en dimères parallèles, puis en tétramères antiparallèles, en protofilaments et enfin en filaments constitués de huit protofilaments.

📌 Contrairement aux microtubules et aux microfilaments, les filaments intermédiaires s’assemblent spontanément et sont non polarisés.

• Les filaments intermédiaires contribuent à la résistance aux déformations et aux contraintes mécaniques.

Compléments

• Les fonctions associées aux filaments intermédiaires sont : les kératines participent à l’architecture cellulaire, la desmine participe à la contraction musculaire, les neurofilaments participent au développement du système nerveux périphérique, les lamines participent à la structure de l’enveloppe nucléaire

📖 4. Structure et dynamique des microtubules

★ À maîtriser

• Les microtubules sont les plus grands éléments du cytosquelette, mesurent 25 nm de diamètre et sont ubiquitaires.

• Un microtubule est constitué de treize protofilaments formés de dimères de tubulines α et β.

• Les extrémités (+) des microtubules sont orientées vers la périphérie cellulaire, tandis que leurs extrémités (-) sont orientées vers le centre de la cellule, au niveau du centrosome.

• 🔄 La polymérisation des microtubules comprend : la nucléation par association des premiers protofilaments, l’élongation par addition de molécules aux deux extrémités, une élongation plus rapide à l’extrémité (+)

📌 Lorsque la concentration de tubuline libre est inférieure à la concentration critique, le microtubule subit une catastrophe, tandis qu’une concentration supérieure à la concentration critique entraîne un sauvetage.

Compléments

• Les tubulines α et β fixent le GTP, mais seule la sous-unité β possède une activité GTPase.

📌 Dans un microtubule, les dimères αGTP-βGTP s’ajoutent préférentiellement à l’extrémité (+) et forment une coiffe de GTP, tandis que le corps du microtubule contient des dimères αGTP-βGDP.

💡 Astuce mémo

Kinésine vers (+), dynéine vers (-)

📖 5. Microtubules associés et fonctions

★ À maîtriser

📌 Les protéines associées aux microtubules, ou MAP, stabilisent les microtubules, tandis que les protéines motrices comprennent les kinésines et les dynéines.

📌 Les kinésines se déplacent vers l’extrémité (+) et participent à l’exocytose, tandis que les dynéines se déplacent vers l’extrémité (-) et participent à l’endocytose.

• Les microtubules participent : à la structure des organites, au transport des molécules, aux déplacements des liquides extracellulaires et cellulaires, à la mitose

Compléments

• Les protéines motrices des microtubules possèdent un domaine de liaison au microtubule doté d’une activité ATPase et un autre domaine de liaison à un organite, une membrane ou un microtubule.

📖 6. Microfilaments d’actine

★ À maîtriser

• Les microfilaments d’actine, de 5 à 10 nm de diamètre, sont les plus petits éléments du cytosquelette et sont ubiquitaires.

• Un microfilament d’actine est constitué de deux protofilaments enroulés en double hélice, et l’actine G fixe l’ATP.

• 🔄 La polymérisation des microfilaments comprend : la nucléation par formation d’un noyau, l’élongation par addition de molécules aux deux extrémités, une élongation plus rapide à l’extrémité (+)

• 🔄 Le tapis roulant de l’actine suit ces étapes : l’actine-ATP du filament hydrolyse son ATP et libère de l’actine-ADP à l’extrémité (-), l’actine-ADP libre échange son ADP contre de l’ATP, l’actine-ATP rejoint l’extrémité (+)

• Les myosines sont des protéines motrices dont la tête globulaire ATPase se lie à l’actine et se déplace vers l’extrémité (+) ; la myosine-II participe à la contraction musculaire et la myosine-I au transport vésiculaire.

• Les microfilaments d’actine participent :
  • à la contraction musculaire
  • à la migration cellulaire
  • au transport vésiculaire
  • à la division cellulaire

Compléments

• L’actine représente 5 à 20 % des protéines totales, et les microfilaments forment un feutrage sous la membrane plasmique ainsi qu’un réseau cytoplasmique.

📌 L’actine α des cellules musculaires forme les myofilaments, tandis que les actines β et γ des cellules non musculaires forment les microfilaments.

📌 La thymosine inhibe la polymérisation de l’actine, tandis que la profiline la favorise.

• Les protéines de stabilisation des microfilaments sont :
  • la tropomyosine
  • Cap Z à l’extrémité (+)
  • la tropomoduline à l’extrémité (-)

💡 Astuce mémo

Thymosine freine, profiline favorise

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des polymères du cytosquelette