Fiche de révision : Cytosquelette et microfilaments d’actine

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions du cytosquelette
2. Structure et rôles de l’actine
3. Polymérisation et polarité de l’actine
4. Régulation des filaments d’actine
5. Architecture et localisation cellulaires
6. Protéines de réticulation et stabilité

📖 1. Organisation et fonctions du cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Réseau tridimensionnel hautement dynamique de protéines filamenteuses qui relie des régions et des composants cellulaires.

★ À maîtriser

• Le cytosquelette comprend trois types de fibres :

  • les microfilaments
  • les microtubules
  • les filaments intermédiaires

• Le cytosquelette assure un support structural, sert de base aux transports actifs et génère ou transmet des forces mécaniques.

Compléments

• Le cytosquelette intervient notamment dans :
  • l’adhésion
  • la migration
  • les connexions intercellulaires

📖 2. Structure et rôles de l’actine

🔑 Notions clés & Définitions

• Microfilament d’actine : Polymère linéaire d’actine-G, flexible et de 5 à 9 nm de diamètre.
• Actine-G : Protéine globulaire monomérique de 375 acides aminés et de masse moléculaire de 42 à 47 kDa, qui constitue l’unité de base des filaments d’actine.

★ À maîtriser

• Il existe trois isoformes d’actine : l’actine α, présente dans les cellules musculaires, et les actines β et γ, présentes dans les cellules non musculaires.

• Le cytosquelette d’actine contribue à : la motilité cellulaire, la contraction musculaire, la division cellulaire, la cytocinèse, les mouvements des organelles et des vésicules, la signalisation cellulaire

Compléments

• L’actine est une protéine très abondante dans les cellules eucaryotes et très conservée entre les espèces.

📖 3. Polymérisation et polarité de l’actine

★ À maîtriser

• 🔄 La polymérisation de l’actine se déroule en trois phases :

  1. la nucléation
  2. l’élongation
  3. l’état d’équilibre entre les formes filamenteuses liées à l’ATP et à l’ADP

• Les filaments d’actine sont polarisés : l’extrémité (+) est le bout barbé et l’extrémité (−) est le bout pointu.

• La concentration critique est de 0,1 μM à l’extrémité (+) et de 0,8 μM à l’extrémité (−).

📌 L’actine-G polymérise à l’extrémité (+) lorsque sa concentration dépasse 0,1 μM et à l’extrémité (−) lorsqu’elle dépasse 0,8 μM.

Compléments

• Lorsque la concentration d’actine-G est comprise entre 0,1 μM et 0,8 μM, l’actine s’ajoute à l’extrémité (+) et se perd à l’extrémité (−), produisant le tapis roulant.

💡 Astuce mémo

Nucléation → élongation → équilibre : les trois temps de la polymérisation.

📖 4. Régulation des filaments d’actine

★ À maîtriser

• La nucléation de l’actine implique Arp2/3 et la formine.

• Les protéines de réticulation sont :

  • la fimbrine
  • l’α-actinine
  • la fascine
  • la filamine
  • la spectrine
  • la dystrophine

• La stabilisation des filaments d’actine implique la troponine et la tropomyosine.

Compléments

• La séquestration des monomères d’actine implique la thymosine β4, la profiline et la twinfiline.

• Le coiffage des filaments d’actine implique la twinfiline et CAP.

• La fragmentation des filaments d’actine implique la cofiline et la gelsoline.

📖 5. Architecture et localisation cellulaires

★ À maîtriser

📌 Les filaments d’actine s’organisent en faisceaux parallèles, réseaux de mailles ou faisceaux contractiles, présents respectivement dans les filopodes, les lamellipodes et le cortex cellulaire, ou les fibres de stress et les points d’adhérence focale.

Compléments

• Les structures d’actine se localisent notamment dans :
  • les microvillosités
  • la ceinture d’adhérence
  • le cortex cellulaire
  • les fibres de stress
  • les filopodes
  • les lamellipodes

📖 6. Protéines de réticulation et stabilité

★ À maîtriser

• La filamine : relie le réseau d’actine aux récepteurs membranaires, stimule la formation des lamellipodes, contribue à la stabilité mécanique des cellules

• La tropomyosine est une chaîne allongée de dimères associés tête-bêche qui se fixe sur sept sous-unités d’actine et stabilise le filament.

• La troponine est un complexe de trois protéines, TnI, TnC et TnT, qui stabilise les filaments d’actine musculaires et prévient leur fragmentation; sa régulation implique la fixation de Ca2+.

Compléments

• La fascine réticule les filaments d’actine en faisceaux parallèles serrés, notamment dans les filopodes et les lamellipodes, et sa dissociation des filaments est favorisée par phosphorylation.

• L’α-actinine est un dimère dont les domaines d’interaction situés aux deux extrémités permettent de relier deux filaments d’actine; elle contribue à la cohésion et à la mécanique du cytosquelette, notamment dans les fibres de stress et les points focaux.

• La tropomyosine non musculaire intervient dans la motilité cellulaire et les mouvements intracellulaires, tandis que la tropomyosine musculaire intervient dans la contraction.

💡 Astuce mémo

La filamine relie en réseau ; la fascine serre des faisceaux parallèles.

📊 Tableaux de synthèse

Architecture des filaments d’actine