CILS: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, FONCTIONS ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

Les cils sont de courtes projections filamenteuses présentes sur les surfaces de la membrane plasmique de nombreux types de cellules. Ces structures sont capables de mouvements vibratoires qui servent à la locomotion cellulaire et à la création de courants dans l'environnement extracellulaire.

De nombreuses cellules sont tapissées de cils d'une longueur d'environ 10 µm. En général, les cils se déplacent dans un mouvement d'arrière en avant assez coordonné. De cette manière, la cellule se déplace à travers le fluide ou le fluide se déplace à la surface de la cellule elle-même.

Source: respectivement: Picturepest, Anatoly Mikhaltsov, Bernd Laber, Deutérostome, Flupke59

Ces structures prolongées dans la membrane sont constituées principalement de microtubules et sont responsables du mouvement dans divers types de cellules chez les organismes eucaryotes.

Les cils sont caractéristiques du groupe des protozoaires ciliés. Ils sont généralement présents dans les eumétazoaires (sauf chez les nématodes et les arthropodes), où ils sont généralement situés dans les tissus épithéliaux, formant des épithéliums ciliés.

caractéristiques

Les cils eucaryotes et les flagelles sont des structures très similaires, chacune avec un diamètre d'environ 0,25 µm. Structurellement, ils sont similaires aux flagelles, mais dans les cellules qui les présentent, ils sont beaucoup plus nombreux que les flagelles, ayant une apparence de villosités à la surface des cellules.

Le cil se déplace d'abord vers le bas puis se redresse progressivement, donnant l'impression d'un mouvement d'aviron.

Les cils se déplacent de telle manière que chacun est légèrement en décalage avec son voisin le plus proche (rythme métachrone), produisant un flux constant de fluide sur la surface cellulaire. Cette coordination est purement physique.

Parfois, un système élaboré de microtubules et de fibres rejoint les corps basaux, mais il n'a pas été prouvé qu'ils jouent un rôle de coordination dans le mouvement ciliaire.

De nombreux cils ne semblent pas fonctionner comme des structures mobiles et ont été appelés cils primaires. La plupart des tissus animaux ont des cils primaires, y compris des cellules dans les oviductes, les neurones, le cartilage, l'ectoderme des extrémités en développement, les cellules hépatiques, les canaux urinaires, entre autres.

Bien que ces derniers ne soient pas mobiles, il a été observé que la membrane ciliaire avait de nombreux récepteurs et canaux ioniques à fonction sensorielle.

Organismes ciliés

Les cils sont un caractère taxonomique important pour la classification des protozoaires. Les organismes dont le principal mécanisme de locomotion se fait au moyen de cils appartiennent aux "ciliés ou ciliés" (Phylum Ciliophora = qui portent ou présentent des cils).

Ces organismes portent ce nom parce que la surface cellulaire est tapissée de cils qui battent d'une manière rythmique contrôlée. Au sein de ce groupe, la disposition des cils varie considérablement et même certains organismes manquent de cils chez l'adulte, étant présents dans les premiers stades du cycle de vie.

Les ciliés sont généralement les plus gros protozoaires avec une longueur allant de 10 µm à 3 mm, et ils sont également les plus complexes structurellement avec un large éventail de spécialisations. Les cils sont généralement disposés en rangées longitudinales et transversales.

Tous les ciliés semblent avoir des systèmes de parenté, même ceux qui manquent de cils à un moment donné. Beaucoup de ces organismes sont libres et d'autres sont des symbiotes spécialisés.

Structure

Les cils se développent à partir de corps basaux étroitement liés aux centrioles. Les corps basaux ont la même structure que les centrioles qui sont incorporés dans les centrosomes.

Les corps basaux ont un rôle clair dans l'organisation des microtubules de l'axonème, qui représente la structure fondamentale des cils, ainsi que dans l'ancrage des cils à la surface cellulaire.

L'axonème est constitué d'un ensemble de microtubules et de protéines associées. Ces microtubules sont disposés et modifiés selon un schéma si curieux que ce fut l'une des révélations les plus surprenantes de la microscopie électronique.

En général, les microtubules sont disposés selon un motif caractéristique "9 + 2" dans lequel une paire centrale de microtubules est entourée de 9 doublets de microtubules externes. Cette conformation 9 + 2 est caractéristique de toutes les formes de cils, des protozoaires à ceux trouvés chez l'homme.

Les microtubules s'étendent en continu sur la longueur de l'axonème, qui est habituellement d'environ 10 µm de long, mais peuvent atteindre 200 µm dans certaines cellules. Chacun de ces microtubules a une polarité, les extrémités moins (-) étant attachées au «corps basal ou kinétosome».

Caractéristiques des microtubules

Les microtubules de l'axonème sont associés à de nombreuses protéines, qui se projettent en positions régulières. Certains d'entre eux fonctionnent comme des liens croisés qui contiennent les faisceaux de microtubules ensemble et d'autres génèrent la force pour générer le mouvement de ceux-ci.

La paire centrale de microtubules (individuelle) est complète. Cependant, les deux microtubules qui composent chacune des paires externes sont structurellement différents. L'un d'eux appelé tubule "A" est un microtubule complet composé de 13 protofilaments, l'autre incomplet (tubule B) est composé de 11 protofilaments attachés au tubule A.

Ces neuf paires de microtubules externes sont reliées entre elles et à la paire centrale par des ponts radiaux de la protéine «nexin». Deux bras de dynéine sont attachés à chaque tubule «A», avec l'activité motrice de ces dynéines axonémiques ciliaires responsables de battre les cils et d'autres structures de même conformation comme les flagelles.

Mouvement des cils

Les cils sont déplacés par flexion de l'axonème, qui est un faisceau complexe de microtubules. Les grappes de cils se déplacent en ondes unidirectionnelles. Chaque cil se déplace comme un fouet, le cil est complètement déployé suivi d'une phase de récupération de sa position d'origine.

Les mouvements des cils sont essentiellement produits par le glissement des doublets de microtubules externes les uns par rapport aux autres, entraînés par l'activité motrice de la dynéine axonémique. La base de la dynéine se lie aux microtubules A et les groupes de tête se lient aux tubules B adjacents.

En raison de la nexine dans les ponts qui rejoignent les microtubules externes de l'axonème, le glissement d'un doublet sur un autre les oblige à se plier. Ce dernier correspond à la base du mouvement des cils, un processus dont on sait encore peu de choses.

Par la suite, les microtubules reviennent à leur position d'origine, amenant le cil à retrouver son état de repos. Ce processus permet au cil de se cambrer et de produire l'effet qui, avec les autres cils à la surface, donne de la mobilité à la cellule ou à l'environnement environnant.

Énergie pour le mouvement ciliaire

Comme la dynéine cytoplasmique, la dynéine ciliaire a un domaine moteur, qui hydrolyse l'ATP (activité ATPase) pour se déplacer le long d'un microtubule vers son extrémité moins, et une région porteuse de charge de la queue, qui dans ce cas est un microtubule contigu.

Les cils se déplacent presque continuellement et nécessitent donc une grande quantité d'énergie sous forme d'ATP. Cette énergie est générée par un grand nombre de mitochondries qui abondent normalement près des corps basaux, d'où proviennent les cils.

Caractéristiques

Mouvement

La fonction principale des cils est de déplacer le fluide sur la surface cellulaire ou de propulser les cellules individuelles à travers un fluide.

Le mouvement ciliaire est vital pour de nombreuses espèces dans des fonctions telles que la manipulation des aliments, la reproduction, l'excrétion et l'osmorégulation (par exemple, dans les cellules flamboyantes) et le mouvement des fluides et du mucus à la surface des couches cellulaires. épithélium.

Les cils de certains protozoaires tels que Paramecium sont responsables à la fois de la mobilité de l'organisme et du balayage d'organismes ou de particules vers la cavité buccale pour se nourrir.

Respiration et alimentation

Chez les animaux multicellulaires, ils fonctionnent dans la respiration et la nutrition, transportant les gaz respiratoires et les particules alimentaires au-dessus de l'eau à la surface cellulaire, comme par exemple chez les mollusques dont l'alimentation se fait par filtration.

Chez les mammifères, les voies respiratoires sont bordées de cellules ciliées qui poussent le mucus contenant de la poussière et des bactéries dans la gorge.

Les cils aident également à balayer les œufs le long de l'oviducte et une structure connexe, le flagelle, propulse le sperme. Ces structures sont particulièrement évidentes dans les trompes de Fallope où elles déplacent l'œuf dans la cavité utérine.

Les cellules ciliées qui tapissent les voies respiratoires, qui les nettoient du mucus et de la poussière. Dans les cellules épithéliales qui tapissent les voies respiratoires humaines, un grand nombre de cils (109 / cm2 ou plus) balaient les couches de mucus, ainsi que les particules de poussière piégées et les cellules mortes, dans la bouche, où ils sont avalés et éliminés.

Anomalies structurelles des cils

Chez l'homme, certains défauts héréditaires de la dynéine ciliaire provoquent le syndrome dit de Karteneger ou syndrome des cils immobiles. Ce syndrome est caractérisé par la stérilité masculine due à l'immobilité des spermatozoïdes.

De plus, les personnes atteintes de ce syndrome sont très sensibles aux infections pulmonaires dues à la paralysie des cils des voies respiratoires, qui ne parviennent pas à nettoyer la poussière et les bactéries qui s'y logent.

D'autre part, ce syndrome provoque des défauts dans la détermination de l'axe gauche-droite du corps au cours du développement embryonnaire précoce. Ce dernier a été découvert récemment et est lié à la latéralité et à la localisation de certains organes du corps.

D'autres conditions de ce type peuvent survenir en raison de la consommation d'héroïne pendant la grossesse. Les nouveau-nés peuvent présenter une détresse respiratoire néonatale prolongée due à une altération ultrastructurale de l'axonème des cils dans l'épithélium respiratoire.

Références

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. et Walter, P. (2004). Biologie cellulaire essentielle. New York: Garland Science. 2e édition.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. et Walter, P. (2008). Biologie moléculaire de la cellule. Garland Science, Taylor et Francis Group.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., et Byers, BE (2004). Biologie: science et nature. Pearson Education.
4. Cooper, GM, Hausman, RE et Wright, N. (2010). La cellule. (pages 397 à 402). Marban.
5. Hickman, C. P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. et Eisenhour, DJ (2008). Principes intégrés de zoologie. New York: McGraw-Hill. 14 ^e édition.
6. Jiménez García, L. J et H. Merchand Larios. (2003). Biologie cellulaire et moléculaire. Mexique. Éditorial Pearson Education.
7. Sierra, AM, Tolosa, MV, Vao, CSG, López, AG, Monge, RB, Algar, OG et Cardelús, RB (2001). Association entre la consommation d'héroïne pendant la grossesse et les anomalies structurelles des cils respiratoires pendant la période néonatale. Annals of Pediatrics, 55 (4) : 335-338).
8. Stevens, A. et Lowe, JS (1998). Histologie humaine. Harcourt Brace.
9. Welsch, U., et Sobotta, J. (2008). Histologie. Panamerican Medical Ed.