MICROTUBULES: STRUCTURE, FONCTIONS ET IMPORTANCE CLINIQUE - LA BIOLOGIE - 2025

Les microtubules sont des structures cellulaires en forme qui jouent des fonctions clés liées au support des cylindres, à la motilité cellulaire et à la division cellulaire, entre autres. Ces filaments sont présents à l'intérieur des cellules eucaryotes.

Ils sont creux et leur diamètre interne est de l'ordre de 25 nm, tandis que le diamètre externe mesure 25 nm. La longueur varie entre 200 nm et 25 µm. Ce sont des structures assez dynamiques, avec une polarité définie, capables de croître et de se raccourcir.

Structure et composition

Les microtubules sont constitués de molécules de protéines. Ils sont fabriqués à partir d'une protéine appelée tubuline.

La tubuline est un dimère, ses deux composants sont l'α-tubuline et la β-tubuline. Le cylindre creux est composé de treize chaînes de ce dimère.

Les extrémités d'un microtubule ne sont pas les mêmes. Autrement dit, il existe une polarité des filaments. Un extrême est connu sous le nom de plus (+) et l'autre sous le nom de moins (-).

Le microtubule n'est pas une structure statique, les filaments peuvent changer de taille rapidement. Ce processus de croissance ou de raccourcissement a lieu principalement à l'extrême; Ce processus s'appelle l'auto-assemblage. Le dynamisme des microtubules permet aux cellules animales de changer de forme.

Il y a des exceptions. Cette polarité est indistincte dans les microtubules à l'intérieur des dendrites, dans les neurones.

Les microtubules ne sont pas répartis de manière homogène dans toutes les formes cellulaires. Son emplacement dépend principalement du type de cellule et de son état. Par exemple, chez certains parasites protozoaires, les microtubules forment une armure.

De même, lorsque la cellule est en interface, ces filaments sont dispersés dans le cytoplasme. Lorsque la cellule commence à se diviser, les microtubules commencent à s'organiser sur le fuseau mitotique.

Caractéristiques

Cytosquelette

Le cytosquelette est composé d'une série de filaments, y compris des microtubules, des filaments intermédiaires et des microfilaments. Comme son nom l'indique, le cytosquelette est chargé de soutenir la cellule, la motilité et la régulation.

Les microtubules s'associent à des protéines spécialisées (MAP) pour remplir leurs fonctions.

Le cytosquelette est particulièrement important dans les cellules animales, car elles n'ont pas de paroi cellulaire.

Mobilité

Les microtubules jouent un rôle fondamental dans les fonctions motrices. Ils servent comme une sorte d'indice pour que les protéines liées au mouvement se déplacent. De même, les microtubules sont des routes et les protéines sont des voitures.

Plus précisément, les kinésines et la dynéine sont des protéines présentes dans le cytoplasme. Ces protéines se lient aux microtubules pour effectuer des mouvements et permettre la mobilisation de matériaux dans tout l'espace cellulaire.

Ils transportent des vésicules et parcourent de longues distances à travers les microtubules. Ils peuvent également transporter des marchandises qui ne sont pas dans les vésicules.

Les protéines motrices ont une sorte de bras, et grâce à des changements dans la forme de ces molécules, le mouvement peut être effectué. Ce processus dépend de l'ATP.

Division cellulaire

En ce qui concerne la division cellulaire, elles sont essentielles pour une distribution correcte et équitable des chromosomes. Les microtubules s'assemblent et forment le fuseau mitotique.

Lorsque le noyau se divise, les microtubules transportent et séparent les chromosomes vers les nouveaux noyaux.

Cils et flagelles

Les microtubules sont liés aux structures cellulaires qui permettent le mouvement: cils et flagelles.

Ces appendices ont la forme de minces fouets et permettent à la cellule de se déplacer dans leur environnement. Les microtubules favorisent l'assemblage de ces extensions cellulaires.

Les cils et les flagelles ont une structure identique; cependant, les cils sont plus courts (10 à 25 microns) et ont tendance à travailler ensemble. Pour le mouvement, la force appliquée est parallèle à la membrane. Les cils agissent comme des «pagaies» qui poussent la cellule.

En revanche, les flagelles sont plus longs (50 à 70 microns) et la cellule en a généralement un ou deux. La force appliquée est perpendiculaire à la membrane.

La vue en coupe de ces appendices présente une disposition 9 + 2. Cette nomenclature fait référence à la présence de 9 paires de microtubules fusionnés qui entourent une paire centrale non fusionnée.

La fonction motrice est le produit de l'action de protéines spécialisées; la dynein en fait partie. Grâce à l'ATP, la protéine peut changer de forme et permettre le mouvement.

Des centaines d'organismes utilisent ces structures pour se déplacer. Les cils et les flagelles sont présents dans les organismes unicellulaires, dans les spermatozoïdes et chez les petits animaux multicellulaires, entre autres. Le corps basal est l'organite cellulaire dont proviennent les cils et les flagelles.

Centrioles

Les centrioles sont extrêmement similaires aux corps basaux. Ces organites sont caractéristiques des cellules eucaryotes, à l'exception des cellules végétales et de certains protistes.

Ces structures sont en forme de tonneau. Son diamètre est de 150 nm et sa longueur de 300 à 500 nm. Les microtubules dans les centrioles sont organisés en trois filaments fusionnés.

Les centrioles sont situés dans une structure appelée centrosome. Chaque centrosome est composé de deux centrioles et d'une matrice riche en protéines appelée matrice péricentriolaire. Dans cet arrangement, les centrioles organisent les microtubules.

La fonction exacte des centrioles et de la division cellulaire n'est pas encore connue en détail. Dans certaines expériences, les centrioles ont été supprimés et ladite cellule est capable de se diviser sans inconvénient majeur. Les centrioles sont responsables de la formation du fuseau mitotique: ici les chromosomes sont joints.

Les plantes

Chez les plantes, les microtubules jouent un rôle supplémentaire dans la disposition des parois cellulaires, aidant à organiser les fibres de cellulose. De même, ils aident à la division cellulaire et à l'expansion des plantes.

Signification clinique et médicaments

Les cellules cancéreuses sont caractérisées par une activité mitotique élevée; ainsi, trouver des médicaments qui ciblent l'assemblage des microtubules aiderait à arrêter cette croissance.

Il existe un certain nombre de médicaments responsables de la déstabilisation des microtubules. Le colcémide, la colchicine, la vincristine et la vinblastine empêchent la polymérisation des microtubules.

Par exemple, la colchicine est utilisée pour traiter la goutte. Les autres sont utilisés dans le traitement des tumeurs malignes.

Références

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