VIMENTIN: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, FONCTIONS ET UTILISATIONS - LA BIOLOGIE - 2025

La vimentine est une protéine fibreuse de 57 kDa qui fait partie du cytosquelette intracellulaire. Il fait partie des filaments dits intermédiaires et est le premier de ces éléments à se former dans tout type de cellule eucaryote. Il se trouve principalement dans les cellules embryonnaires et reste dans certaines cellules adultes, telles que les cellules endothéliales et sanguines.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont cru que le cytosol était une sorte de gel dans lequel flottaient des organites cellulaires et des protéines en dilution. Cependant, ils reconnaissent maintenant que la réalité est plus complexe et que les protéines forment un réseau complexe de filaments et de microtubules qu'ils ont appelé le cytosquelette.

Protéine du filament intermédiaire, région de la bobine enroulée, bobine de vimentine. Tiré et édité de: Jawahar Swaminathan et le personnel MSD de l'Institut européen de bioinformatique.

caractéristiques

La vimentine est une protéine de filament intermédiaire fibreux, 57 kDa et contient 466 acides aminés. Il fait partie du cytosquelette des cellules mésenchymateuses, embryonnaires, endothéliales et vasculaires. Il est rare de trouver cette protéine dans des organismes non eucaryotes, mais elle a néanmoins été isolée chez certaines bactéries.

La vimentine est attachée latéralement ou de manière terminale au réticulum endoplasmique, aux mitochondries et au noyau.

Chez les organismes vertébrés, la vimentine est une protéine hautement conservée et est étroitement liée à la réponse immunitaire et au contrôle et au transport des lipides de basse densité.

Structure

La vimentine est une molécule simple qui, comme tous les filaments intermédiaires, possède un domaine alpha-hélicoïdal central. A ses extrémités (queue et tête), il possède des domaines amino (tête) et carboxyle (queue) sans ou non hélicoïdales.

Les séquences alpha-hélicoïdales présentent un motif d'acides aminés hydrophobes, qui servent ou contribuent à la formation du joint hydrophobe sur la surface hélicoïdale.

Le cytosquelette

Comme son nom l'indique, c'est le support structurel des cellules eucaryotes. Il va de la face interne de la membrane plasmique au noyau. En plus de servir de squelette, permettant aux cellules d'acquérir et de conserver leur forme, il a d'autres fonctions importantes.

Parmi ceux-ci figure la participation au mouvement cellulaire, ainsi qu'à son processus de division. Il soutient également les organites intracellulaires et leur permet de se déplacer activement dans le cytosol, et participe à certaines jonctions intercellulaires.

En outre, certains chercheurs affirment que les enzymes censées être en solution dans le cytosol sont en fait ancrées au cytosquelette et que les enzymes de la même voie métabolique doivent être situées à proximité les unes des autres.

Éléments structurels du cytosquelette

Le cytosquelette a trois éléments structurels principaux: les microtubules, les microfilaments et les filaments intermédiaires. Ces éléments ne se trouvent que dans les cellules eucaryotes. Chacun de ces éléments a une taille, une structure et une distribution intracellulaire caractéristiques, et chacun a également une composition différente.

Microtubules

Les microtubules sont constitués d'hétérodimères de tubuline. Ils ont une forme tubulaire, d'où leur nom, avec un diamètre de 25 nm et un centre creux. Ce sont les plus gros éléments du cytosquelette. Sa longueur varie entre moins de 200 nm et plusieurs micromètres de long.

Sa paroi est généralement constituée de 13 protofilaments, disposés autour de la lumière centrale (trou). Il existe deux groupes de microtubules: d'une part, les microtubules de l'axonème, liés au mouvement des cils et des flagelles. D'autre part, sont les microtubules cytoplasmiques.

Ces derniers ont diverses fonctions, notamment l'organisation et le maintien de la forme des cellules animales, ainsi que des axones des cellules nerveuses. Ils sont également impliqués dans la formation de fuseaux mitotiques et méiotiques lors des divisions cellulaires, ainsi que dans l'orientation et le mouvement des vésicules et autres organites.

Microfilaments

Ce sont des filaments constitués d'actine, une protéine de 375 acides aminés et d'un poids moléculaire d'environ 42 kDa. Ces filaments ont un diamètre inférieur au tiers du diamètre des microtubules (7 nm), ce qui en fait les plus petits filaments du cytosquelette.

Ils sont présents dans la plupart des cellules eucaryotes et ont diverses fonctions; parmi eux, participent au développement et au maintien de la forme cellulaire. De plus, ils participent à des activités locomotrices, à la fois des mouvements amiboïdes et des contractions musculaires, par interaction avec la myosine.

Au cours de la cytokinèse (division cytoplasmique), ils sont responsables de la production de sillons de segmentation. Enfin, ils participent également aux jonctions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire.

Cytosquelette Un réseau de protéines filamenteuses dans le cytoplasme cellulaire. Tiré et édité de: Alice Avelino.

Filaments intermédiaires

Avec un diamètre approximatif de 12 nm, les filaments intermédiaires sont ceux qui ont la plus grande stabilité et sont également les moins solubles des éléments qui composent le cytosquelette. Ils ne se trouvent que dans les organismes multicellulaires.

Son nom est dû au fait que sa taille se situe entre celle des microtubules et des microfilaments, ainsi qu'entre celles des filaments d'actine et de myosine dans les muscles. Ils peuvent être trouvés individuellement ou en groupes formant des faisceaux.

Ils sont constitués d'une protéine principale et de diverses protéines accessoires. Ces protéines sont spécifiques à chaque tissu. Les filaments intermédiaires ne se trouvent que dans les organismes multicellulaires, et contrairement aux microtubules et microfilaments, ils ont une séquence d'acides aminés très différente d'un tissu à l'autre.

En fonction du type de cellule et / ou de tissu où ils se trouvent, les filaments intermédiaires sont regroupés en six classes.

Classe I

Composé de cytokératines acides qui confèrent une résistance mécanique au tissu épithélial. Son poids moléculaire est de 40-56,5 kDa

Classe II

Il est constitué des cytokératines basiques, légèrement plus lourdes que les précédentes (53-67 kDa), et les aident à conférer une résistance mécanique au tissu épithélial.

Classe III

Représenté par la vimentine, la desmine et la protéine GFA, qui se trouvent principalement dans les cellules mésenchymateuses (comme mentionné précédemment), les cellules embryonnaires et musculaires, respectivement. Ils contribuent à donner à chacune de ces cellules sa forme caractéristique.

Classe IV

Ce sont les protéines des neurofilaments. En plus de rigidifier les axones des cellules nerveuses, ils déterminent également leur taille.

Classe V

Représenté par les lamelles qui forment l'échafaudage nucléaire (lamelles nucléaires). Ils sont présents dans tous les types de cellules

Classe VI

Formé par la nestine, une molécule de 240 kDa présente dans les cellules souches nerveuses et dont la fonction reste inconnue.

Fonction de la vimentine

La vimentine participe à de nombreux processus physiologiques, mais elle se distingue principalement par sa rigidité et sa résistance aux cellules qui la contiennent, évitant ainsi les dommages cellulaires. Ils conservent les organites dans le cytosol. Ils sont également impliqués dans l'attachement cellulaire, la migration et la signalisation.

Applications

Docteur

Des études médicales indiquent que la vimentine agit comme un marqueur des cellules dérivées du mésenchyme, au cours du développement normal et progressif des métastases cancéreuses.

D'autres études indiquent que des anticorps ou des cellules immunitaires contenant le gène VIM (le gène qui code la vimentine) peuvent être utilisés comme marqueurs en histopathologie et souvent pour détecter les tumeurs épithéliales et mésenchymateuses.

Pharmaceutique et biotechnologie

Les industries pharmaceutique et biotechnologique ont largement profité des propriétés de la vimentine et l'ont utilisée pour la production d'une grande variété de produits tels que des anticorps génétiquement modifiés, des protéines de vimentine, des kits ELISA et des produits ADN complémentaires, entre autres.

Modèle d'immunofluorescence des anticorps contre la vimentine. Produit en utilisant le sérum d'un patient dans des cellules HEp-20-10 avec un conjugué FITC. Tiré et édité de: Simon Caulton.

Références

1. Qu'est-ce que Vimentin? Récupéré de: technologynetworks.com.
2. MT Cabeen et C. Jacobs-Wagner (2010). Le cytosquelette bactérien. Revue annuelle de génétique.
3. Vimentin. Récupéré de en.wikipedia.org.
4. WM Becker, LJ Kleinsmith et J. Hardin. (2006). Monde de la cellule. 6 ^e édition. Pearson Education Inc,
5. H. Herrmann et U. Aebi (2000). Filaments intermédiaires et leurs associés: éléments structurels aux multiples talents spécifiant la cytoarchitecture et la cytodynamique. Opinion actuelle en biologie cellulaire
6. DE Ingber (1998). L'architecture de la vie. Américain scientifique.