4.5 Le cytosquelette

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de faire ce qui suit :

• Décrire le cytosquelette
• Comparer les rôles des microfilaments, des filaments intermédiaires et des microtubules
• Comparer les cils et les flagelles
• Résumer les différences entre les composants des cellules procaryotes, des cellules animales et des cellules végétales

Si vous retiriez tous les organites d’une cellule, est-ce que la membrane plasmique et le cytoplasme seraient les seuls composants restants ? Non. Dans le cytoplasme, il y aurait encore des ions et des molécules organiques, ainsi qu’un réseau de fibres protéiques qui aident à maintenir la forme de la cellule, à fixer certains organites dans des positions spécifiques, à permettre au cytoplasme et aux vésicules de se déplacer à l’intérieur de la cellule et à permettre aux cellules des organismes multicellulaires de se déplacer. Collectivement, les scientifiques appellent ce réseau de fibres protéiques le cytosquelette. Il existe trois types de fibres dans le cytosquelette : les microfilaments, les filaments intermédiaires et les microtubules (Figure 4.22). Ici, nous examinerons chacun.

Microfilaments

Parmi les trois types de fibres protéiques du cytosquelette, les microfilaments sont les plus étroits. Ils fonctionnent dans un mouvement cellulaire, ont un diamètre d’environ 7 nm et sont constitués de deux brins entrelacés de protéines globulaires, que nous appelons actine (Figure 4.23). Pour cette raison, nous appelons également les microfilaments « filaments d’actine ».

L’ATP permet à l’actine d’assembler sa forme filamenteuse, qui sert de piste au mouvement d’une protéine motrice que nous appelons la myosine. Cela permet à l’actine de s’engager dans des événements cellulaires nécessitant un mouvement, comme la division cellulaire dans les cellules eucaryotes et le flux cytoplasmique, qui est le mouvement circulaire du cytoplasme cellulaire dans les cellules végétales. L’actine et la myosine sont abondantes dans les cellules musculaires. Lorsque vos filaments d’actine et de myosine glissent l’un sur l’autre, vos muscles se contractent.

Les microfilaments confèrent également une certaine rigidité et une certaine forme à la cellule. Ils peuvent se dépolymériser (démonter) et se reformer rapidement, ce qui permet à une cellule de changer de forme et de se déplacer. Les globules blancs (les cellules qui combattent les infections de votre corps) font bon usage de cette capacité. Ils peuvent se déplacer vers un site d’infection et phagocyter l’agent pathogène.

Filaments intermédiaires

Plusieurs brins de protéines fibreuses qui sont enroulés ensemble composent des filaments intermédiaires (Figure 4.24). Les éléments du cytosquelette tirent leur nom du fait que leur diamètre, de 8 à 10 nm, se situe entre ceux des microfilaments et des microtubules.

Les filaments intermédiaires n’ont aucun rôle dans le mouvement cellulaire. Leur fonction est purement structurelle. Ils supportent une tension, maintenant ainsi la forme de la cellule, et ancrent le noyau et d’autres organites en place. La Figure 4.22 montre comment les filaments intermédiaires créent un échafaudage de soutien à l’intérieur de la cellule.

Les filaments intermédiaires constituent le groupe d’éléments cytosquelettiques le plus diversifié. Plusieurs types de protéines fibreuses se trouvent dans les filaments intermédiaires. Vous connaissez probablement le mieux la kératine, la protéine fibreuse qui renforce vos cheveux, vos ongles et l’épiderme de la peau.

Microtubules

Comme leur nom l’indique, les microtubules sont de petits tubes creux. Des dimères polymérisés de α-tubuline et de β-tubuline, deux protéines globulaires, forment les parois du microtubule (Figure 4.25). Avec un diamètre d’environ 25 nm, les microtubules sont les composants les plus larges des cytosquelettes. Ils aident la cellule à résister à la compression, fournissent une piste le long de laquelle les vésicules se déplacent à travers la cellule et tirent les chromosomes répliqués vers les extrémités opposées d’une cellule en division. Comme les microfilaments, les microtubules peuvent se démonter et se réformer rapidement.

Les microtubules sont également les éléments structuraux des flagelles, des cils et des centrioles (ces derniers sont les deux corps perpendiculaires du centrosome). Dans les cellules animales, le centrosome est le centre organisateur des microtubules. Dans les cellules eucaryotes, les flagelles et les cils sont très différents sur le plan structurel de leurs homologues des procaryotes, comme nous le verrons ci-dessous.

Flagelles et cils

Les flagelles (singulier = flagelle) sont de longues structures ressemblant à des cheveux qui s’étendent à partir de la membrane plasmique et permettent à une cellule entière de se déplacer (par exemple, le sperme, Euglena et certains procaryotes). Lorsqu’elle est présente, la cellule n’a qu’un flagelle ou quelques flagelles. Cependant, lorsque des cils (singulier = cil) sont présents, bon nombre d’entre eux s’étendent le long de toute la surface de la membrane plasmique. Il s’agit de structures courtes ressemblant à des cheveux qui déplacent des cellules entières (comme des paramécies) ou des substances le long de la surface externe de la cellule (par exemple, les cils des cellules qui tapissent les trompes de Fallope qui déplacent l’ovule vers l’utérus, ou les cils tapissant les cellules des voies respiratoires qui piègent les particules et les déplacent vers vos narines.)

Malgré leurs différences de longueur et de nombre, les flagelles et les cils partagent un arrangement structurel commun des microtubules appelé « éventail 9 + 2 ». C’est un nom approprié, car un seul flagelle ou cil est constitué d’un anneau de neuf doublets de microtubules, entourant un seul doublet de microtubules au centre (Figure 4.26).

Vous avez maintenant effectué une vaste enquête sur les composants des cellules procaryotes et eucaryotes. Pour un résumé des composants cellulaires dans les cellules procaryotes et eucaryotes, voir le Tableau 4.1.