Différence entre microtubules et microfilaments

Différence principale - microtubules vs microfilaments

Les microtubules et les microfilaments sont deux composants du cytosquelette d'une cellule. Le cytosquelette est formé de microtubules, de microfilaments et de filaments intermédiaires. Les microtubules sont formés par la polymérisation des protéines de la tubuline. Ils fournissent un support mécanique à la cellule et contribuent au transport intracellulaire. Les microfilaments sont formés par la polymérisation de monomères protéiques d'actine. Ils contribuent au mouvement de la cellule sur une surface. le différence principale entre microtubules et microfilaments est que Les microtubules sont de longs cylindres creux composés d'unités protéiques de la tubuline, tandis que les microfilaments sont des polymères hélicoïdaux à double brin composés de protéines d'actine.. 

1. Que sont les microtubules?
      - Structure, fonction, caractéristiques
2. Que sont les microfilaments
      - Structure, fonction, caractéristiques
3. Quelle est la différence entre microtubules et microfilaments

Que sont les microtubules?

Les microtubules sont des polymères de protéine de tubuline que l'on retrouve partout dans le cytoplasme. Les microtubules sont l'un des composants du cytoplasme. Ils sont formés par la polymérisation des dimères alpha et bêta tubuline. Le polymère de la tubuline peut atteindre jusqu'à 50 micromètres de manière hautement dynamique. Le diamètre extérieur du tube est d'environ 24 nm et le diamètre intérieur d'environ 12 nm. Les microtubules peuvent être trouvés chez les eucaryotes et les bactéries. 

Structure des microtubules

Les microtubules eucaryotes sont des structures cylindriques longues et creuses. L'espace intérieur du cylindre est appelé la lumière. Le monomère du polymère de tubuline est un dimère de α / β-tubuline. Ce dimère s'associe à son extrémité pour former un protofilament linéaire qui est ensuite associé latéralement pour former un seul microtubule. Habituellement, environ treize protofilaments sont associés dans un seul microtubule. Ainsi, le niveau d'acides aminés est de 50% dans chaque tubulines α et β du polymère. Le poids moléculaire du polymère est d'environ 50 kDa. Le polymère microtubulaire porte une polarité entre deux extrémités, une extrémité contient une sous-unité α et l'autre extrémité contient une sous-unité β. Ainsi, les deux extrémités sont désignées par les extrémités (-) et (+), respectivement.

Figure 1: Structure d'un microtubule

Organisation Intracellulaire Des Microtubules

L'organisation des microtubules dans une cellule varie selon le type de cellule. Dans les cellules épithéliales, les extrémités (-) sont organisées le long de l'axe apical-basal. Cette organisation facilite le transport des organites, des vésicules et des protéines le long de l'axe apical-basal de la cellule. Dans les types de cellules mésenchymateuses comme les fibroblastes, les microtubules s’ancrent dans le centrosome et irradient leur extrémité (+) vers la périphérie de la cellule. Cette organisation soutient les mouvements de fibroblastes. Les microtubules, avec l'aide des protéines motrices, organisent l'appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique. Une cellule de fibroblaste contenant les microtubules est montrée en Figure 2.

Figure 2: Microtubules dans une cellule de fibroblaste
Les microtubules sont marqués en fluorescence en vert et l’actine en rouge.

Fonction des microtubules

Les microtubules contribuent à former le cytosquelette, le réseau structurel de la cellule. Le cytosquelette assure le support mécanique, le transport, la motilité, la ségrégation chromosomique et l'organisation du cytoplasme. Les microtubules sont capables de générer des forces en se contractant et permettent le transport cellulaire avec les protéines motrices. Les microtubules et les filaments d'actine fournissent une structure interne au cytosquelette et lui permettent de changer de forme tout en se déplaçant. Les composants du cytosquelette eucaryote sont présentés dans figure 3. Les microtubules sont colorés en vert. Les filaments d'actine sont colorés en rouge et les noyaux en bleu.

Figure 3: Cytosquelette

Les microtubules impliqués dans la ségrégation chromosomique au cours de la mitose et de la méiose forment la broche appareil. Ils sont nucléés dans le centromère, qui est les centres d’organisation des microtubules (MTOT), afin de former l’appareil à fuseau. Ils sont également organisés dans les corps basaux des cils et des flagelles comme des structures internes.

Les microtubules permettent la régulation des gènes par l'expression spécifique de facteurs de transcription, qui maintiennent l'expression différentielle des gènes, à l'aide du caractère dynamique des microtubules.

Protéines Associées Aux Microtubules

Diverses dynamiques des microtubules, telles que les vitesses de polymérisation, de dépolymérisation et de catastrophe, sont régulées par les protéines associées aux microtubules (MAP). Les protéines Tau, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, katanine et agitation sont considérées comme des MAP. Les protéines de suivi d'extrémité positive (+ TIP) telles que CLIP170 constituent une autre classe de MAP. Les microtubules sont les substrats des protéines motrices, qui constituent la dernière classe de MAP. La dynéine, qui se déplace vers l'extrémité (-) du microtubule et la kinésine, qui se déplace vers l'extrémité (+) du microtubule, sont les deux types de protéines motrices présentes dans les cellules. Les protéines motrices jouent un rôle majeur dans la division cellulaire et le trafic vésiculaire. Les protéines motrices hydrolysent l'ATP afin de générer de l'énergie mécanique pour le transport. 

Que sont les microfilaments

Les filaments constitués de filaments d'actine sont appelés microfilaments. Les microfilaments sont un composant du cytosquelette. Ils sont formés par la polymérisation de monomères protéiques d'actine. Un microfilament mesure environ 7 nm de diamètre et est composé de deux brins de nature hélicoïdale..

Structure des microfilaments

Les fibres les plus minces du cytosquelette sont des microfilaments. Le monomère, qui forme le microfilament, est appelé sous-unité d'actine globulaire (G-actine). Un filament de la double hélice est appelé actine filamenteuse (F-actine). La polarité des microfilaments est déterminée par le schéma de liaison des fragments de myosine S1 dans les filaments d’actine. Par conséquent, l'extrémité pointue s'appelle l'extrémité (-) et l'extrémité barbelée s'appelle l'extrémité (+). La structure du microfilament est montrée dans figure 3.

Figure 3: Un microfilament

Organisation des microfilaments

Trois des monomères de la G-actine sont auto-associés pour former un trimère. L'actine, qui est liée à l'ATP, se lie à l'extrémité barbelée, hydrolysant l'ATP. La capacité de liaison de l'actine avec les sous-unités voisines est réduite par les événements autocatalysés jusqu'à l'hydrolyse de l'ancien ATP. La polymérisation de l'actine est catalysée par les actoclampines, une classe de moteurs moléculaires. Les microfilaments d’actine dans les cardiomyocytes sont représentés, colorés en vert dans figure 4. La couleur bleue montre le noyau.

Figure 4: Microfilaments dans les cardiomyocytes

Fonction des microfilaments

Les microfilaments sont impliqués dans cytokinèse et cellule la motilité comme mouvement amoeboid. En général, ils jouent un rôle dans la forme, la contractilité, la stabilité mécanique, l'exocytose et l'endocytose des cellules. Les microfilaments sont forts et relativement flexibles. Ils sont résistants aux fractures par les forces de traction et au flambage par les forces de compression multi-piconewton. La motilité de la cellule est obtenue par l’allongement d’une extrémité et la contraction de l’autre extrémité. Les microfilaments servent également de moteurs moléculaires contractiles entraînés par l'actomyosine, avec les protéines de la myosine II..   

Protéines Associées Aux Microfilaments

La formation des filaments d’actine est régulée par les protéines associées à des microtubules tels que,

• Protéines liant l'actine (thymosine bêta-4 et profiline)
• Agents de réticulation des filaments (fascin, fimbrin et alpha-actinin)
• Complexe de protéines 2/3 (Arp2 / 3) filament-nucléateur ou actine-apparenté
• Protéines coupantes des filaments (gelsoline)
• Protéine de suivi des filaments (formines, N-WASP et VASP)
• Capsuleuses à bout barbelé telles que CapG.
• Protéines dépolymérisant l'actine (ADF / cofiline)

Différence entre microtubules et microfilaments

Structure

Microtubules: Le microtubule est un réseau hélicoïdal.

Microfilaments: Le microfilament est une double hélice.

Diamètre

Microtubules: Le microtubule a un diamètre de 7 nm.

Microfilaments: Le microfilament a un diamètre de 20-25 nm.

Composition

Microtubules: Les microtubules sont composés des sous-unités alpha et bêta de la tubuline protéique..

Microfilaments: Les microfilaments sont principalement composés de protéine contractile appelée actine.

Force

Microtubules: Les microtubules sont rigides et résistent aux efforts de flexion.

Microfilaments: Les microfilaments sont flexibles et relativement forts. Ils résistent au flambage dû aux forces de compression et à la rupture du filament par les forces de traction.

Une fonction

Microtubules: Les microtubules aident les fonctions cellulaires telles que la mitose et diverses fonctions de transport cellulaire.

Microfilaments: Les microfilaments aident les cellules à se déplacer.

Protéines Associées

Microtubules: Les MAP, les + TIP et les protéines motrices sont les protéines associées régulant la dynamique des microtubules.

Microfilaments: Les protéines de liaison aux monomères d'actine, les agents de réticulation des filaments, le complexe de protéines apparentées à l'actine 2/3 (Arp2 / 3) et les protéines de sectionnement des filaments sont impliqués dans la régulation de la dynamique des microfilaments.

Conclusion

Les microtubules et les microfilaments sont deux composants du cytosquelette. La principale différence entre les microtubules et les microfilaments réside dans leur structure et leur fonction. Les microtubules ont une longue structure cylindrique creuse. Ils sont formés par la polymérisation des protéines de la tubuline. Le rôle principal des microtubules est de fournir un support mécanique à la cellule, de participer à la ségrégation chromosomique et de maintenir le transport des composants à l'intérieur de la cellule. D'autre part, les microfilaments sont des structures hélicoïdales, plus robustes et flexibles que les microtubules. Ils sont impliqués dans le mouvement de la cellule sur une surface. Les microtubules et les microfilaments sont des structures dynamiques. Leur nature dynamique est régulée par les protéines associées aux polymères.

Référence:
1. «Microtubule» Wikipédia. Wikimedia Foundation, 14 mars 2017. Web. 14 mars 2017.
2. «Microfilament» Wikipédia. Wikimedia Foundation, 8 mars 2017. Web. 14 mars 2017.

Courtoisie d'image:
1. “Structure des microtubules” de Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - Travail personnel (rendu avec Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. «Fibroblaste à image fluorescente» de James J. Faust et David G. Capco - Galerie d'images NIGMS et de vidéos en libre-service (domaine public) via Commons Wikimedia
3. “Cellules fluorescentes” par (domaine public) via Commons Wikimedia
4. «Figure 04 05 02" de CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
5. «Fichier: filaments d'actine F dans les cardiomyocytes» Par Ps1415 - Travail personnel (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia