Cytosquelette: définition, structure et fonction (avec diagramme)

Vous connaissez probablement déjà le rôle que joue votre propre squelette dans votre vie; il structure votre corps et vous aide à bouger.

Sans cela, vous seriez plus comme une goutte humaine qu'une personne en mouvement et fonctionnelle. Comme son nom l'indique, le cytosquelette a un objectif très similaire chez les procaryotes et les des cellules eucaryotes.

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui rend les cellules rondes et les empêche de s'effondrer en boules gluantes? Ou comment les nombreux organites à l'intérieur de la cellule s'organisent et se déplacent à l'intérieur de la cellule, ou comment la cellule elle-même se déplace? Les cellules s'appuient sur un cytosquelette pour toutes ces fonctions.

L'unité structurelle importante du cytosquelette est en réalité un réseau de fibres protéiques dans le cytoplasme qui donne sa forme à la cellule et lui permet de remplir des fonctions importantes, telles que la cellule mouvement.

En savoir plus sur les organites et les fonctions des autres cellules.

Alors que certaines personnes pourraient imaginer les cellules comme non structurées, les puissants microscopes utilisés en biologie cellulaire révèlent que les cellules sont très organisées.

Un élément principal est vital pour maintenir cette forme et ce niveau d'organisation: le cytosquelette de la cellule. Les filaments de protéines qui composent le cytosquelette forment un réseau de fibres à travers la cellule.

Ce réseau donne un support structurel à la membrane plasmique, aide à stabiliser les organites dans leurs positions appropriées et permet à la cellule de mélanger son contenu selon les besoins. Pour certains types cellulaires, le cytosquelette permet même à la cellule de se déplacer et de voyager à l'aide de structures spécialisées.

Ceux-ci se forment à partir des filaments de protéines lorsqu'ils sont nécessaires à la locomotion cellulaire.

Le service que le cytosquelette fournit pour façonner la cellule a beaucoup de sens. Tout comme le squelette humain, le réseau de protéines du cytosquelette crée un support structurel qui est crucial pour maintenir l'intégrité de la cellule et pour l'empêcher de s'effondrer dans son voisins.

Pour les cellules dont les membranes sont très fluides, le réseau de protéines qui composent le cytosquelette est particulièrement important pour maintenir le contenu cellulaire à l'intérieur de la cellule.

C'est appelé intégrité de la membrane.

Certaines cellules hautement spécialisées s'appuient également sur le cytosquelette pour leur soutien structurel.

Pour ces cellules, le maintien de la forme unique de la cellule permet à la cellule de fonctionner correctement. Ceux-ci inclus neurones, ou cellules cérébrales, qui ont des corps cellulaires ronds, des bras ramifiés appelés dendrites et des queues allongées.

Cette forme cellulaire caractéristique permet aux neurones de capter des signaux à l'aide de leurs bras dendrites et transmettent ces signaux à travers leurs queues axonales et dans les dendrites en attente d'un cerveau voisin cellule. C'est ainsi que les cellules du cerveau communiquent entre elles.

Il est également logique que les cellules bénéficient de l'organisation que leur confère le réseau de fibres protéiques du cytosquelette. Il existe plus de 200 types de cellules dans le corps humain et un total d'environ 30 000 milliards de cellules dans chaque être humain sur la planète.

Les organites de toutes ces cellules doivent effectuer une grande variété de processus cellulaires, telles que la construction et la décomposition de biomolécules, la libération d'énergie pour le corps et l'exécution d'une multitude de réactions chimiques qui rendent la vie possible.

Pour que ces fonctions fonctionnent bien au niveau de l'ensemble de l'organisme, chaque cellule a besoin d'une structure et d'une façon de faire similaires.

Pour remplir ces rôles importants, le cytosquelette s'appuie sur trois types distincts de filaments :

1. Microtubules
2. Filaments intermédiaires
3. Microfilaments

Ces fibres sont toutes si infiniment petites qu'elles sont complètement invisibles à l'œil nu. Les scientifiques ne les ont découverts qu'après l'invention du microscope électronique fait apparaître l'intérieur de la cellule.

Pour visualiser à quel point ces fibres protéiques sont petites, il est utile de comprendre le concept de la nanomètre, qui s'écrit parfois nm. Les nanomètres sont des unités de mesure tout comme le pouce est une unité de mesure.

Vous avez peut-être deviné à partir de la racine du mot mètre que l'unité nanométrique appartient au système métrique, tout comme le centimètre.

Les scientifiques utilisent des nanomètres pour mesurer des choses extrêmement petites, telles que des atomes et des ondes lumineuses.

En effet, un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. Cela signifie que si vous avez pris un mètre mètre, qui mesure environ 3 pieds de long une fois converti en système de mesure américain, et le diviser en un milliard de morceaux égaux, un seul morceau équivaudrait à un nanomètre.

Imaginez maintenant que vous puissiez couper les filaments de protéines constituant le cytosquelette de la cellule et mesurer la diamètre à travers le visage coupé.

Chaque fibre mesurerait entre 3 et 25 nanomètres de diamètre, selon le type de filament. Pour le contexte, un cheveu humain mesure 75 000 nanomètres de diamètre. Comme vous pouvez le voir, les filaments qui composent le cytosquelette sont incroyablement petits.

Microtubules sont les plus grandes des trois fibres du cytosquelette, mesurant entre 20 et 25 nanomètres de diamètre. Filaments intermédiaires sont les fibres de taille moyenne du cytosquelette et mesurent environ 10 nanomètres de diamètre.

Les plus petits filaments de protéines trouvés dans le cytosquelette sont microfilaments. Ces fibres filiformes mesurent à peine 3 à 6 nanomètres de diamètre.

En termes réels, c'est jusqu'à 25 000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain moyen.

•••Sciences

Les microtubules tirent leur nom à la fois de leur forme générale et du type de protéine qu'ils contiennent. Ils sont en forme de tube et formés à partir d'unités répétitives d'alpha- et bêta-tubuline protéinepolymères reliant ensemble.

En savoir plus sur la fonction principale des microtubules dans les cellules.

Si vous deviez voir des filaments de microtubules au microscope électronique, ils ressembleraient à des chaînes de petites protéines torsadées ensemble en un réseau en spirale serré.

Chaque unité protéique se lie à toutes les unités qui l'entourent, produisant une structure très solide et très rigide. En fait, les microtubules sont le composant structurel le plus rigide que l'on puisse trouver dans les cellules animales, qui n'ont pas de parois cellulaires contrairement aux cellules végétales.

Mais les microtubules ne sont pas seulement rigides. Ils résistent également aux forces de compression et de torsion. Cette qualité augmente la capacité du microtubule à maintenir la forme et l'intégrité des cellules, même sous pression.

Les microtubules donnent également à la cellule polarité, ce qui signifie que la cellule a deux côtés ou pôles uniques. Cette polarité fait partie de ce qui permet à la cellule d'organiser ses composants, tels que les organites et d'autres parties du cytosquelette, car cela donne à la cellule un moyen d'orienter ces composants par rapport au poteaux.

Les microtubules soutiennent également le mouvement du contenu cellulaire à l'intérieur de la cellule.

Les filaments de microtubules forment des pistes, qui agissent comme des voies ferrées ou des autoroutes dans la cellule. Transporteurs de vésicules suivez ces pistes pour déplacer la cargaison cellulaire dans le cytoplasme. Ces pistes sont cruciales pour éliminer les contenus cellulaires indésirables tels que les protéines mal repliées, les organites anciens ou brisés et les envahisseurs pathogènes, tels que les bactéries et les virus.

Les transporteurs de vésicules suivent simplement la bonne piste des microtubules pour déplacer cette cargaison vers le centre de recyclage de la cellule, le lysosome. Là, le lysosome récupère et réutilise certaines parties et dégrade d'autres parties.

Le système de piste aide également la cellule à déplacer les biomolécules nouvellement construites, comme les protéines et les lipides, hors des organites de fabrication et vers les endroits où la cellule a besoin des molécules.

Par exemple, les transporteurs de vésicules utilisent des pistes de microtubules pour déplacer les protéines de la membrane cellulaire des organites vers la membrane cellulaire.

Seules certaines cellules peuvent utiliser locomotion cellulaire pour voyager, et ceux qui le font reposent généralement sur des structures mobiles spécialisées constituées de fibres de microtubules.

Le spermatozoïde est probablement le moyen le plus simple de visualiser ces cellules itinérantes.

Comme vous le savez, les spermatozoïdes ressemblent un peu à des têtards avec de longues queues, ou flagelles, qu'ils fouettent pour nager jusqu'à leur destination et féconder un ovule. La queue du spermatozoïde est faite de tubuline et est un exemple de filament de microtubule utilisé pour la locomotion cellulaire.

Une autre structure mobile bien connue joue également un rôle dans la reproduction est la cils. Ces structures mobiles ressemblant à des cheveux tapissent les trompes de Fallope et utilisent un mouvement d'ondulation pour déplacer l'œuf à travers la trompe de Fallope et dans l'utérus. Ces cils sont des fibres microtubulaires.

Les filaments intermédiaires sont le deuxième type de fibres présentes dans le cytosquelette. Vous pouvez les imaginer comme le véritable squelette de la cellule puisque leur seul rôle est le support structurel. Ces fibres protéiques contiennent kératine, qui est une protéine courante que vous pouvez reconnaître dans les produits de soins corporels.

Cette protéine constitue les cheveux et les ongles humains ainsi que la couche supérieure de la peau. C'est aussi la protéine qui forme les cornes, les griffes et les sabots des autres animaux. La kératine est très forte et utile pour se protéger contre les dommages.

Le rôle majeur des filaments intermédiaires est la formation de la matrice de protéines structurales sous la membrane cellulaire. C'est comme un maillage de soutien qui donne structure et forme à la cellule. Il confère également une certaine élasticité à la cellule, lui permettant de réagir avec souplesse en cas de stress.

L'une des tâches importantes des filaments intermédiaires est d'aider à maintenir les organites aux bons endroits dans la cellule. Par exemple, des filaments intermédiaires ancrent le noyau à sa place dans la cellule.

Cet ancrage est crucial pour les processus cellulaires car les divers organites à l'intérieur d'une cellule doivent travailler ensemble pour remplir ces fonctions cellulaires. Dans le cas de la noyau, attacher cet important organite à la matrice du cytosquelette signifie que les organites qui dépendent de l'ADN instructions du noyau pour faire leur travail peuvent facilement accéder à ces informations en utilisant des messagers et transporteurs.

Cette tâche importante pourrait être impossible si le noyau n'était pas ancré, car ces messagers et transporteurs devraient se déplacer à la recherche d'un noyau errant dans le cytoplasme !

Les microfilaments, également appelés filaments d'actine, sont des chaînes de protéines d'actine torsadées en une tige en spirale. Cette protéine est surtout connue pour son rôle dans les cellules musculaires. Là, ils travaillent avec une autre protéine appelée myosine pour permettre la contraction musculaire.

En ce qui concerne le cytosquelette, les microfilaments ne sont pas seulement les plus petites fibres. Ce sont aussi les plus dynamiques. Comme toutes les fibres du cytosquelette, les microfilaments apportent un soutien structurel à la cellule. En raison de leurs caractéristiques uniques, les microfilaments ont tendance à apparaître sur les bords de la cellule.

La nature dynamique des filaments d'actine signifie que ces fibres protéiques peuvent changer de longueur rapidement pour répondre aux besoins structurels changeants de la cellule. Cela permet à la cellule de modifier sa forme ou sa taille ou même la forme projections spéciales qui s'étendent à l'extérieur de la cellule, comme filopodes, lamellipodes et microvillosités.

Tu peux imaginer filopodes en tant que palpeurs qu'une cellule projette pour détecter l'environnement qui l'entoure, capter des signaux chimiques et même changer la direction de la cellule, si elle se déplace. Les scientifiques appellent aussi parfois filopodes micropointes.

Les filopodes peuvent faire partie d'un autre type de projection spéciale, lamellipodes. Il s'agit d'une structure semblable à un pied qui aide la cellule à se déplacer et à voyager.

Microvillosités sont comme de minuscules poils ou doigts utilisés par la cellule lors de la diffusion. La forme de ces projections augmente la surface afin qu'il y ait plus d'espace pour que les molécules se déplacent à travers la membrane à travers des processus tels que l'absorption.

Ces doigts remplissent également une fonction fascinante appelée flux de cytoplasme.

Cela se produit lorsque les filaments d'actine passent au peigne fin le cytoplasme pour le maintenir en mouvement. Le flux de cytoplasme augmente la diffusion et aide à déplacer les matériaux recherchés, comme les nutriments, et les matériaux indésirables, comme les déchets et les débris cellulaires, dans la cellule.