le centrosome (« corps moyen ») est une structure présente dans les cellules de la plupart des plantes et des animaux. C'est à partir de cet organite que les structures protéiques appelées microtubules former et s'étendre.
Ces microtubules émergent du centre d'organisation des microtubules (MTOC) et font partie intégrante d'un certain nombre de fonctions et de processus cellulaires eucaryotes tout au long de la vie d'une cellule. Ils sont peut-être mieux connus pour leur rôle important dans le processus de division cellulaire, qui comprend mitose (la division du matériel nucléaire d'une cellule en noyaux filles) suivie en peu de temps par cytokinèse (la division d'une cellule entière en cellules filles).
Ce processus de division est médiatisé par le centrioles des centrosomes.
La structure du centriole
Les centrosomes sont des structures qui contiennent les centrioles, qui donnent naissance aux microtubules qui fonctionnent comme le fuseau mitotique. C'est beaucoup à envisager, donc un examen de chacun d'eux en termes donne une idée plus claire de la configuration physique des centrosomes.
Durant interphase, qui est la période pendant laquelle une cellule ne se divise pas activement, chaque cellule contient un centrosome qui comprend une paire de centrioles. Chacun de ces centrioles se compose de neuf triplets de microtubules disposés en cylindre; en d'autres termes, un seul centriole comprend un total de 27 microtubules courir de bout en bout. Les deux centrioles sont orientés perpendiculairement l'un à l'autre. Les triplets eux-mêmes ressemblent à de minuscules tuyaux parallèles alignés.
En savoir plus sur ce qui se passe en interphase.
- Si vous deviez regarder une coupe transversale d'un centriole, vous verriez un formation circulaire composé de neuf groupes...
- ...et chacun de ces groupes a une ligne de trois petits cercles, avec ces lignes de cercles plus petits inclinés vers le milieu de la formation circulaire.
Également pendant l'interphase, tous les composants de base d'une cellule sont répliqués, y compris le centrosome et sa paire de centrioles. Initialement, les deux centrosomes, ou paires de centrioles, restent physiquement proches. Une fois la mitose complètement amorcée, les deux centrioles migrer vers des extrémités opposées de la cellule qui se prépare à se diviser en deux cellules filles.
- Entre les centrioles et la matrice cellulaire dans laquelle ils sont créés et résident, plus de 100 protéines distinctes ont une fonction dans la structure du centrosome. Cette matrice est connue sous le nom de matériau péricentriolaire, ou alors PCM.
Centrosome vs. Centromère : Ni le « centrosome » ni le « centriole » ne doivent être confondus avec le centromère, qui est la jonction physique entre les chromatides sœurs d'un chromosome qui se prépare à se diviser dans le cadre de la mitose.)
Les microtubules, comme indiqué, ont un certain nombre de fonctions différentes dans les cellules, mais leur objectif principal dans la division cellulaire est de servent de fibres fusiformes qui aident à contrôler et à effectuer la séparation des composants cellulaires pendant la division traiter.
Le centrosome en tant que partie du cytosquelette
En plus de participer à mitose, le centrosome joue un rôle structurel vital dans la cellule en générant le microtubules qui forment le cytosquelette, c'est ce qui donne aux cellules leur forme et leur intégrité.
Bien qu'il soit peut-être tentant d'imaginer les cellules comme des boules gélatineuses fragiles qui ne sont guère plus que des récipients arrondis, chaque cellule est extrêmement dynamique, y compris sa membrane, qui contrôle soigneusement quelles substances peuvent ou non passer à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule.
- Si la microtubules qui participent à la division cellulaire en formant la broche sont comme leviers qui contrôlent où vont les parties de la cellule, puis celles qui composent la statique cytosquelette sont comme échafaudage.
En savoir plus sur la fonction principale des cellules microtubulaires.
Leur fonction est similaire à celle du squelette de votre propre corps, qui donne au reste de vous votre forme physique générale et fonctionne comme une sorte de support qui contient vos autres composants physiques importants - vos organes, muscles et tissus.
Arrangement et composition du cytosquelette : Les microtubules formant le cytosquelette sont enfilés à travers le cytoplasme de l'intérieur de la cellule, formant une série d'accolades entre la limite de la cellule et son noyau près du centre. Ces tubules sont à leur tour constitués d'unités monomériques constituées d'une protéine appelée tubuline.
Cette tubuline, comme de nombreuses protéines dans la nature, se présente sous plusieurs sous-types; les plus communs trouvés dans les microtubules sont :
- alpha-tubuline
- bêta-tubuline
Ce n'est qu'en présence d'un centrosome que ces monomères se forment spontanément en microtubules, dans la plupart des cas de la même manière, peut-être, que les œufs, le sucre et le chocolat ne se transforment en biscuits qu'en présence d'un personnel humain cuisine.
De plus, des protéines appelées dynéines et kinésines participer à la mitose; ceux-ci aident à orienter les extrémités des microtubules vers leurs emplacements corrects le long ou à proximité des chromosomes sur le point de se diviser, qui s'alignent le long de la plaque métaphasique.
Importance des centrosomes : On ne sait pas encore exactement comment se produit la duplication des centrosomes pendant l'interphase. En outre, il est à noter que si les centrosomes et les centrioles apparaissent dans la plupart des cellules végétales, la mitose peut se produire chez les plantes en l'absence de ces structures. En fait, dans certaines cellules animales, la mitose peut fonctionner même lorsque les centrioles ont été délibérément détruits, mais cela entraîne généralement un nombre inhabituellement élevé d'erreurs de réplication.
On pense donc que les centrosomes aident à conférer un degré de contrôle sur l'ensemble du processus, et les biochimistes s'efforcent d'en élucider les mécanismes, car ceux-ci sont probablement importants dans la genèse et la progression des cancers et d'autres troubles qui dépendent de la réplication et de la division cellulaires.
•••Dana Chen | Sciences
Rôle du centrosome dans la division cellulaire
La division cellulaire est un élément crucial de la biologie cellulaire. Les centrosomes jouent un rôle majeur dans ce processus.
Rappelez-vous que les deux centrioles d'un même centrosome sont orientés à angle droit l'un par rapport à l'autre, ce qui signifie que les microtubules dans ces centrioles seront disposés dans l'un des deux perpendiculaires entre eux directions. Rappelons également que les deux centrosomes d'une cellule qui ne se divise pas encore tout à fait se trouvent aux extrémités opposées de la cellule en interphase.
Une implication de cette géométrie est que lorsque les fibres fusiformes de la mitose commencent à se former, elles s'étendre de chaque côté (ou "pôle”) de la cellule vers son centre, où la division cellulaire est finalement la plus évidente, et ils s'étendent également ou "ventilent" vers l'extérieur dans une gamme de directions à partir de chaque centrosome lui-même.
Essayez de tenir vos poings fermés légèrement écartés, puis ouvrez-les lentement tout en étendant vos doigts nouvellement visibles l'un vers l'autre; cela offre une image générale de ce qui se déroule au niveau des centrosomes au fur et à mesure que la mitose progresse.
La mitose elle-même comprend quatre phases (parfois répertoriées comme cinq). Dans l'ordre, ce sont :
- Prophase
- Métaphase
- Anaphase
- Télophase
Certaines sources comprennent également prométaphase entre la prophase et la métaphase. Au fur et à mesure que la mitose commence, les microtubules issus du fuseau mitotique naissant à chaque pôle se déplacent vers le centre de la cellule, où les chromosomes répliqués disposés par paires sont alignés le long de la soi-disant plaque de métaphase (une ligne invisible le long de laquelle se produit le clivage du noyau).
Ces extrémités éloignées des fibres du fuseau s'enroulent dans l'un des trois endroits suivants: sur le kinétochore de chaque paire de chromosomes, qui est la structure à laquelle les chromosomes se séparent réellement; sur les bras des chromosomes; et dans le cytoplasme lui-même bien de l'autre côté de la cellule, plus près du centrosome opposé que du point d'origine de ces fibres.
Fibres de broche en fonctionnement : La gamme de points d'ancrage des extrémités des fibres du fuseau atteste de l'élégance et de la complexité du processus mitotique. C'est une sorte de "tir à la corde", mais qui doit être extrêmement bien coordonné, de sorte que la division "parcourt" exactement le milieu de chaque paire de chromosomes pour s'assurer que chaque cellule fille reçoit exactement un chromosome de chaque paire.
Les fibres du fuseau font donc un peu de « poussée » ainsi que beaucoup de « tirage » pour s'assurer que la division cellulaire est non seulement puissante mais précise. Les microtubules participent à la division du noyau seul, mais participent également à la division de la cellule entière (c'est-à-dire la cytokinèse) et la ré-enfermement de chaque nouvelle cellule fille dans sa propre membrane cellulaire.
Une façon d'imaginer peut-être tout cela: les cellules n'ont pas de muscles, mais les microtubules sont à peu près aussi proches que les composants cellulaires le sont.
Réplication du centriole
Comme indiqué, les centrosomes des cellules se répliquent pendant l'interphase, la partie relativement longue du cycle cellulaire entre les divisions mitotiques. La réplication des centrioles dans les centrosomes n'est pas entièrement conservateur, ce qui signifie que les deux centrioles filles formés ne sont pas entièrement identiques, comme cela se produirait dans un processus conservateur. Au lieu de cela, la réplication du centriole est semi-conservateur.
Alors que le mécanisme exact de la réplication des centrosomes au cours de la phase S (phase de synthèse) de l'interphase cellulaire reste à comprendre, les scientifiques ont réalisé que lorsqu'un centriole se divise, l'un des centrioles résultants conserve les caractéristiques de la « mère » et peut générer des microtubules opérationnels.
Ce centriole a des propriétés de « cellules souches », tandis que l'autre, la « fille », se différencie pleinement. Chaque cellule de division a une paire de centrioles mère-fille à chaque pôle, donc chaque nouvelle cellule fille, comme on peut s'y attendre, contient un centriole mère et un centriole fille dans chaque paire. Au cours de l'interphase qui suit, ce centriole va se diviser pour créer à nouveau deux paires centriole mère-centriole fille.
Centrioles dans les structures différenciées : Les subtiles différences de fonction entre les centrioles à angle droit de chaque paire deviennent évidentes lorsque, par exemple, le centriole mère se fixe à l'intérieur de la membrane plasmique de la cellule pour former une structure appelé un corps basal. Ce corps fait généralement partie d'un cil, ou d'une extension multi-microtubulaire semblable à un cheveu, qui n'est pas mobile; c'est-à-dire qu'il ne bouge pas.
Quelque cils (le pluriel de "cilium") forme flagelles (au singulier « flagelle ») qui se déplacent, propulsant souvent des cellules entières tandis que dans d'autres cas, ils servent de balais miniatures d'une sorte qui éliminent les débris de la région du flagelle.
Alors que les biologistes ont beaucoup à apprendre sur la dynamique précise des centrosomes, le cancer offre une fenêtre sur ce qui ne va pas avec les centrosomes dans les cas de division cellulaire anormale. Les chercheurs ont observé, par exemple, que les cellules cancéreuses contiennent souvent un nombre inhabituel de centrosomes au lieu des un ou deux attendus, et certains médicaments anticancéreux (par exemple, le Taxol et la vincristine) exercent leurs effets en interférant avec l'assemblage des microtubules.
Rôle dans la formation des cils
Un flagelle est un assortiment de microtubules qui permet la locomotion, comme dans le cas d'un spermatozoïde. Un flagelle provient d'un seul corps basal sur la surface interne de la membrane plasmique. Ainsi, un spermatozoïde contient une seule paire de centrioles.
Parce que le destin ultime d'un spermatozoïde est de fusionner avec un ovule, et un ovule n'a pas de corps basal, c'est le spermatozoïde qui assure qu'un zygote nouvellement formé (le produit de la jonction ovule-spermatozoïde et la première étape de la génération d'un nouvel organisme en reproduction) pourront se diviser, puisque le centriole comprend les instructions et les composants nécessaires au processus de division.
Certains organismes ont des cils sur certaines cellules. Cela inclut certaines des cellules de vos propres voies respiratoires. le épithélium (cellules de surface; votre peau est une sorte d'épithélium) qui tapisse vos poumons forme un certain nombre de corps basaux connectés, ce qu'est en réalité un cil. Les extensions tubulaires de ces cellules ciliées fonctionnent pour se déplacer le long du mucus et des particules et donc protéger l'intérieur des poumons.