Filaments d'actine et cortex cellulaire

Les filaments d'actine sont des polymères dynamiques qui forment un réseau sous la membrane plasmatique, le cortex cellulaire, modelant la surface cellulaire et propulsant le mouvement.

Definition

Les filaments d'actine sont des polymères hélicoïdaux de la protéine actine qui, conjointement avec des protéines régulatrices et motrices, constituent le cortex cellulaire et d'autres structures déterminant la forme et le mouvement de la cellule.

Scope

Ce sujet aborde la structure et la polarité des filaments d'actine, leur nucléation et la dynamique de leur assemblage, les nombreuses protéines qui les régulent, l'organisation du cortex cellulaire riche en actine, ainsi que le rôle de l'actine dans les protrusions, l'adhésion et la forme cellulaire.

Core questions

• Comment les monomères d'actine s'assemblent-ils en filaments polaires ?
• Qu'est-ce qui régule où et quand les filaments d'actine croissent ?
• Comment le cortex cellulaire est-il organisé sous la membrane ?
• Comment l'actine propulse-t-elle les protrusions telles que les lamellipodes et les filopodes ?

Key theories

Assemblage de l'actine et « treadmilling »

Les filaments d'actine sont polaires et croissent plus rapidement à une extrémité qu'à l'autre, permettant le « treadmilling » et un assemblage régulé qui, avec les nucléateurs et les protéines de coiffage, génère des forces de poussée au bord de la cellule.

Mechanisms

Les monomères d'actine polymérisent en filaments polaires avec une extrémité plus à croissance rapide et une extrémité moins plus lente, hydrolysant l'ATP lié après incorporation. Des nucléateurs tels que le complexe Arp2/3 et les formines initient la formation des filaments, tandis que des protéines de coiffage, de sectionnement et de réticulation modèlent le réseau. Sous la membrane plasmatique, un réseau dense d'actine corticale contrôle la mécanique de surface ; un assemblage localisé pousse vers l'extérieur des lamellipodes en forme de feuille et des filopodes en forme de pointe, propulsant la reptation cellulaire et le changement de forme.

Clinical relevance

Le cortex d'actine régit la forme cellulaire, la dynamique de surface et la reptation, et est essentiel à la compréhension de la mécanique et de la migration cellulaires. Le traitement ici est descriptif et non prescriptif.

History

Des études biochimiques et de microscopie détaillées menées à la fin du XXe et au début du XXIe siècle, incluant les travaux de Pollard et Borisy, ont établi comment l'actine polymérise et comment les nucléateurs et les régulateurs construisent le réseau cortical dynamique qui propulse la motilité.

Key figures

• Thomas Pollard
• Gary Borisy
• Marie-France Carlier

Seminal works

• pollard2003
• alberts2014

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le cortex cellulaire ?

C'est la couche dense de filaments d'actine et de protéines associées juste sous la membrane plasmatique qui contrôle la forme et les propriétés mécaniques de la surface cellulaire.

Comment l'actine pousse-t-elle la membrane cellulaire vers l'extérieur ?

De nouvelles sous-unités d'actine s'ajoutent aux extrémités des filaments orientées vers la membrane, et les filaments en croissance poussent contre celle-ci pour former des protrusions telles que les lamellipodes et les filopodes.