2- Les filaments intermédiaires

a) Constitution protéique, assemblage et structure.

- Constitution :

A la différence des microfilaments et des microtubules, les protéines constituant ce réseau sont extrêmement variées et leur nature chimique diffère selon le type cellulaire et la localisation intracellulaire.
Par ailleurs, ce ne sont pas des protéines globulaires.

On distingue 4 grands types:

Assemblage et structure  :

Chaque protéine possédant une zone centrale en hélice α, les monomères s’associent en dimères hélicoïdaux parallèles. Puis les dimères s’associent en tétramères anti-parallèles qui se mettent bout à bout pour former des protofilaments, un filament intermédiaire étant constitué de 8 protofilaments.

- A la différence des microfilaments et microtubules :

* l’assemblage des protéines est spontané et elles ne sont pas associées au GTP ou à l’ATP.

* le filament n’a pas de polarité.

- Le réseau de filaments est une structure dynamique régulée par des kinases et phosphatases. Il se réorganise au cours de nombreux processus physiologiques : mitose, migration des lymphocytes…

b) Localisation intracellulaire et protéines associées

Les filaments intermédiaires sont organisés en un réseau supramoléculaire complexe qui s’étend de la surface du noyau à la membrane plasmique.

Ce réseau implique des interactions avec les autres éléments du cytosquelette: Si on altère les microfilaments d’actine avec la cytochalasine B on provoque une réorganisation du réseau de kératine (protéine des filaments intermédiaires). De même, l’altération des microtubules avec la colchicine provoque une désorganisation du réseau de vimentine.

Ils interagissent avec de nombreuses protéines  telles que:

BPAG1 (bullous pemphigoid antigen) localisées dans la plaque dense de l’hémidesmosome
Plakoglobine, Desmoplakines I & II dans la plaque dense du desmosome
Plectine, c ette protéine est un lien entre les filaments intermédiaires et :

° les microtubules et microfilaments
° la membrane plasmique
° les complexes transmembranaires (desmosomes et hémidesmosomes)
° la lamina nucléaire

 

c) Fonctions

- les kératines :

Spécifiques des épithéliums, elles participent à l’architecture cellulaire en formant un réseau qui s’ancre dans les desmosomes et hémidesmosomes. Ce réseau étant en continuité avec les cellules adjacentes elles participent à la résistance aux forces de traction.

Dans l’épiderme : les kératines (Ke5 et Ke14) exprimées dans les kératinocytes de la couche basale assurent la cohésion entre cellule et matrice alors que les kératines (Ke1 et Ke10) exprimées en excès dans les kératinocytes de la couche superficielle sont responsables de la formation de la couche cornée. L’excès de kératines dans le cytoplasme provoque la mort des cellules, qui restent attachées au niveau des desmosomes. Le même phénomène se retrouve au cours de la formation de l’ongle, du poil ou cheveu.

- la vimentine :

participe à l’adaptation des cellules au stress mécanique. Ce phénomène est illustré lors de la migration des lymphocytes vers le site d’inflammation. Dans l’espace vasculaire, la vimentine est localisée à la périphérie du cytoplasme alors qu’elle est organisée autour du noyau lors du passage entre les cellules endothéliales. Elle participe aussi à la formation du réseau de GFAP (glial fibrillary acidic protein) dans les astrocytes.

- la desmine :

est spécifique des cellules musculaires. Dans les muscles squelettiques, elle entoure les myofibrilles au niveau des disques Z du sarcomère et les rend solidaires les unes des autres. En réalisant l’alignement des sarcomères elle confère aux muscles leur aspect strié en microscopie optique.

- les protéines des filaments dans les neurones :

• périphérine et nestine participent au développement du système nerveux périphérique.
• le neurofilament L (NF-L) a un rôle modulateur du calibre des axones ainsi qu’un rôle dans la régénération des axones.
• les neurofilaments participent avec les microtubules à la constitution du squelette des prolongements des axones et dentrites.

- les lamines :

Elles ont un rôle de soutien de l’enveloppe nucléaire. Au moment de la mitose le réseau de lamines est déstructuré et l’enveloppe nucléaire est fragmentée en vésicules. Le réseau est reconstitué en fin de mitose.

d) Pathologies

- épidermolyse bulleuse simplex (EBS)  : c’est une pathologie de la jonction dermo-épidermique chez l’homme (1 nouveau né/50000) qui se traduit sur le plan clinique par des clivages dans la peau (présence de bulles d’air). Elle est due à des mutations des kératines K5 ou K14 reliées aux protéines de plaque des hémidesmosomes.

- accumulation anormale de neurofilaments hyperphosphorylés  (appelée corps de Lewy): dans la maladie de Parkinson l’accumulation est observée dans la substance grise (100% des cas) et dans la maladie d’Alzheimer l’accumulation est corticale (20% des cas).

- cardiomyopathies  : dues à des mutations de lamines qui se traduisent par une diminution de la résistance au stress mécanique.

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