336 B IOLOGIE CELLULAIRE
les microtubules qui disparaisssent ne sont pas
renouvelés, ce qui conduit rapidement, par
exemple, à la disparition des asters et du fuseau de
division dans les cellules animales en mitose (voir
chapitre 12). La vinblastine, alcaloïde extrait d’une
pervenche, provoque l’association de la tubuline
cytoplasmique libre en gros cristaux à motif hexagonal ; en immobilisant la tubuline sous une forme
insoluble, son effet est semblable à celui de la colchicine.
En revanche, le taxol est une substance toxique
extraite de l’écorce ou des feuilles de l’if (conifère
ornemental) dont les propriétés sont inverses de
celles des deux composés précédents ; il empêche
les microtubules de se dépolymériser en formant
un manchon autour d’eux, et ainsi les stabilise.
2.1.5. L ES PROTÉINES ASSOCIÉES AUX MICROTUBULES
ET LEURS FONCTIONS
La purification des tubulines se réalise en général grâce à une succession de cycles de dépolymérisation et de polymérisation in vitro ; ceci permet
en effet d’éliminer par étapes (au moyen de centrifugations appropriées), toutes les protéines ne formant pas de microtubules. Cependant, au cours de
ces protocoles, on observe (par électrophorèse, par
exemple) que plusieurs espèces protéiques copurifient de façon systématique avec la tubuline,
comme si elles présentaient une forte affinité pour
celle-ci. De fait, on montre qu’un certain nombre
de protéines sont, in vivo, étroitement associées
aux microtubules, dont elles modifient les propriétés et auxquels elles confèrent une grande diversité de fonctions. Ces molécules, nommées MAPs
( microtubule associated proteins), interviennent soit
pour stabiliser les microtubules, soit pour les organiser en édifices complexes, comme les centrioles
ou les axonèmes, soit pour leur permettre de
s’associer à d’autres constituants cellulaires.
Deux classes principales de ces protéines existent dans le cerveau, l’une de masse moléculaire
très élevée (250 kDa), dont on a montré qu’elle
forme de longs bras latéraux régulièrement espacés le long des microtubules, l’autre de plus petite
taille (40 à 60 kDa), qui se fixe aussi sur toute leur
longueur. Les fonctions exactes de beaucoup de
ces molécules restent encore mal connues ; nous
décrirons plus loin divers représentants de cette
famille, associés au déplacement des microtubules
les uns par rapport aux autres, ou à celui d’organites et de vésicules.
2.2. Actine et microfilaments
2.2.1. M ONOMÈRES
Le constituant élémentaire des microfilaments
est une protéine globulaire nommée actine ; celleci est connue depuis longtemps en tant que que
protéine majeure des fibres musculaires striées, au
même titre que la myosine. L’actine est cependant
présente dans toutes les cellules eucaryotiques
banales ou différenciées, animales ou végétales (où
elle représente jusqu’à 10 % de la masse des protéines totales), ainsi que chez divers Protistes. De
nombreux points communs existent entre les propriétés de cette molécule et celles de la tubuline,
en ce qui concerne leur capacité à former par autoassemblage des structures d’ordre supérieur,
linéaires et de grande taille.
Le monomère d’actine, ou actine G (globulaire),
est un polypeptide de 42 kDa (375 acides aminés),
lorsqu’il est extrait du muscle squelettique des
Vertébrés ; les données cytologiques les plus
récentes suggèrent que sa morphologie est celle
d’un haltère à barre très courte. Cette molécule est
évolutivement très conservée et ne diffère, par
exemple, que de quelques acides aminés entre les
Les substances antimitotiques
Malgré ces différences au niveau de leur mode
d’action, toutes ces substances, ainsi que leurs
dérivés modifiés chimiquement, ont le même
effet : le blocage réversible de la division cellulaire. Elles constituent donc des antimitotiques
puissants. Elles sont, à ce titre, utilisées comme
des médicaments anticancéreux (chimiothérapie) car elles ont pour cible privilégiée les cellules tumorales à division rapide, ainsi
d’ailleurs que toutes les cellules-souches à division continue dans notre organisme, d’où leurs
effets secondaires (voir chapitre 12). La colchicine est de plus connue depuis l’antiquité comme
agent efficace dans le traitement des crises de
goutte ; elle agit en fait en empêchant les globules blancs mobiles d’atteindre les articulations et a donc une action anti-inflammatoire.
E NCARTB IOMÉDICAL
les microtubules qui disparaisssent ne sont pas
renouvelés, ce qui conduit rapidement, par
exemple, à la disparition des asters et du fuseau de
division dans les cellules animales en mitose (voir
chapitre 12). La vinblastine, alcaloïde extrait d’une
pervenche, provoque l’association de la tubuline
cytoplasmique libre en gros cristaux à motif hexagonal ; en immobilisant la tubuline sous une forme
insoluble, son effet est semblable à celui de la colchicine.
En revanche, le taxol est une substance toxique
extraite de l’écorce ou des feuilles de l’if (conifère
ornemental) dont les propriétés sont inverses de
celles des deux composés précédents ; il empêche
les microtubules de se dépolymériser en formant
un manchon autour d’eux, et ainsi les stabilise.
2.1.5. L ES PROTÉINES ASSOCIÉES AUX MICROTUBULES
ET LEURS FONCTIONS
La purification des tubulines se réalise en général grâce à une succession de cycles de dépolymérisation et de polymérisation in vitro ; ceci permet
en effet d’éliminer par étapes (au moyen de centrifugations appropriées), toutes les protéines ne formant pas de microtubules. Cependant, au cours de
ces protocoles, on observe (par électrophorèse, par
exemple) que plusieurs espèces protéiques copurifient de façon systématique avec la tubuline,
comme si elles présentaient une forte affinité pour
celle-ci. De fait, on montre qu’un certain nombre
de protéines sont, in vivo, étroitement associées
aux microtubules, dont elles modifient les propriétés et auxquels elles confèrent une grande diversité de fonctions. Ces molécules, nommées MAPs
( microtubule associated proteins), interviennent soit
pour stabiliser les microtubules, soit pour les organiser en édifices complexes, comme les centrioles
ou les axonèmes, soit pour leur permettre de
s’associer à d’autres constituants cellulaires.
Deux classes principales de ces protéines existent dans le cerveau, l’une de masse moléculaire
très élevée (250 kDa), dont on a montré qu’elle
forme de longs bras latéraux régulièrement espacés le long des microtubules, l’autre de plus petite
taille (40 à 60 kDa), qui se fixe aussi sur toute leur
longueur. Les fonctions exactes de beaucoup de
ces molécules restent encore mal connues ; nous
décrirons plus loin divers représentants de cette
famille, associés au déplacement des microtubules
les uns par rapport aux autres, ou à celui d’organites et de vésicules.
2.2. Actine et microfilaments
2.2.1. M ONOMÈRES
Le constituant élémentaire des microfilaments
est une protéine globulaire nommée actine ; celleci est connue depuis longtemps en tant que que
protéine majeure des fibres musculaires striées, au
même titre que la myosine. L’actine est cependant
présente dans toutes les cellules eucaryotiques
banales ou différenciées, animales ou végétales (où
elle représente jusqu’à 10 % de la masse des protéines totales), ainsi que chez divers Protistes. De
nombreux points communs existent entre les propriétés de cette molécule et celles de la tubuline,
en ce qui concerne leur capacité à former par autoassemblage des structures d’ordre supérieur,
linéaires et de grande taille.
Le monomère d’actine, ou actine G (globulaire),
est un polypeptide de 42 kDa (375 acides aminés),
lorsqu’il est extrait du muscle squelettique des
Vertébrés ; les données cytologiques les plus
récentes suggèrent que sa morphologie est celle
d’un haltère à barre très courte. Cette molécule est
évolutivement très conservée et ne diffère, par
exemple, que de quelques acides aminés entre les
Les substances antimitotiques
Malgré ces différences au niveau de leur mode
d’action, toutes ces substances, ainsi que leurs
dérivés modifiés chimiquement, ont le même
effet : le blocage réversible de la division cellulaire. Elles constituent donc des antimitotiques
puissants. Elles sont, à ce titre, utilisées comme
des médicaments anticancéreux (chimiothérapie) car elles ont pour cible privilégiée les cellules tumorales à division rapide, ainsi
d’ailleurs que toutes les cellules-souches à division continue dans notre organisme, d’où leurs
effets secondaires (voir chapitre 12). La colchicine est de plus connue depuis l’antiquité comme
agent efficace dans le traitement des crises de
goutte ; elle agit en fait en empêchant les globules blancs mobiles d’atteindre les articulations et a donc une action anti-inflammatoire.
E NCARTB IOMÉDICAL