T’as déjà bien avancé avec les protéines. Du coup, on va voir qu’elles sont rarement seules, et que tout ça, ça s’assemble en structures complexes. Et il y en a beaucoup. Quelques exemples en thread pour te faire une idée.⬇️⬇️⬇️
[PREAMBULE] Comme la dernière fois, je te conseille de lire les épisodes 1 à 3 sur les protéines, histoire de suivre plus facilement. Si c’est pas déjà fait, je te mets le lien là en-dessous. Toutes références (indiquées par [X]) sont à la fin.
Tu as vu que pour « fabriquer » des protéines, il faut assembler des acides aminés (AA) selon une séquence précise. Chaque séquence, ça te donne une protéine précise. Et selon la séquence, t’as un repliement précis aussi, avec des propriétés physico-chimiques précises.
Bref, selon les AA de la chaîne repliée, une protéine possède des propriétés bien à elles. Et ces propriétés, ça détermine beaucoup ce qu’elle peut faire, ou permet de faire dans la cellule. On va prendre l’exemple d’une protéine appelée l’actine.
Là⬇️, c’est celle du lapin (Oryctolagus cuniculus) [1], mais c’est la même chose chez les humains. C’est une chaîne de 377 AA qui se replie comme ça. Chaque actine peut interagir avec une autre actine parce qu’elles possèdent des surfaces d’interaction complémentaires.
Cette complémentarité, ce n’est pas seulement en fonction de leur forme, comme on sous-entend souvent avec la métaphore de type clé/serrure. Ça dépend des charges, de l’hydrophobie, de la forme (repliement local), des mouvements en même temps.
Du coup, t’as des actines qui peuvent former des chaînes de centaines d’unités et former ce qu’on appelle des filaments d’actine⬇️⬇️⬇️ [2]. Des structures qui forment ce qu’on appelle le cytosquelette d’actine (le squelette de la cellule). Ils charpentent la membrane
[6/25] et permettent d’en changer la forme. Sur l’image, tu vois les filaments d’actine d’une cellule colorés en fluorescence (rouge). L’image de microscopie, elle est sur Wikipédia, là :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cytosquelette#/media/Fichier:FluorescentCells.jpg
Le cytosquelette d’actine, c’est ce qui permet —entre autres choses— aux cellules eucaryotes de se séparer correctement lors de la division cellulaire, mais aussi de maintenir ensemble les cellules qui forment des épithéliums⬇️⬇️⬇️ [2].
Pour maintenir les cellules épithéliales ensemble, et avoir une certaine élasticité qui évite qu’elles se déchirent, le cytosquelette d’actine est aussi renforcé de « filaments intermédiaires » [3], eux aussi composés de protéines, comme la vimentine⬇️⬇️⬇️ [4].
Dans les cellules musculaires, t’as des filaments spéciaux qui s’assemblent en plus de l’actine [5]. Ces cellules synthétisent aussi d’autres protéines appelées troponine et tropomyosine, et ensemble, elles forment d’autres types de filaments: les filaments fins [6].⬇️
Les cellules musculaires, elles ont une apparence très différente des autres, parce qu’elles n’expriment pas les mêmes gènes que les autres, et donc ne produisent pas les mêmes protéines. Et t’as plein de protéines spécifiques de cellules musculaires qui permettent de former tout un tas de filaments de protéines divers et variés [5], lesquels sont impliqués dans la contraction des fibres musculaires constituées par les cellules musculaires assemblées entre elles.
T’as même, là dedans, dans ces fibres de protéines, une protéine géante appelée la titine [7] (si si, je te jure!) constituée d’une chaîne de 34 350 acides aminés! Tu peux difficilement faire plus gros que ça.
Là, je te mets un schéma de l’organisation résultant de l’assemblage de tous ces filaments de protéines. Je l’ai pris dans l’article suivant [6] : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29687901/
Tout ce que tu vois sur ce schéma, ce sont des protéines filamenteuses assemblées en filaments plus gros, et ça, ça contribue à former ce qu’on appelle un sarcomère (Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Sarcom%C3%A8re#/media/Fichier:Sarcomere_schema_et_photo-FR.svg)
Et ce sarcomère, c’est une structure spécifique des cellules musculaires, une machine de contraction permettant de générer les mouvements musculaires.
Les microtubules [8], c’est mon exemple suivant. Dans les cellules des eucaryotes (chez nous aussi, donc), t’as des protéines appelées tubulines. Elles peuvent aussi s’assembler entre elles, et former des structures cylindriques : les microtubules.
Et les microtubules, eux, ils organisent un peu tout ce qui se passe dans les cellules eucaryotes. Ils émergent d’un socle qu’on appelle le centriole, et forment un réseau de tubes dans toute la cellule [8].
Ces tubes, ce sont les autoroutes cellulaires par excellence. Elles permettent de transporter/déplacer les « vésicules » qui permettent de sécréter des choses à l’extérieur ou faire entrer des choses depuis l’extérieur des cellules [9].
Les molécules ou les structures qui s’y déplacent le font grâce à des protéines qu’on appelle des kinésines et dynéines. Elles sont capables de changer de conformation et se déplacer sur le microtubule, comme des automates [9]⬇️⬇️⬇️.
Bref, tu l’auras compris, les protéines, ça peut permettre, après leur synthèse, de former des structures plus grandes en servant, elles aussi, de briques. Et là, je ne t’ai donné que quelques exemples par-ci, par-là.
Mais l’assemblage des protéines en « complexes », leurs interactions, leurs échanges, même avec l’ADN ou les très nombreux types d’ARN, c’est la base de tout le fonctionnement des cellules.
Par exemple, le ribosome⬇️ —qui est l’usine de fabrication des protéines— c’est un gros assemblage d’une cinquantaine de protéines différentes (dites « ribosomiques) et surtout de 4 ARN ribosomiques de grande taille. Et t’en as des milliers dans chaque cellule [10].
Là⬇️⬇️⬇️, je te mets une image du gros complexe dans lequel se trouve l’ARN polymérase et qui permet la première étape d’expression des gènes —la transcription [11]. Tu peux aller là pour en savoir plus là-dessus :
Voilà. Je pense que c’est bon pour cette fois. J’espère que j’aurai réussi à te faire comprendre que les protéines, ce sont aussi des briques, mais pour construire des choses à plus grande échelle.
Y a encore d’autres types de protéines, qui ne servent pas à produire des structures, mais à effectuer des opérations chimiques : les enzymes. On verra ça une autre fois. Je te mets toutes les sources en dessous, et je te dis à bientôt !
[Références]
[1] Filament d’actine : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25533486/ et la structure : rcsb.org/structure/3J8J
[2] Filaments d’actine: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29295889/ ; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30193156/ ; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29477121/ et pour la structure du filament : ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3094112/
[3] Filaments intermédiaires : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30059630/; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27803112/
[4] Structure des filaments de vimentine : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29905014/; et structure : rcsb.org/structure/5WHF
[5] Fibres et filaments musculaires : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29687901/
[6] Filaments intermédiaires musculaires (cardiaques) : pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31919429/
[7] Fiche technique de la Titine, avec sa séquence de 34’350 acides aminés : uniprot.org/uniprot/Q8WZ42
[8] Microtubules: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30315096/; pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32920486/
[9] Moteurs : ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5411697/ ; ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9833/
[10] Structure du ribosome eucaryote : rcsb.org/structure/3J77 et la publication afférente: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25043550/
[11] Structure du complexe d’initiation de la transcription : rcsb.org/structure/5IY8 et la publication qui va avec : ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=27193682
Originally tweeted by DuXpa6 (@duxpacis) on 3 December 2021.