Qu’est-ce que le mouvement cytoplasmique?

Qu’est-ce que le mouvement cytoplasmique – Le mouvement cytoplasmique , également appelé flux protoplasmique ou cyclose, est le mouvement de la substance fluide (cytoplasme) dans une cellule végétale ou animale. Le mouvement transporte les nutriments, les protéines et les organites dans les cellules.

Découverte pour la première fois dans les années 1830, la présence d’un flux cytoplasmique a contribué à convaincre les biologistes que les cellules étaient les unités fondamentales de la vie.

Bien que le mécanisme de la transmission cytoplasmique n’ait pas été complètement compris, on pense qu’il est véhiculé par des protéines «motrices», molécules composées de deux protéines qui utilisent l’adénosine triphosphate pour déplacer une protéine par rapport à l’autre.

Si l’une des protéines reste fixée sur un substrat, tel qu’un microfilament ou un microtubule, les protéines motrices peuvent déplacer des organites et d’autres molécules à travers le cytoplasme.

Qu'est-ce que le mouvement cytoplasmique

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Les protéines motrices sont souvent constituées de filaments d’actine, de longues fibres protéiques alignées en rangées parallèles au courant dans la membrane cellulaire.

Les molécules de myosine attachées à des organites cellulaires se déplacent le long des fibres d’actine, remorquant les organites et balayant d’autres contenus cytoplasmiques dans la même direction.

La transmission cytoplasmique, ou cyclose, est un événement qui consomme de l’énergie dans les cellules végétales et est utilisé pour distribuer des nutriments dans le cytoplasme. Il est courant dans les grandes cellules, où la diffusion n’est pas adéquate pour la distribution de la substance.

Chez les plantes, il peut également être utilisé pour distribuer des chloroplastes pour une absorption maximale de la lumière lors de la photosynthèse . Les scientifiques ne comprennent toujours pas comment ce processus se produit, bien que l’on suppose que les microtubules et les microfilaments jouent un rôle, en interaction avec les protéines motrices des organites.

Dans certaines cellules végétales, il existe un mouvement cytoplasmique en rotation rapide, limité aux parties périphériques de la cellule situées à proximité de la paroi cellulaire, transportant des chloroplastes et des granules.

Ce mouvement peut être augmenté par la lumière et dépend de la température et du pH. Les auxiliines, ou hormones de croissance des plantes, peuvent également augmenter la vitesse de déplacement. Chez certains protozoaires, comme les ciliés, les mouvements cycliques plus lents entraînent des vacuoles digestives à travers le corps cellulaire.

Transmission cytoplasmique

La transmission cytoplasmique dans les cellules végétales se produit naturellement par l’auto-organisation du microfilament

De nombreuses cellules présentent une circulation active à grande échelle de tout leur contenu en fluide, un processus appelé flux cytoplasmique ou mouvement. Ce phénomène est particulièrement répandu dans les cellules végétales, souvent avec des modèles d’écoulement nettement régulés.

Dans le mécanisme d’activation de ces cellules, les organites revêtues de myosine entraînent le cytoplasme au fur et à mesure de leur traitement le long de faisceaux de filaments d’actine fixés à la périphérie. Ce processus est le processus de développement qui construit les configurations d’actine ordonnées nécessaires à un flux cohérent à l’échelle cellulaire.

Il a été observé que le paradigme fondamental sous-jacent aux protéines motrices qui interagissent avec les filaments polymères possède de nombreux comportements de formation de motifs dans des environnements théoriques et expérimentaux.

Cependant, ces études sont généralement tirées du contexte de systèmes biologiques particuliers et, en particulier, aucun lien direct n’a été établi avec le développement de la transmission cytoplasmique.

Pour comprendre la dynamique fondamentale qui régit la formation de flux ordonnés et pour relier le microscopique au macroscopique, une autre approche «top-down» est justifiée.

Pour ce faire, nous abordons le problème à travers un prototype de système concret. Nous adoptons peut-être l’exemple le plus frappant, l’algue aquatique Chara corallina.

Les cellules internodales cylindriques géantes de Chara mesurent 1 mm de diamètre et jusqu’à 10 cm de long. Son flux rotatoire appelé “cyclose” est entraîné par des vésicules (réticulum endoplasmique) recouvertes de la protéine motrice de la myosine qui glisse le long de deux bandes dirigées longitudinalement de nombreux parallèles continus et de filaments d’actine dirigés de manière opposée.

Chaque fil est un faisceau de nombreux filaments d’actine, chacun ayant la même polarité intrinsèque. Les moteurs de la myosine se déplacent sur un filament de manière dirigée, de sa plus petite extrémité à sa plus grande extrémité (barbelée).

Ces câbles sont fixés aux chloroplastes fixés corticalement à la périphérie de la cellule, générant des débits de 50-100 µm / s. Il n’est pas clair comment ce motif simple mais frappant se forme pendant la morphogenèse, bien que l’on puisse en déduire qu’ils sont le résultat de motifs chimiques complexes.

Le mécanisme du flux cytoplasmique dans les cellules de l’algue characeae: le glissement du réticulum endoplasmique le long des filaments d’actine

La microscopie électronique à cellules géantes directement congelée d’algues charnées montre un réseau tridimensionnel continu de tubes anastomosés et de citernes de réticulum endoplasmique robustes qui pénètrent dans la région de flux de leur cytoplasme.

Des parties de ce réticulum endoplasmique sont mises en contact avec les faisceaux parallèles de filaments d’actine à l’interface avec le cytoplasme cortical stationnaire.

Les mitochondries, les glycosomes et d’autres petits organites cytoplasmiques enchevêtrés dans le réseau du réticulum endoplasmique montrent le mouvement brownien au cours de leur flux.

La liaison et le glissement des membranes du réticulum endoplasmique le long des dérivations d’actine peuvent également être visualisés directement après la dissociation du cytoplasme de ces cellules dans un tampon contenant de l’ATP.

Les forces de cisaillement produites à l’interface avec les câbles d’actine dissociés déplacent de gros agrégats de réticulum endoplasmique et d’autres organites. La combinaison de la microscopie électronique à congélation rapide et de la microscopie vidéo de cellules vivantes et du cytoplasme dissocié démontre que la transmission cytoplasmique dépend du glissement des membranes du réticulum endoplasmique le long de câbles d’actine stationnaires.

Par conséquent, le réseau continu de réticulum endoplasmique constitue un moyen d’exercer des forces motrices dans le cytoplasme profond, au sein de la cellule distale de l’actine corticale, où la force motrice est générée.

Rôle dans le transport intracellulaire

Bien que de nombreux travaux aient été publiés sur les bases moléculaires et l’hydrodynamique du mouvement cytoplasmique, relativement peu d’auteurs se sont lancés dans une discussion sur leur fonction.

Il a longtemps été suggéré que cet écoulement facilite le transport moléculaire. Cependant, les hypothèses spécifiques concernant le mécanisme par lequel la transmission accélère les taux métaboliques n’ont guère été analysées.

La diffusion ne permet pas d’expliquer de nombreux phénomènes de transport dans les cellules et le degré d’homéostasie le long des voies ne peut être expliqué qu’en supposant qu’il s’agit de formes de transport actif.

La topologie très symétrique du ruisseau chez les algues characées semble avoir évolué à un coût d’évolution considérable, comme en témoigne également le fait que la myosine trouvée dans cet organisme est la plus rapide connue à ce jour.

D’après ce que nous savons des algues characées, nous constatons que la transmission est impliquée dans une multitude de rôles dans le métabolisme cellulaire. Il facilite le transport entre les cellules et est donc essentiel pour fournir un flux constant de blocs de construction de cellules aux cellules nouvellement formées à la pointe de l’épidémie.

Il semble également important de maintenir les bandes alcalines qui facilitent l’absorption du carbone inorganique de l’eau environnante. Cependant, une question clé qui reste en grande partie sans réponse est précisément le rôle que peut jouer le mouvement cytoplasmique dans l’élimination des goulots d’étranglement de la diffusion qui semblent limiter la taille des cellules chez d’autres organismes.

En fait, l’écoulement peut aider à la régulation homéostatique lors de l’expansion rapide du volume cellulaire, mais les mécanismes précis par lesquels il se maintient restent un domaine d’investigation ouvert.

Les contributions les plus importantes en termes de discussion quantifiée de l’effet du flux cytoplasmique sur le transport intracellulaire sont sans aucun doute celles de Pickard. Ce scientifique a parlé de l’escalade de la vitesse du flux et des échelles de temps de diffusion avec la taille des cellules, ainsi que de l’interaction entre la couche de périplasme stagnant entourant les rangées de chloroplaste et la couche d’endoplasme mobile.

Il a souligné la possibilité que l’advection d’une source ponctuelle puisse aider l’homéostasie en atténuant les fluctuations du champ de concentration. Il a également évoqué l’idée que le flux cytoplasmique en tant que tel ne doit pas nécessairement conférer un avantage à la cellule si son objectif réel est le transport de particules le long du cytosquelette.

Le mouvement cytoplasmique permet la distribution de molécules et de vésicules dans les grandes cellules végétales

Des études récentes sur les plantes aquatiques et terrestres montrent que des phénomènes similaires déterminent le transport intracellulaire d’organelles et de vésicules. Cela suggère que les aspects de la signalisation cellulaire impliqués dans le développement et la réponse aux stimuli externes sont conservés d’une espèce à l’autre.

Le mouvement des moteurs moléculaires le long des filaments du cytosquelette entraîne directement ou indirectement le cytosol fluide, entraînant une cyclose (mouvement cytoplasmique) et affectant les gradients des espèces moléculaires au sein de la cellule, avec des implications métaboliques potentiellement importantes en tant que moteur de l’expansion cellulaire.

Des recherches ont montré que la myosine XI intervient dans le mouvement des organites qui favorisent le flux cytoplasmique chez les plantes aquatiques et terrestres. Malgré la machinerie cytosquelettique conservée, qui propulse le mouvement de l’organite entre les plantes aquatiques et le sol, les vitesses de cyclose dans les cellules végétales varient selon les types de cellules, les stades de développement cellulaire et les espèces végétales.

Références

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Lis  Cellules animales et le noyau lié à la membrane
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