Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Que sont les cils?
- Que sont les flagelles?
- Fonctions de Cilia
- Fonctions de Flagelles
- Maladies liées aux cils
- Maladies liées au flagelle
Les cils et les flagelles sont deux types différents d’appendices microscopiques sur les cellules. Les cils se trouvent aussi bien chez les animaux que chez les micro-organismes, mais pas chez la plupart des plantes. Les flagelles sont utilisés pour la mobilité des bactéries ainsi que pour les gamètes des eucaryotes. Les cils et les flagelles remplissent des fonctions de locomotion, mais de manières différentes. Les deux reposent sur la dynéine, qui est une protéine motrice, et sur les microtubules.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les cils et les flagelles sont des organites sur cellules qui assurent la propulsion, des dispositifs sensoriels, des mécanismes de clairance et de nombreuses autres fonctions importantes chez les organismes vivants.
Que sont les cils?
Les cilia sont les premiers organites découverts par Antonie van Leeuwenhoek à la fin du XVIIe siècle. Il a observé des cils mobiles (en mouvement), de «petites jambes», qu'il a décrits comme résidant sur des «animalcules» (probablement des protozoaires). Les cils non mobiles ont été observés beaucoup plus tard avec de meilleurs microscopes. La plupart des cils existent chez les animaux, dans presque tous les types de cellules, conservés dans de nombreuses espèces en évolution. Cependant, certains cils peuvent être trouvés dans les plantes sous forme de gamètes. Les cils sont constitués de microtubules dans un arrangement appelé axonème ciliaire, qui est recouvert par la membrane plasmique. Le corps cellulaire fabrique des protéines ciliaires et les déplace vers la pointe de l'axonème; Ce processus est appelé transport intraciliaire ou intraflagellaire (IFT). Actuellement, les scientifiques pensent qu'environ 10% du génome humain est dédié aux cils et à leur genèse.
Les cils vont de 1 à 10 micromètres de long. Ces organites appendices ressemblant à des cheveux agissent pour déplacer les cellules ainsi que pour déplacer les matériaux. Ils peuvent déplacer des fluides pour des espèces aquatiques telles que les palourdes, afin de permettre le transport des aliments et de l'oxygène. Les cils aident à la respiration dans les poumons des animaux en empêchant les débris et les éventuels agents pathogènes d'envahir le corps. Les cils sont plus courts que les flagelles et se concentrent en nombre beaucoup plus grand. Ils ont tendance à se déplacer d'un coup rapide presque au même moment dans un groupe, ce qui constitue un effet de vague. Cilia peut également aider à la locomotion de certains types de protozoaires. Il existe deux types de cils: les cils mobiles (mobiles) et non mobiles (ou primaires). Ils fonctionnent tous les deux via des systèmes IFT. Les cils mobiles résident dans les voies respiratoires et les poumons, ainsi que dans l'oreille. Les cils non mobiles résident dans de nombreux organes.
Que sont les flagelles?
Les flagelles sont des appendices qui aident à déplacer les bactéries et les gamètes des eucaryotes, ainsi que certains protozoaires. Les flagelles ont tendance à être singuliers, comme une queue. Ils sont généralement plus longs que les cils. Chez les procaryotes, les flagelles fonctionnent comme de petits moteurs à rotation. Chez les eucaryotes, ils font des mouvements plus doux.
Fonctions de Cilia
Les cils jouent un rôle dans le cycle cellulaire ainsi que dans le développement des animaux, comme dans le cœur. Les cils permettent sélectivement à certaines protéines de fonctionner correctement. Les cils jouent également un rôle de communication cellulaire et de trafic moléculaire.
Les cils mobiles possèdent un arrangement 9 + 2 de neuf paires de microtubules externes, ainsi qu'un centre de deux microtubules. Les cils mobiles utilisent leur ondulation rythmique pour balayer les substances, comme pour éliminer la saleté, la poussière, les micro-organismes et le mucus, afin de prévenir les maladies. C'est pourquoi ils existent sur les doublures des voies respiratoires. Les cils mobiles peuvent à la fois détecter et déplacer le liquide extracellulaire.
Les cils non mobiles ou primaires ne se conforment pas à la même structure que les cils mobiles. Ils sont disposés comme des microtubules appendiculaires individuelles sans la structure du microtubule central. Ils ne possèdent pas de bras à la dynéine, d’où leur non-mobilité générale. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ne se sont pas concentrés sur ces cils primaires et ne connaissaient donc que très peu de leurs fonctions. Les cils non mobiles servent d'appareils sensoriels pour les cellules, détectant les signaux. Ils jouent un rôle crucial dans les neurones sensoriels. Des cils non mobiles peuvent être trouvés dans les reins pour détecter le flux d'urine, ainsi que dans les yeux sur les photorécepteurs de la rétine. Dans les photorécepteurs, ils ont pour fonction de transporter les protéines vitales du segment interne du photorécepteur au segment externe; sans cette fonction, les photorécepteurs mourraient. Lorsque les cils détectent un écoulement de fluide, cela entraîne des modifications de la croissance cellulaire.
Cilia fournit plus que clairance et fonctions sensorielles seulement. Ils fournissent également des habitats ou des zones de recrutement pour les microbiomes symbiotiques chez les animaux. Chez les animaux aquatiques tels que les calmars, ces tissus épithéliaux de mucus peuvent être plus directement observés car ils sont courants et ne sont pas des surfaces internes. Deux types différents de populations de cils existent sur les tissus hôtes: l'un avec des cils longs qui ondulent le long de petites particules telles que des bactéries mais excluent les plus gros, et des cils plus courts qui mélangent des fluides environnementaux. Ces cils travaillent pour recruter des symbiotes de microbiome. Ils travaillent dans des zones qui déplacent les bactéries et autres particules minuscules vers des zones abritées, tout en mélangeant des fluides et en facilitant les signaux chimiques afin que les bactéries puissent coloniser la région souhaitée. Par conséquent, les cils filtrent, éliminent, localisent, sélectionnent et agrègent les bactéries et contrôlent l’adhérence des surfaces ciliées.
Il a également été découvert que les cils participent à la sécrétion vésiculaire des ectosomes. Des recherches plus récentes révèlent des interactions entre les cils et les voies cellulaires qui pourraient fournir un aperçu de la communication cellulaire ainsi que des maladies.
Fonctions de Flagelles
Flagella peut être trouvé chez les procaryotes et les eucaryotes. Ce sont de longs organites à filaments constitués de plusieurs protéines atteignant jusqu'à 20 micromètres de long de la surface des bactéries. En règle générale, les flagelles sont plus longs que les cils et assurent mouvement et propulsion. Les moteurs à filaments de flagelles bactériens peuvent tourner aussi vite que 15 000 tours par minute (tr / min). La capacité de nage des flagelles contribue à leur fonction, que ce soit pour chercher de la nourriture et des nutriments, pour se reproduire ou pour envahir des hôtes.
Chez les procaryotes tels que les bactéries, les flagelles servent de mécanismes de propulsion; Ils sont le principal moyen pour les bactéries de nager dans les liquides. Un flagelle chez les bactéries possède un moteur ionique pour le couple, un crochet qui transmet le couple du moteur et un filament, ou une longue structure en forme de queue qui propulse la bactérie. Le moteur peut tourner et influer sur le comportement du filament, modifiant ainsi le sens de déplacement de la bactérie. Si le flagellum tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, il forme un super enroulement; Plusieurs flagelles peuvent former un faisceau qui contribue à propulser une bactérie sur un chemin rectiligne. Lorsque le filament est tourné dans le sens opposé, le super-enroulement est plus court et le faisceau de flagelles se désassemble, ce qui conduit à un culbutage. En raison du manque de haute résolution pour les expériences, les scientifiques utilisent des simulations informatiques pour prédire le mouvement flagellaire.
La quantité de frottement dans un fluide affecte la façon dont le filament va super-enrouler. Les bactéries peuvent héberger plusieurs flagelles, comme chez Escherichia coli. Les flagelles permettent aux bactéries de nager dans une direction et de se retourner au besoin. Cela fonctionne via les flagelles hélicoïdaux rotatifs, qui utilisent diverses méthodes, notamment les cycles de poussée et de traction. Une autre méthode de mouvement est obtenue en enveloppant le corps de la cellule dans un paquet. De cette manière, les flagelles peuvent également aider à inverser le mouvement. Lorsque les bactéries rencontrent des espaces difficiles, elles peuvent changer de position en permettant à leurs flagelles de reconfigurer ou de désassembler leurs faisceaux. Cette transition d'état polymorphe permet différentes vitesses, les états push et pull étant généralement plus rapides que les états encapsulés. Cela aide dans différents environnements; par exemple, le faisceau hélicoïdal peut déplacer une bactérie à travers des zones visqueuses avec un effet de tire-bouchon. Cela facilite l'exploration bactérienne.
Les flagelles permettent la circulation des bactéries mais fournissent également un mécanisme permettant aux bactéries pathogènes de contribuer à la colonisation des hôtes et, par conséquent, à la transmission de maladies. Les flagelles utilisent une méthode rotative pour ancrer les bactéries sur les surfaces. Les flagelles agissent également comme des ponts ou des échafaudages pour l'adhésion au tissu hôte.
Les flagelles eucaryotes divergent des procaryotes en composition. Les flagelles chez les eucaryotes contiennent beaucoup plus de protéines et présentent des similitudes avec les cils mobiles, avec le même mouvement général et les mêmes schémas de contrôle. Les flagelles sont utilisés non seulement pour le mouvement, mais également pour favoriser l’alimentation cellulaire et la reproduction eucaryote. Les flagelles utilisent le transport intraflagellaire, qui est le transport d'un complexe de protéines nécessaire aux molécules de signalisation qui assurent la mobilité des flagelles. Les flagelles existent sur des organismes microscopiques tels que les protozoaires de Mastigophora, ou peuvent exister à l'intérieur d'animaux plus grands. Un certain nombre de parasites microscopiques possèdent également des flagelles, ce qui les aide à se déplacer dans l'organisme hôte. Les flagelles de ces parasites protistes portent également une tige paraflagellaire ou PFR, qui facilite la fixation à des vecteurs tels que des insectes. Parmi les autres exemples de flagelles chez les eucaryotes, on peut citer les queues de gamètes comme le sperme. Flagella peut également être trouvé dans les éponges et autres espèces aquatiques; les flagelles de ces créatures aident à déplacer l'eau pour la respiration. Les flagelles eucaryotes servent aussi presque comme de minuscules antennes ou des organites sensoriels. Les scientifiques commencent seulement à comprendre l'étendue des fonctions des flagelles eucaryotes.
Maladies liées aux cils
Des découvertes scientifiques récentes ont montré que des mutations ou d'autres défauts liés aux cils causent un certain nombre de maladies. Ces conditions sont appelées ciliopathies. Ils affectent profondément les individus qui en souffrent. Certaines ciliopathies comprennent les troubles cognitifs, la dégénérescence rétinienne, la perte d'audition, l'anosmie (perte de l'odorat), les anomalies cranofaciales, les anomalies des poumons et des voies respiratoires, l'asymétrie gauche-droite et les anomalies cardiaques connexes, les kystes du pancréas, les maladies du foie, la stérilité, les anomalies rénales tels que les kystes, entre autres. De plus, certains cancers ont un lien avec les ciliopathies.
Parmi les troubles rénaux liés au dysfonctionnement des cils, on peut citer la néphronophthisie et l’insuffisance rénale polykystique autosomique dominante et autosomique récessive. Les cils défectueux ne peuvent pas arrêter la division cellulaire car ils ne détectent pas le flux d'urine, ce qui entraîne le développement d'un kyste.
Dans le syndrome de Kartagener, le dysfonctionnement du bras à la dynéine entraîne un dégagement inefficace des bactéries et d’autres substances dans les voies respiratoires. Cela peut entraîner des infections respiratoires répétées.
Dans le syndrome de Bardet-Biedl, la malformation des cils entraîne des problèmes tels que la dégénérescence rétinienne, la polydactylie, les troubles cérébraux et l'obésité.
Les maladies non héréditaires peuvent résulter de lésions des cils, telles que les résidus de cigarettes. Cela peut entraîner une bronchite et d'autres problèmes.
Les agents pathogènes peuvent également contrôler les bactéries qui stimulent normalement les bactéries par les cils, comme c'est le cas chez les espèces Bordetella, ce qui réduit les battements des cils et permet donc à l'agent pathogène de se fixer à un substrat et d'infecter les voies respiratoires humaines.
Maladies liées au flagelle
Un certain nombre d'infections bactériennes sont liées à la fonction des flagelles. Des exemples de bactéries pathogènes incluent Salmonella enterica, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa et Campylobacter jejuni. Un certain nombre d'interactions se produisent qui conduisent les bactéries à envahir les tissus de l'hôte. Les flagelles agissent comme des sondes de liaison, cherchant à être achetées sur un substrat hôte. Certaines phytobactéries utilisent leurs flagelles pour adhérer aux tissus végétaux. Cela conduit à ce que les fruits et les légumes deviennent des hôtes secondaires des bactéries qui infectent les humains et les animaux. Listeria monocytogenes en est un exemple et, bien sûr, E. coli et Salmonella sont des agents infâme des maladies d'origine alimentaire.
Helicobacter pylori utilise son flagelle pour nager dans le mucus et envahir la muqueuse de l’estomac, évitant ainsi l’acide protecteur de l’estomac. Les doublures muqueuses agissent comme une défense immunitaire pour piéger une telle invasion en se liant à des flagelles, mais certaines bactéries trouvent plusieurs moyens d'échapper à la reconnaissance et à la capture. Les filaments de flagelles peuvent se dégrader, empêchant l'hôte de les reconnaître, ou leur expression et leur motilité peuvent être désactivées.
Le syndrome de Kartagener affecte également les flagelles. Ce syndrome perturbe les bras de la dynéine entre les microtubules. Il en résulte une infertilité due à l'absence de propulsion des spermatozoïdes par les spermatozoïdes pour nager et fertiliser les œufs.
Au fur et à mesure que les scientifiques en apprendront davantage sur les cils et les flagelles et à préciser leur rôle dans les organismes, de nouvelles méthodes de traitement des maladies et de fabrication de médicaments devraient suivre.