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En vidéo : le cytosquelette dévoile l’efficacité de ses mouvements

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Le couplage de la microscopie et de la cinématographie donne souvent naissance à de très belles vidéos. Découvrez ici les mouvements que peuvent réaliser certaines cellules, comme les amibes lorsqu'elles phagocytent une levure, grâce à leur cytosquelette ! 

Les amibes peuvent être libres ou parasitaires, nues ou recouvertes d'une thèque. Découvrez comment elles capturent leurs proies ! © Liang Gao, Howard Hughes Medical Institute

Les cellules vivantes sont pourvues d'un cytosquelette fait de filaments d'actine, de filaments intermédiaires et de microtubules. Ces trois polymères biologiques constitués de protéines interviennent notamment dans la régulation de la forme des cellules, mais aussi dans leurs mécanismes de protrusion ou d'involution membranaire. Or, ces phénomènes jouent un rôle important dans la phagocytose

Ces deux vidéos récompensées lors de la dernière édition du concours Nikon Small World vous présentent quelques performances que peuvent réaliser des cellules, par exemple des amibes, grâce à leur cytosquelette. Les effets sont saisissants. Il s'agit d'une mise en bouche avant la divulgation prochaine des lauréats de l'année 2012 du concours. 

La phagocytose révélée par des microfilaments fluorescents

L'amibe Dictyostelium discoideum présente des capacités phagocytaires impressionnantes. Cette vidéo prise par Margaret Clarke de l'Oklahoma Medical Research Foundation le démontre avec efficacité. L'organisme semble explorer sa victime, ici une levure Saccharomyces cerevisiaeen faisant avancer puis reculer ses pseudopodes (des prolongements cytoplasmiques) et la zone de phagocytose qu'ils entourent.

Les filaments d’actine d’une amibe ont été colorés grâce à une manipulation génétique. La fluorescence émise permet d’observer la phagocytose d’une levure. © Margaret Clarke, Oklahoma Medical Research Foundation

Ces deux types de structures ont été mis en évidence grâce à l'ajout de deux transgènes au génome de l'amibe : mRFP-LimEdelta provoque une fluorescence rouge des microfilaments d'actine (ils sont impliqués dans le développement des pseudopodes) et PHcrac-GFP colore le lieu de la phagocytose (il est riche en phosphatidylinositol triphosphate) en vert. Les microfilaments d’actine forment un réseau tridimensionnel à l'intérieur de la membrane plasmique et aident ainsi la cellule à maintenir sa forme.

Lors du contact avec la proie, des filaments d’actine vont s'accumuler dans son voisinage puis essayer de l'emprisonner. En cas d'échec, les pseudopodes se rétractent et la proie est libérée. Deux tentatives de phagocytose peuvent être visionnées dans la vidéo. La première est avortée tandis que la seconde est complète.

Une membrane plasmique en pleine agitation

Des protéines nommées mEmerald ont été utilisées par des chercheurs du Howard Hughes Medical Institute pour étudier les mouvements de la membrane plasmique d'une cellule rénale de singe. Cette molécule se fixe aux microtubules et révèle ainsi leur position grâce à l'émission d'une lumière fluorescente.

La membrane plasmique et les vacuoles d’une cellule rénale de singe vert ne restent pas inactives sous la lumière d’un microscope confocal (grossissement 56 fois). © Liang Gao, Howard Hughes Medical Institute

Les microtubules s'observent dans le cytoplasme de toutes les cellules eucaryotes. Ils jouent un rôle de soutien aux cellules en formant des tubes s'assemblant et se désassemblant rapidement. Ils servent également de rails pour le déplacement des organites cellulaires.

Cette vidéo enregistrée par Liang Gao à un grossissement de 56 fois montre également le processus de la macropinocytose, c'est-à-dire l'absorption de liquide par les cellules.