Cytosquelette : filaments intermédiaires de type V
Lamines

Les filaments intermédiaires de type V sont composés de protéines fibrillaires appelées lamines, retrouvées essentiellement dans le nucléoplasme. Elle forme :

• 

  la lamina nucléaire, armature protéique de 10 à 30 nm de large qui borde la membrane nucléaire sur sa face interne, formée par les différents types de lamines,
• le voile nucléoplasmique diffus dans le nucléoplasme durant l'interphase, plutôt formé par les lamines B.
  

Les lamines sont aussi retrouvées dans le cytoplasme dans lequel elle sont synthétisées avant d'être exportées vers le noyau.

Types de lamines

Les lamines, filaments intermédiaires de classe V, sont classées en :

• type A (lamine A, C), uniquement exprimées après la gastrulation (gène LMNA),

On trouve aussi le type C2 (dans le testicule) et AΔ10 dans les cellules somatiques.

• type B (lamine B1, B2), présent dans toutes les cellules (gènes LMNB1 et LMNB2), relié à la membrane nucléaire interne par les LBR (Lamin B-Receptor).

On trouve aussi le type B3 dans le testicule.

Ces deux types de lamines forment des réseaux séparés, mais qui sont en interaction (The A- and B-type nuclear lamin networks: microdomains involved in chromatin organization and transcription 2008).

La lamine C est formée par épissage de l'ARNm de la lamine A : Les 566 premiers résidus de A et C sont identiques (Molecular ageing in progeroid syndromes: Hutchinson-Gilford progeria syndrome as a model 2009).

La lamine A (664 acides aminés) est synthétisée sous forme de précurseur (prélamine A). L'épissage de l'ARNm forme :

• la prélamine A (566 + 98 acides aminés), avec une box CAAX C-terminale (Cyst, Acide aminé aliphatique, X, acide aminé quelconque, mais en général, Met).
  • La lamine A mâture est formée par farnésylation de la box CAAX, puis clivage des trois derniers résidus ainsi que la méthylation C-terminale, et enfin clivage des 15 derniers résidus.

  • 

    La progérine est une prélamine A restant farnésylée, une délétion de 50 résidus ayant lieu à l'endroit de la protéolyse finale : cette protéine conduit à une perte apparente des propriétés mécaniques de l'enveloppe et de la matrice nucléaire dans l'HGPS - Hutchinson-Gilford progeria syndrome - (Molecular ageing in progeroid syndromes: Hutchinson-Gilford progeria syndrome as a model 2009).
• la lamine C (566 + 6 acides aminés) qui ne possède pas cette boîte et n'est pas farnésylée.

Les lamines B (B1 : 586 acides aminés, B2 : 600) peuvent aussi être farnésylées et peuvent s'accrocher, comme les lamines A/C, à la membrane par cette ancre lipidique.

Structure et polymérisation des lamines

Ces lamines diffèrent des protéines des filaments intermédiaires cytoplasmiques par :

• le domaine hélical en forme de tige (rod domain) plus long de 42 acides aminés, flanqué de part et d'autre d'un site de phosphorylation,
• l'extrémité C-terminale pourvue :
  • d'un signal de localisation nucléaire (NLS : Nuclear Localization Signal), séquence d'acides aminés qui cible les protéines pour leur transport vers le noyau de la cellule,
  • d'un domaine IGF-like (Structure of the Globular Tail of Nuclear Lamin 2002 et The Ig-like Structure of the C-Terminal Domain of Lamin A/C, Mutated in Muscular Dystrophies, Cardiomyopathy, and Partial Lipodystrophy 2002)

Les lamines forment des homodimères in vivo même si elles peuvent s'hétérodimériser in vitro (Broken nuclei – lamins, nuclear mechanics, and disease 2014).

• Elles s'asocient par les deux extrémités de la tige - IFCM1 et 2 : Intermediate Filament Consensus Motifs - (Characterization of the Head-to-Tail Overlap Complexes Formed by Human Lamin A, B1 and B2 “ Half-minilamin ” Dimers 2010).
• Elles se polymérisent tête à queue et peuvent former des associations de tétramères antiparallèles, dont on peut voir le domaine IGF-like globulaire se répéter tous les 48 nm.

Les montages et démontages des filaments intermédiaires nucléaires sont beaucoup plus fréquents que les cytoplasmiques qui sont relativement stables, en particulier lors de la division cellulaire.

• La dépolymérisation des lamines nucléaires, au début de la mitose, conduit à la désintégration de l'enveloppe nucléaire.
• Les lamines ont de nombreux partenaires.

Rôles des lamines

Biologie cellulaire et moléculaireMembrane plasmiqueNoyauCytoplasme
Réticulum endoplasmiqueAppareil de GolgiMitochondries
Endosomes LysosomesPeroxysomesProtéasomes
CytosqueletteMicrofilaments d'actineFilaments intermédiairesMicrotubules
Matrice extracellulaireReproduction cellulaireBiochimieTransport membranaire
Moteurs moléculairesVoies de signalisation