Constituants cellulaires
Cytosquelette : microtubules
MAP : protéines associées aux microtubules
Propriétés moléculaires et principes de fonctionnement

Les propriétés des MAP résultent d’une architecture hybride combinant domaines structurés de liaison à la tubuline, segments intrinsèquement désordonnés et modules régulés par phosphorylation.

• domaines structurés de liaison à la tubuline,
• segments intrinsèquement désordonnés
• modules régulés par phosphorylation.

Cette organisation leur confère une capacité d’adaptation aux transitions mécaniques des protofilaments et aux variations de la coiffe GTP-tubuline.

Architecture moléculaire générale des MAP

1. Les MAP (Microtubule-Associated Proteins) associent des domaines structurés de liaison à la tubuline et des régions flexibles modulant leur affinité (Microtubule-Associated Proteins: Structuring the Cytoskeleton 2019).

Cette organisation leur permet de maintenir la paroi microtubulaire dans un état stable malgré les fluctuations mécaniques.

• Les régions intrinsèquement désordonnées assurent une interaction multipoint amortissant les contraintes latérales.
• Les modules structurés reconnaissent des surfaces spécifiques des dimères d'αβ-tubuline.
• L’architecture hybride guide la forme locale des protofilaments et soutient leur cohésion.

2. La combinaison flexibilité-structure garantit la stabilité du polymère en conditions dynamiques.

Principes physico-chimiques de la modulation dynamique

La dynamique microtubulaire dépend de l’équilibre entre tension latérale, géométrie des protofilaments et hydrolyse du GTP (Microtubule dynamic instability: A new model with coupled GTP hydrolysis and multistep catastrophe 2013).

1. Les MAP ajustent cet équilibre en modulant la coiffe GTP-tubuline et les transitions entre croissance et catastrophe (Hydrolysis-deficient mosaic microtubules as faithful mimics of the GTP cap 2025).

• Le polymère oscille entre états rectilignes et courbés selon les contraintes locales ( organisation selon l'état du nucléotide).
• Les MAP influencent la probabilité de catastrophe en stabilisant ou perturbant la coiffe.
• Elles contrôlent la durée des phases de croissance et la fréquence des événements de dépolymérisation.

2. Leur action s’ajoute aux propriétés mécaniques intrinsèques de la tubuline.

Organisation spatiale des MAP dans la cellule

La distribution des MAP reflète la spécialisation fonctionnelle des différentes régions du microtubule.

1. Chaque compartiment du polymère accueille des facteurs adaptés aux contraintes locales.

• Les extrémités (+) concentrent les protéines détectant la coiffe de polymérisation, impliquées dans la croissance directionnelle et la capture corticale (EB1/EB3, CLIP, CLASP).
• Les extrémités (-) regroupent les facteurs d’ancrage et de focalisation des pôles, assurant la nucléation et la stabilité proximale (γ-TuRC, ninéine, CAMSAP).
• Les segments intermédiaires intègrent les MAP responsables de la cohésion latérale et du renforcement mécanique du lattice (MAP4, Tau, MAP6).

2. L’ensemble forme une structure hiérarchisée, cohérente avec l’architecture cellulaire.

Régulation globale par modifications post-traductionnelles

Les MAP sont soumises à des modifications post-traductionnelles qui synchronisent leurs activités avec le cycle cellulaire.

1. La phosphorylation constitue le principal déterminant des transitions fonctionnelles (Regulation of paclitaxel activity by microtubule-associated proteins in cancer chemotherapy 2017).

• Les phosphorylations mitotiques réduisent l’affinité pour la paroi microtubulaire.
• Les complexes cycline B/CDK1 (MPF) et cycline A/CDK2, Plk1 et Aurora A réorientent le réseau microtubulaire vers une dynamique compatible avec la formation du fuseau.
• Les ajustements concernent autant la stabilisation locale que la dynamique des extrémités.

2. L’ensemble forme une structure hiérarchisée, cohérente avec l’architecture cellulaire.

Différentes MAP