Adhérence focale - Focal adhesion

Coloration par immunofluorescence de l'actine (vert) et de la protéine d'adhésion focale vinculine (rouge) dans un fibroblaste. Les adhérences focales sont visibles sous forme de points rouges à l'extrémité des faisceaux verts.

En biologie cellulaire , les adhérences focales (également les adhérences cellule-matrice ou AF ) sont de grands assemblages macromoléculaires à travers lesquels la force mécanique et les signaux de régulation sont transmis entre la matrice extracellulaire (ECM) et une cellule en interaction. Plus précisément, les adhérences focales sont les structures sous-cellulaires qui interviennent dans les effets régulateurs (c'est-à-dire les événements de signalisation) d'une cellule en réponse à l'adhésion à la MEC.

Les adhérences focales servent de liaisons mécaniques à l'ECM et de plaque tournante de signalisation biochimique pour concentrer et diriger de nombreuses protéines de signalisation sur les sites de liaison et de regroupement des intégrines .

La structure et la fonction

Les adhérences focales sont des structures multiprotéiques contenant des intégrines qui forment des liens mécaniques entre les faisceaux d'actine intracellulaire et le substrat extracellulaire dans de nombreux types de cellules. Les adhérences focales sont de grands complexes protéiques dynamiques à travers lesquels le cytosquelette d'une cellule se connecte à l'ECM. Ils sont limités à des plages clairement définies de la cellule, auxquelles la membrane plasmique se ferme à moins de 15 nm du substrat de la MEC. Les adhésions focales sont dans un état de flux constant: les protéines associent et dissocier continuellement sous forme de signaux sont transmis à d' autres parties de la cellule, se rapportant à quoi que ce soit de la motilité cellulaire au cycle cellulaire . Les adhérences focales peuvent contenir plus de 100 protéines différentes, ce qui suggère une diversité fonctionnelle considérable. Plus que d'ancrer la cellule, ils fonctionnent comme des porteurs de signaux (capteurs), qui informent la cellule de l'état de l'ECM et affectent ainsi son comportement. Dans les cellules sessiles , les adhérences focales sont assez stables dans des conditions normales, tandis que dans les cellules en mouvement, leur stabilité est diminuée : c'est parce que dans les cellules mobiles, les adhérences focales sont constamment assemblées et désassemblées à mesure que la cellule établit de nouveaux contacts au bord d'attaque et se brise. anciens contacts en bord de fuite de la cellule. Un exemple de leur rôle important est dans le système immunitaire , dans lequel les globules blancs migrent le long de l' endothélium conjonctif en suivant les signaux cellulaires vers le tissu biologique endommagé .

Morphologie

La connexion entre les adhérences focales et les protéines de la matrice extracellulaire fait généralement intervenir des intégrines . Les intégrines se lient aux protéines extracellulaires via de courtes séquences d'acides aminés, telles que le motif RGD (présent dans des protéines telles que la fibronectine , la laminine ou la vitronectine ), ou les motifs DGEA et GFOGER présents dans le collagène . Les intégrines sont des hétérodimères formés d'une sous-unité bêta et d'une sous-unité alpha. Ces sous-unités sont présentes sous différentes formes, leurs ligands correspondants classent ces récepteurs en quatre groupes : les récepteurs RGD, les récepteurs à laminine, les récepteurs spécifiques aux leucocytes et les récepteurs au collagène. Dans la cellule, le domaine intracellulaire de l' intégrine se lie au cytosquelette via des protéines adaptatrices telles que talin , α-actinine , la filamine , la vinculine et de la tensine . De nombreuses autres protéines de signalisation intracellulaires, telles que la kinase d'adhésion focale , se lient et s'associent à ce complexe intégrine-protéine adaptatrice-cytosquelette, ce qui constitue la base d'une adhésion focale.

Dynamique d'adhésion avec les cellules migrantes

L'assemblage et le désassemblage dynamiques des adhérences focales jouent un rôle central dans la migration cellulaire . Au cours de la migration cellulaire, la composition et la morphologie de l'adhésion focale changent. Initialement, de petites adhérences focales (0,25 µm²) appelées complexes focaux (FX) se forment au bord d'attaque de la cellule dans les lamellipodes : elles sont constituées d'intégrine et de certaines des protéines adaptatrices, telles que la taline , la paxilline et la tensine . Beaucoup de ces complexes focaux ne parviennent pas à maturité et sont désassemblés lorsque les lamellipodes se retirent. Cependant, certains complexes focaux mûrissent en adhérences focales plus grandes et stables et recrutent beaucoup plus de protéines telles que la zyxine . Le recrutement des composants à l'adhérence focale se produit d'une manière ordonnée et séquentielle. Une fois en place, une adhérence focale reste stationnaire par rapport à la matrice extracellulaire, et la cellule l'utilise comme une ancre sur laquelle elle peut se pousser ou se tirer sur l'ECM. Au fur et à mesure que la cellule progresse le long de sa trajectoire choisie, une adhérence focale donnée se rapproche de plus en plus du bord de fuite de la cellule. Au bord de fuite de la cellule, l'adhérence focale doit être dissoute. Le mécanisme de ceci est mal compris et est probablement déclenché par une variété de méthodes différentes selon les circonstances de la cellule. Une possibilité est que la protéase calpaïne dépendante du calcium soit impliquée : il a été montré que l'inhibition de la calpaïne conduit à l'inhibition de la séparation adhésion focale-ECM. Les composants d'adhésion focale font partie des substrats de calpaïne connus, et il est possible que la calpaïne dégrade ces composants pour faciliter le démontage de l'adhésion focale.

Flux rétrograde d'actine

L'assemblage des adhérences focales naissantes dépend fortement du processus de flux d'actine rétrograde. C'est le phénomène dans une cellule en migration où les filaments d'actine polymérisent au bord d'attaque et refluent vers le corps cellulaire. C'est la source de traction nécessaire à la migration ; l'adhérence focale agit comme un embrayage moléculaire lorsqu'elle s'attache à l'ECM et empêche le mouvement rétrograde de l'actine, générant ainsi la force de traction (traction) sur le site de l'adhérence qui est nécessaire pour que la cellule avance. Cette traction peut être visualisée par microscopie à force de traction . Une métaphore courante pour expliquer l'écoulement rétrograde de l'actine est qu'un grand nombre de personnes sont emportées en aval et, ce faisant, certaines d'entre elles s'accrochent aux rochers et aux branches le long de la berge pour arrêter leur mouvement en aval. Ainsi, une force de traction est générée sur la roche ou la branche à laquelle ils s'accrochent. Ces forces sont nécessaires à la réussite de l'assemblage, de la croissance et de la maturation des adhérences focales.

Capteur biomécanique naturel

Des forces mécaniques extracellulaires, qui s'exercent à travers des adhérences focales, peuvent activer la Src kinase et stimuler la croissance des adhérences. Cela indique que les adhérences focales peuvent fonctionner comme des capteurs mécaniques, et suggère que la force générée par les fibres de myosine pourrait contribuer à la maturation des complexes focaux. Ceci est renforcé par le fait que l'inhibition des forces générées par la myosine conduit à un désassemblage lent des adhérences focales, en modifiant la cinétique de renouvellement des protéines d'adhérence focale.

La relation entre les forces sur les adhérences focales et leur maturation compositionnelle, cependant, reste incertaine. Par exemple, empêcher la maturation des adhérences focales en inhibant l'activité de la myosine ou l'assemblage des fibres de stress n'empêche pas les forces soutenues par les adhérences focales, ni n'empêche les cellules de migrer. Ainsi, la propagation de la force à travers les adhérences focales peut ne pas être détectée directement par les cellules à toutes les échelles de temps et de force.

Leur rôle dans la mécanodétection est important pour la durotaxis .

Voir également

Les références

Liens externes