Il existe trois types de structures cytosquelettiques dans les cellules eucaryotes : les microfilaments, les filaments intermédiaires et les microtubules. Avec un diamètre d’environ 25 nm, les microtubules sont les plus épaisses de ces fibres. Les microtubules réalisent une grande variété de fonctions qui incluent la structure et le soutien cellulaires, le transport des organites, la motilité (mouvement) cellulaire et la séparation des chromosomes pendant la division cellulaire.
Les microtubules sont des tubes creux dont les parois sont composées de protéines de tubuline globulaire. Chaque molécule de tubuline est un hétérodimère, composé d’une sous-unité de tubuline-α et d’une sous-unité de tubuline-β. Les dimères sont disposés en rangées linéaires appelées protofilaments. Un microtubule se compose habituellement de 13 protofilaments, disposés côte à côte, enroulés autour du cœur creux.
En raison de cet arrangement, les microtubules sont polaires, ce qui signifie qu’ils ont des extrémités différentes. L’extrémité plus possède la tubuline-β qui est exposée, et l’extrémité moins possède la tubuline-α exposée. Les microtubules peuvent rapidement s’assembler — se développer en longueur grâce à la polymérisation des molécules de tubuline — et se désassembler. Les deux extrémités se comportent différemment à cet égard. L’extrémité plus est généralement l’extrémité à croissance rapide ou l’extrémité à laquelle la tubuline est ajoutée, et l’extrémité moins est l’extrémité à croissance lente ou l’extrémité de laquelle la tubuline se dissocie, selon la situation.
Ce processus d’instabilité dynamique, où les microtubules se développent et rétrécissent rapidement, est important pour des fonctions telles que le remodelage du cytosquelette pendant la division cellulaire et l’extension des axones des neurones en développement.
Les microtubules peuvent également être stables, souvent en se liant à des protéines associées aux microtubules, qui aident la cellule à maintenir sa forme. D’autres protéines, appelées des protéines motrices, peuvent interagir avec les microtubules pour transporter les organites dans un sens particulier. Par exemple, de nombreux neurotransmetteurs sont empaquetés dans des vésicules au niveau du corps cellulaire d’un neurone et sont ensuite transportés à travers l’axone, le long d’une “ voie ” de microtubules, acheminant les vésicules à l’endroit où ils sont nécessaires. Enfin, les microtubules peuvent également dépasser à l’extérieur de la cellule, ce qui constitue la flagelle filamenteuse et les cils qui bougent pour pousser sur les cellules (comme les spermatozoïdes) ou pour déplacer le fluide sur leurs surfaces, comme dans les poumons.
