Que sont Cilia et Flagella?

Les cils et les flagelles sont des appendices en forme de fouet de nombreuses cellules vivantes qui sont utilisés pour déplacer le fluide ou propulser les cellules. Les cils battent avec un mouvement de rame et les flagelles ont un mouvement de serpent comme illustré sur la figure 1. Les cils dans vos poumons empêchent la saleté et la poussière d’obstruer vos tubes respiratoires (les bronches) en déplaçant une couche de muqueuse collante pour nettoyer par les voies respiratoires. Les spermatozoïdes utilisent un flagelle comme hélice pour déplacer la cellule à travers le fluide de l’oviducte pour atteindre l’ovule. Des milliers d’animaux et de plantes utilisent des cils et des flagelles pour nager (exemple: paramécie), ou se nourrir (exemple: palourdes et moules) ou se reproduire (exemple: algues vertes). Il est curieux que tous ces cils et flagelles aient un agencement interne très similaire de tubes (les doublets externes) et de connecteurs de protéines (les liens nexin et les bras dynein) qui suggèrent qu’il y a quelque chose de très spécial dans cette façon particulière de construire une hélice cellulaire. La figure 2 est un schéma de ces parties internes d’un flagelle. La nature a tendance à conserver des conceptions qui fonctionnent bien. Si nous pouvons comprendre pourquoi cette conception particulière fonctionne si bien, nous pourrions peut-être concevoir des appareils miniatures qui utilisent les mêmes principes de fonctionnement!

Figure 1
Figure 2
Une image de microscopie électronique d’un axonème de taureau numéroté et d’un axonème de souris, respectivement.

LE MODÈLE D’EMBRAYAGE GÉOMÉTRIQUE

Le modèle de l’embrayage géométrique des battements ciliaires et flagellaires est une hypothèse qui tente d’expliquer le fonctionnement des cils et des flagelles. Un modèle informatique basé sur cette hypothèse peut imiter un cil ou un flagelle. L’idée sous-jacente de base de l’hypothèse de l’embrayage géométrique est assez simple à comprendre. Lorsque les moteurs moléculaires (bras de dynéine sur la photo) qui alimentent le battement du cil ou du flagelle sont activés, ils tirent et poussent sur les doublets extérieurs et induisent une tension sur la structure qui fait plier le cil. Cette partie de l’histoire de la façon dont les cils battent est acceptée par tous les scientifiques qui étudient les cils et les flagelles. (L’idée de l’embrayage géométrique est basée sur l’idée que lorsque les moteurs poussent et tirent sur les doublets extérieurs, la tension sur chaque doublet crée une force latérale qui est transversale au doublet. Cette force transversale (ou force t) pousse une partie de la les doublets rapprochés et les autres sont écartés. Les moteurs des doublets rapprochés entrent en action et génèrent de la force; les moteurs des doublets écartés sont contraints d’arrêter de tirer. Dans le modèle d’embrayage géométrique, c’est le principe de fonctionnement . La force t contrôle les moteurs et agit comme un « embrayage », tout comme l’embrayage qui enclenche ou désengage le moteur de votre voiture. Lorsque ce principe de fonctionnement est intégré dans une simulation informatique d’un cil ou d’un flagelle, le flagelle simulé peut produire des rythmes répétitifs qui ressemblent beaucoup à ceux d’un vrai cil ou d’un flagelle.Une copie de travail de la simulation informatique Geometric Clutch peut être téléchargée à partir de la page « modèle d’embrayage » de ce site Web (ICI). bas les instructions intégrées à la version de démonstration, vous pouvez faire simuler un cilium de 10 microns de long (à condition de travailler à partir d’un PC compatible IBM).


Source de la page: https://files.oakland.edu/users/lindeman/web/cf.htm
Traduit par Mathilde Guibert

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