Constituants cellulaires
Cytosquelette : microtubules
MAP : protéines associées aux microtubules
Vue d'ensemble et classification

Les protéines associées aux microtubules (MAP) constituent un ensemble fonctionnel hétérogène qui :

• définissent l’architecture du réseau microtubulaire interphasique,
• pilotent la dynamique des extrémités (+),
• orientent la polarité cellulaire,
• jouent, en mitose, un rôle déterminant dans la formation, la stabilité et la mécanique du fuseau.

Classification générale des MAP

1. Les MAP (Microtubule-Associated Proteins) stabilisent, remodèlent ou organisent le réseau microtubulaire en modulant directement la structure et la dynamique du polymère.

• Les MAP stabilisatrices renforcent la paroi microtubulaire, soutiennent la cohésion des protofilaments et prolongent la persistance des structures longues.
• Les MAP déstabilisatrices accélèrent le renouvellement du réseau en favorisant la dépolymérisation ou en générant des points de réorganisation.
• Les MAP organisatrices contrôlent l’agencement spatial des fibres, orientent les faisceaux et contribuent à l’architecture globale du cytosquelette, notamment durant la mitose.

2. Cette classification générale permet de distinguer les stratégies complémentaires mises en œuvre par les différentes familles de MAP et sert de base à leur organisation fonctionnelle.

MAP stabilisatrices

Les MAP stabilisatrices augmentent la résistance des microtubules aux fluctuations dynamiques en consolidant la paroi polymérique et en limitant la fréquence des événements de dépolymérisation.

Elles renforcent la continuité des protofilaments et soutiennent la persistance des structures longues, notamment en interphase et dans les compartiments spécialisés.

Nom de la protéine	Classe fonctionnelle	Localisation principale	Rôle général	Mode d'action moléculaire
Tau	Stabilisatrice	Axones	Maintien cohésion et longueur axonale	Interaction multipoint avec la paroi microtubulaire
MAP2	Stabilisatrice	Dendrites	Stabilisation des microtubules neuronaux	Pontage latéral flexible entre protofilaments
MAP4	Stabilisatrice	Cellules non neuronales	Stabilisation du réseau interphasique	Liaison continue aux protofilaments
MAP1A/ MAP1B	Stabilisatrice	Axones et dendrites	Continuité et stabilité longitudinale des faisceaux microtubulaires	Association externe étendue le long des protofilaments
MAP6 (STOP)	Stabilisatrice	Neurones	Stabilisation durable des microtubules	Ancrage intraluminal imposant une contrainte interne au lattice
DCX (Doublecortine)	Stabilisatrice	Neurones en développement	Organisation et stabilité des microtubules de migration	Pontage externe structurant entre protofilaments adjacents
HURP	Stabilisation mitotique	Région proximale du fuseau	Renforcement des microtubules proches des chromosomes	Protection contre la dépolymérisation
EB1/EB3	Stabilisation dynamique de l'extrémité (+)	Extrémité (+) des microtubules	Guidage et croissance directionnelle	Reconnaissance de la coiffe de GTP-tubuline
CLASP1/ CLASP2	Stabilisation locale	Cortex cellulaire Extrémités (+)	Prévention des catastrophes corticales	Attachements réversibles aux extrémités (+)

MAP déstabilisatrices

Les MAP déstabilisatrices modulent la plasticité du réseau en facilitant la dépolymérisation ou le renouvellement local des microtubules.

Elles interviennent dans les situations où un remaniement rapide est nécessaire, comme les réorientations cellulaires ou les transitions mitotiques, en favorisant les changements d’état entre croissance et catastrophe.

Nom de la protéine	Classe fonctionnelle	Localisation principale	Rôle général	Mode d'action moléculaire
Kinésine-13 (Kif2/MCAK)	Déstabilisatrice	Extrémités (+) Zones de correction d'attachement	Induction de catastrophes locales	Courbure forcée des protofilaments Pelage terminal
Stathmine/ Op18	Déstabilisatrice	Cytoplasme	Augmentation de la catastrophe par baisse de tubuline libre	Séquestration des dimères de tubuline α/β
Katanine	Déstabilisatrice	Réseau microtubulaire Centrosome	Fragmentation des microtubules	Clivage ATP-dépendant générant des segments courts
Spastine	Déstabilisatrice	Axones Régions de remodelage	Remodelage structural local	Coupe des microtubules via un mécanisme AAA+
Fidgetin	Déstabilisatrice	Extrémités (-) Régions proximales	Réduction de la longueur Élimination des segments	Déconstruction locale par action ATPase
Efa6 (cellules spécifiques)	Déstabilisatrice	Cortex	Inhibition locale de la croissance	Blocage de la polymérisation à proximité du cortex

MAP organisatrices

1. Les MAP organisatrices déterminent la géométrie tridimensionnelle des microtubules et assurent la construction des structures complexes en :

• positionnant les faisceaux,
• orchestrant les antiparallélismes,
• définissant les pôles
• contribuant à l’architecture mitotique.

2. Leur action établit la cohérence spatiale du réseau et coordonne la mécanique du cytosquelette.

Nom de la protéine	Classe fonctionnelle	Localisation principale	Rôle général	Mode d'action moléculaire
PRC1	Organisatrice	Fuseau central	Maintien des faisceaux antiparallèles	Pontage sélectif microtubules opposés
TPX2	Organisatrice	Fuseau mitotique	Construction et orientation du fuseau	Promotion de la nucléation Protection des microtubules naissants
NuMA	Organisatrice	Pôles du fuseau	Focalisation et cohésion des pôles	Recrutement de dynéine/dynactine Capture des extrémités (-)
Augmine	Organisatrice	Fuseau mitotique	Amplification locale du réseau	Recrutement de la γ-tubuline pour une nucléation latérale
MAP7 (Ensconsin)	Organisatrice	Réseau interphasique et mitotique	Coordination microtubules/ moteurs	Plateforme de liaison facilitant l'action des kinésines
SSNA1	Organisatrice	Centrosome Extrémités distales des microtubules	Organisation et stabilité des microtubules naissants	Association préférentielle extrémités et segments courbés, favorisant alignement et persistance du polymère
CLASP1/ CLASP2	Organisatrice	Cortex cellulaire	Orientation du fuseau et maintien des contacts	Stabilisation dynamique des extrémités (+) au cortex

MAP d’extrémité (+) : +TIPs

Les protéines d’extrémité (+), +TIPS (plus-end tracking protein) coordonnent la croissance, la capture et le guidage directionnel des microtubules en lisant l’état nucléotidique et en organisant un hub dynamique à l’extrémité (+).

Elles stabilisent transitoirement la zone GTP-like, orchestrent les événements de sauvetage et couplent le microtubule à son environnement cortical ou membranaire.

Nom de la protéine	Classe fonctionnelle	Localisation principale	Rôle général	Mode d'action moléculaire
EB1/EB3	Lecteurs de coiffe GTP	Extrémité (+)	Orientation et croissance directionnelle	Assemblage sélectif géométrie GTP-like
CLIP-170	Capture corticale	Cortex Extrémité (+)	Ancrage transitoire des microtubules	Interaction CAP-Gly avec EB1 et réseaux cortico-actiniques
XMAP215 /ch-TOG	Accélérateur de polymérisation	Extrémité (+) en croissance	Augmentation du taux d'allongement	Stabilisation des protofilaments naissants
APC/ spectraplakines (MACF1)	Couplage microtubule-actine	Adhérences focales Cortex	Orientation et guidage	Plateforme de liaison MT-actine via EB1
SLAIN1/ SLAIN2	Module de régulation	Neurites Extrémités (+)	Promotion de l'allongement neuronal	Recrutement de XMAP215 via EB1
LIS1	Plateforme dynéine	Cortex Microtubules astraux	Positionnement cellulaire et migration	Stabilisation des complexes dynéine- extrémité (+)
CLASP1/ CLASP2	Sauvetage local	Cortex Faisceaux Extrémité (+)	Prévention des catastrophes	Stabilisation réversible des zones déformées du lattice

MAP d’extrémité (-) : -TIPs

Les MAP d’extrémité (-), i.e. moins-end tracking protein, stabilisent et ancrent la partie proximale du microtubule, s’opposant à la dépolymérisation et définissant l’orientation du réseau dans les organisations non radiales ou corticales.

Elles stabilisent transitoirement la zone GTP-like, orchestrent les événements de sauvetage et couplent le microtubule à son environnement cortical ou membranaire.

Nom de la protéine	Classe fonctionnelle	Localisation principale	Rôle général	Mode d'action moléculaire
CAMSAP 1/2/3	Stabilisation de l'extrémité (-)	Réseau non radial Cortex	Protection contre la dépolymérisation proximale	Liaison sélective au lattice GDP proche du (-)
Ninéine	Ancrage centrosomal	Centrosome Pôles du fuseau	Structuration radiale	Attachement des extrémités (-) au centrosome

Intégration fonctionnelle des MAP au cours du cycle cellulaire

Les contraintes mécaniques du cycle cellulaire imposent une redistribution ordonnée des familles de MAP.

Chaque phase repose sur une combinaison spécifique de stabilisation, de déstabilisation et d’organisation du réseau microtubulaire.

• En interphase, les MAP stabilisatrices maintiennent un réseau radial persistant.
• En prophase, la réorganisation des MAP accompagne la transition vers un réseau mitotique.
• En métaphase, l’association de faisceaux antiparallèles et d’une dynamique contrôlée des extrémités soutient l’architecture du fuseau mitotique.
• En anaphase et cytokinèse, les MAP organisatrices du fuseau central prennent le relais pour assurer la séparation et la division finale.

Modèles de la fission des microtubules