Différence principale - Cilia vs Flagella

Les cils et les flagelles sont des structures externes dans les cellules, qui contribuent principalement à la locomotion des cellules. Les cils sont des structures courtes ressemblant à des cheveux, présentes en grand nombre à la surface de certaines cellules. Les flagelles sont de longues structures filiformes, présentes en moindre nombre à une seule extrémité de la cellule. Les cils battent à un rythme coordonné tandis que les flagelles battent indépendamment les uns des autres. Les cils ne se trouvent que dans les cellules eucaryotes. Les flagelles se trouvent à la fois dans les cellules procaryotes et eucaryotes. Les organismes contenant à la fois des cils mobiles et des flagelles peuvent être regroupés en undulipodes. Les différence principale entre les cils et les flagelles est que les cils empêchent l'accumulation de poussière à l'intérieur des tubes respiratoires, créant une fine couche de mucus le long des tubes, tandis que les flagelles sont principalement utilisés par les spermatozoïdes pour se propulser à travers l'organe reproducteur féminin.

Cet article explique,

1. Que sont les Cilia - Structure, types, fonctions, caractéristiques 2. Que sont les flagelles - Structure, types, fonctions, caractéristiques 3. Quelle est la différence entre les cils et les flagelles

Qu'est-ce que Cilia

Les cils sont des structures minces ressemblant à des cheveux ou des organites qui s'étendent de la surface de la plupart des cellules eucaryotes. Deux types de cils se trouvent dans les cellules eucaryotes: les cils primaires/non mobiles et les cils mobiles.

Cils primaires

Les cils primaires se trouvent dans chaque cellule animale; un seul cil primaire se trouve dans toutes les cellules de mammifères. On les trouve principalement dans les organes sensoriels humains comme les yeux et le nez. La cellule photoréceptrice à tige de segment externe, que l'on trouve dans l'œil humain, se connecte à son corps cellulaire via un cil spécialisé. Le bouton dendritique du neurone olfactif contient également une dizaine de cils primaires. Ainsi, les cils primaires sont considérés comme des antennes cellulaires sensorielles qui coordonnent de nombreuses voies de signalisation dans les cellules. Ces voies de signalisation peuvent parfois être couplées à la division et à la différenciation cellulaires. Le dysfonctionnement des cils primaires entraîne des maladies telles que les ciliopathies génétiques, la maladie polykystique des reins et les cardiopathies congénitales.

Cils mobiles

Les cils mobiles se trouvent en grand nombre à la surface des cellules, battant en ondes coordonnées. Les cils mobiles de la muqueuse de la trachée balaient le mucus, qui contient de la saleté hors des poumons. Le battement des cils dans les trompes de Fallope chez les femelles permet le mouvement de l'ovule vers l'utérus à partir de l'ovaire. Les canaux sodiques épithéliaux se trouvent le long du cil, régulant le niveau de liquide, baignant les cils. La motilité des cils dépend du niveau de liquide qui les entoure. Les cils sur l'épithélium respiratoire des poumons sont illustrés à la figure 1.

Figure 1: Cils sur l'épithélium respiratoire

Structure des cils

Les cils se forment au cours de la ciliogenèse. Un cytosquelette à base de microtubules, appelé axonème, se trouve à l'intérieur des cils. Dans les cils primaires, cet axonème contient neuf doublets externes de microtubules (9+0 axonème), qui s'assemblent en un anneau. Dans le cil mobile, en plus de l'anneau de neuf doublets de microtubules externes, deux singulets de microtubules centraux (9+2 axonèmes) sont présents au milieu du cil.

Dynéine est la protéine qui forme des ponts, rejoignant les doublets de microtubules voisins. La dynéine est activée par l'ATP pour créer un mouvement de flexion en glissant sur les doublets de microtubules adjacents. Le cytosquelette axonémal fournit des sites de liaison pour les protéines motrices moléculaires comme la kinésine II. La kinésine II contribue à transporter les protéines de haut en bas dans le microtubule.

Le cil, à sa base, est attaché au corps basal, qui est le centre d'organisation des microtubules. Le corps basal contient des protéines telles que CEP164, CEP170 et ODF2, qui régulent la stabilité et la formation du cil. La zone de transition entre l'axonème et le corps basal sert de station d'accueil pour les protéines motrices et le transport intraflagellaire. La radicelle ciliaire est une structure du cytosquelette d'environ 100 nm de diamètre, provenant du corps basal et s'étendant vers le noyau cellulaire. La structure d'un cil mobile est illustrée à la figure 2.

Figure 2: Structure du cil

Fonction des cils

Un cil fonctionne comme une nanomachine composée d'environ 600 protéines dans son complexe moléculaire, fonctionnant indépendamment. Dans les cellules épithéliales, les cils primaires servent d'antennes cellulaires, qui fournissent la chimiosensation, la mécanosensation et la thermosensation de l'environnement extracellulaire. Ils médient les voies de signalisation cellulaire. Les cils mobiles jouent également un rôle de sécrétion en aval de l'écoulement du fluide. La plupart des cellules épithéliales sont ciliées. Les cils empêchent l'accumulation de poussière à l'intérieur des tubes respiratoires, la trachée en créant une fine couche de mucus le long de la trachée. Les cils des cellules de Fallope permettent le passage de l'ovule le long de la trompe de Fallope.

Qu'est-ce que Flagella

Les flagelles sont des organites ressemblant à des cils, qui dépassent d'un côté de certaines cellules procaryotes ou eucaryotes. Le rôle majeur des flagelles dans la cellule est la locomotion cellulaire. Les flagelles servent également d'organites sensoriels pour les produits chimiques et la température de l'environnement extérieur. Les flagelles procaryotes et eucaryotes diffèrent par leur composition. Chlamydomonas, contenant des flagelles sur le côté de la cellule sont illustrés à la figure 3.

Figure 3: Chlamydomonas avec leurs flagelles

Structure des flagelles

Trois types de flagelles sont identifiés: bactériens, archéens et eucaryotes. Les flagelles des bactéries sont des filaments hélicoïdaux, contenant des moteurs rotatifs qui tournent dans le sens horaire ou antihoraire. Différents arrangements des flagelles procaryotes peuvent être identifiés. Les bactéries monotriches de type Vibrio cholera contiennent un seul flagelle. Plusieurs flagelles situés au même endroit peuvent être trouvés chez les bactéries lophotriches. Les bases de ces flagelles sont entourées d'une région membranaire cellulaire spécialisée appelée organite polaire. Les bactéries constituées de deux flagelles dans chacun des deux côtés opposés sont appelées bactéries amphitriches. Certains spirochètes sont constitués de flagelles spécialisés provenant de pôles opposés, qui contribuent sous forme de filament axial. Les bactéries péritriches comme E Coli contiennent des flagelles projetés de chaque direction. La disposition des flagelles bactériens est illustrée à la figure 4.

Figure 4: Arrangements de flagelles chez les bactéries

Le flagelle bactérien est constitué d'un moteur rotatif appelé moteur, qui est composé de protéines. Il est alimenté par la force motrice protonique, générée par le H⁺ gradient de concentration d'ions à travers la membrane cellulaire. Le rotor fonctionne à environ 6 000 à 17 000 tr/min. Flagella fonctionne à environ 200 à 1 000 tr/min. La rotation des flagelles peut atteindre 60 longueurs de cellules par seconde.

En revanche, les flagelles archéens sont considérés comme non homologues. Les flagelles eucaryotes sont structurellement similaires aux cils eucaryotes mais diffèrent en fonction de la fonction. Les cellules eucaryotes comme les animaux, les plantes et les protistes contiennent des flagelles dans leurs cellules.

Fonctions des flagelles

Les flagelles bactériens et archéens sont impliqués dans la locomotion des cellules, déplaçant la cellule vers un emplacement différent pour des besoins tels que l'alimentation, la reproduction et la circulation. Les spermatozoïdes de mammifères utilisent notamment des flagelles pour se propulser à travers l'organe reproducteur féminin jusqu'à ce qu'ils rencontrent l'ovule.

Les bras interne et externe de la dynéine, reliant les neuf doublets de microtubules, utilisent l'énergie de l'ATP hydrolysé afin de générer un mouvement de type hélice dans le flagelle. La présence de nexine dans le flagelle donne un mouvement planaire ondulatoire. La différence entre le schéma de battement du flagelle et du cil est illustrée à la figure 5.

Figure 5: Différence entre le mouvement du flagelle et du cil

Différence entre les cils et les flagelles

Nombre par cellule

Cils: Une seule cellule contient un grand nombre de cils.

Flagelles: Une seule cellule contient moins de flagelles.

Forme

Cils: Les cils sont des structures courtes ressemblant à des cheveux.

Flagelles: Les flagelles sont de longues structures en forme de fouet.

Longueur

Cils: Les cils mesurent environ 5 à 10 µm de long.

Flagelles: Les flagelles mesurent environ 150 µm de long.

Structure

Cils: Les cils primaires sont constitués d'une structure d'axonème 9 + 0 et les cils mobiles sont constitués d'une structure d'axonème 9 + 2. Les deux types de cils manquent de nexine.

Flagelles: Les flagelles sont constitués d'une structure d'axonèmes 9 + 2 et la nexine se trouve entre les doublets de microtubules, générant un mouvement de rotation dans le flagelle.

Présence

Cils: Les cils ne se trouvent que dans les cellules eucaryotes.

Flagelles: Les flagelles se trouvent à la fois dans les cellules procaryotes et eucaryotes.

Occurrence

Cils: Les cils sont présents dans toute la cellule.

Flagelles: Les flagelles se produisent à une extrémité d'une cellule.

Coordination

Cils: Cilia battait en coordination.

Flagelles: Les flagelles battent indépendamment.

Mouvement

Cils: Les cils présentent un mouvement de balayage ou une course pendulaire.

Flagelles: Les flagelles montrent un mouvement ondulatoire.

Mécanisme de fonction

Cils: Les cils utilisent de la kinésine, qui contient une activité ATPase, produisant de l'énergie pour effectuer le mouvement.

Flagelles: Les flagelles sont alimentés par la force protonique de la membrane plasmique.

Rôle

Cils: Les cils empêchent l'accumulation de poussière dans les tubes respiratoires en créant une fine couche de mucus dans le tube.

Flagelles: Les flagelles sont principalement utilisés par les spermatozoïdes pour se déplacer et se propulser.

Fonction

Cils: Les cils participent à des processus tels que la locomotion, l'alimentation et la circulation.

Flagelles: Les flagelles sont impliqués dans la locomotion.

Exemples

Cils: Les cils se trouvent dans la muqueuse des tubes du corps comme les voies respiratoires et les organes reproducteurs chez les mammifères.

Flagelles: La plupart des bactéries, archées et eucaryotes sont constitués de flagelles. Euglena est considérée comme un eucaryote flagellé. Chez les mammifères, les spermatozoïdes sont spécialement constitués de flagelles.

Conclusion

Les cils et les flagelles sont des organites structurellement identiques; la principale différence entre les cils et les flagelles réside dans leur fonction et non dans leur structure. Les cils sont des structures courtes ressemblant à des cheveux, que l'on trouve en haute densité à la surface des cellules de mammifères. Les cils présentent un mouvement de va-et-vient tandis que les flagelles présentent un mouvement semblable à une hélice. Par conséquent, les cils sont principalement impliqués dans l'alimentation, la reproduction et la circulation chez les eucaryotes et les flagelles sont principalement impliqués dans la locomotion. Les cils protègent les voies respiratoires de l'accumulation de poussière. Les cils dans les trompes de Fallope des mammifères déplacent l'ovule de l'ovaire à l'utérus. D'autre part, les flagelles sont impliqués dans la propulsion du sperme vers l'ovule à travers l'organe reproducteur féminin.

Référence:1. "Cilium." Wikipédia. Fondation Wikimedia, 14 mars 2017. Web. 19 mars 2017. 2. "Flagellum". Wikipédia. Fondation Wikimedia, 16 mars 2017. Web. 19 mars 2017.

Courtoisie d'image: 1. "Épithélium bronchiolaire 3 - SEM" Par Charles Daghlian - (Domaine public) via Commons Wikimedia2. «Diagramme du cil eucaryote fr» Par LadyofHats - Travail personnel (domaine public) via Commons Wikimedia3. "Chlamydomonas (10000x)" (domaine public) via Commons Wikimedia4. "Flagella" par Adenosine - Travail personnel (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia5. "Flagellum-beating" de Flagellum-beat.png: Kohidai, L. travail dérivé: Urutseg (discussion) - Flagellum-beat.png (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia