RE

Généralités sur le RE

• Le réticulum endoplasmique (RE) est constitué d'une seule cavité.
• En microscopie électronique à transmission (MET), il peut sembler qu'il y ait plusieurs cavités en raison de l'incidence de coupe.
• Le RE présente de nombreux replis membranaires qui forment soit des lamelles, soit des tubules, visibles en microscopie électronique (ME).
  • Les tubules jouent un rôle dans le métabolisme lipidique.
  • Les lamelles jouent un rôle dans la synthèse des protéines.

RE en continuité avec l'enveloppe nucléaire

• Le RE est une expansion de la membrane externe de l'enveloppe nucléaire.
  • Il y a présence de ribosomes sur la membrane nucléaire externe et la membrane du RE.
  • Il existe une continuité entre l'espace périnucléaire de l'enveloppe et la lumière du RE.

Organite spécifique des eucaryotes

• La membrane du RE représente au moins 50% de la masse totale des membranes d'une cellule animale typique.

Fonctions du RE

• Synthèse de protéines :
  • Protéines membranaires ou transmembranaires : Le RE possède un système d'insertion des protéines dans la membrane.
  • Protéines sécrétées : Utilisation d'un dispositif similaire à celui des protéines transmembranaires pour traverser la membrane et se retrouver dans la lumière du RE.
• Métabolisme des lipides :
  • Synthèse des phospholipides membranaires.
  • Synthèse des stéroïdes comme le cholestérol et ses dérivés.
• Détoxification de la cellule :
  • Élimination des molécules toxiques pour la cellule par le réticulum endoplasmique lisse(REL).
  • Certains médicaments (xénobiotiques) ont une composante bénéfique et une composante toxique.
  • Le système métabolique du RE est utilisé pour détruire la composante toxique.
• Stockage et régulation de la libération du Ca2+ dans le cytoplasme :
  • Le calcium n'est pas libre dans le cytoplasme.
  • Il est stocké dans le RE et dans les mitochondries.
  • Il est libéré par l'intermédiaire de pompes à calcium et de canaux ioniques si nécessaire.
  • Rôle dans la signalisation et la contraction musculaire.

Types de RE

• Il existe deux formes de RE :
  • Elles sont en continuité/en contact, et toujours présentes dans la cellule.
• REL (RE lisse) :
  • Réseaux de tubules anastomosés.
  • Absence de ribosomes à sa surface.
  • Impliqué dans le métabolisme des lipides et la détoxification.
• REG (RE granuleux/RE rugueux) :
  • Réseaux de saccules ou lamelles plus ou moins aplaties.
  • Toujours recouverts de ribosomes, d'où leur aspect rugueux.
  • Impliqué dans la synthèse protéique.

RE : proportion variable selon le type cellulaire

• REG abondant dans les cellules spécialisées dans la synthèse des protéines.
• REL abondant dans les cellules spécialisées dans le métabolisme lipidique.
• Cellule hépatique (hépatocytes) :
  • Métabolisme lipidique modéré et métabolisme protéique.
  • Possède 1/3 REL et 2/3 REG.
• Plasmocyte :
  • Cellule chargée de la synthèse des anticorps.
  • Le RE occupe tout le volume de la cellule avec des lamelles dilatées car il renferme beaucoup d'anticorps.
  • Maturation progressive des anticorps dans le RE puis le Golgi.

Réticulum endoplasmique : place dans cellule

• Est à l'origine d'à peu près toutes les membranes de la cellule eucaryote.
• L'asymétrie membranaire est conservée en passant par l'Appareil de Golgi et jusqu'à la membrane plasmique.
  • La mi-couche externe du RE se retrouvera au niveau face cytosolique de la membrane plasmique.
  • La mi-couche interne du RE se retrouvera au niveau face externe de la membrane plasmique.
• Le renouvellement de la membrane s'opère par trafic vésiculaire :
  • Bourgeonnement de vésicules depuis le RE vers l'appareil de Golgi.
  • Trafic vésiculaire au sein de l'appareil de Golgi.
  • Exportation des vésicules vers la membrane plasmique et d'autres compartiments cellulaires (lysosomes, etc.).
  • Implique une étroite interconnexion entre RE et Golgi.
• Dans les années 1960, la microscopie électronique à transmission (MET) a permis d'observer :
  • La structure précise du RE.
  • La liaison du RE et du Golgi.
• Albert Claude, Christian De Duve et George E. Palade ont reçu le prix Nobel en 1974 pour :
  • la description de la structure et du fonctionnement de l'organite.
  • Georges Palade a mis en évidence des fonctions du RE notamment la synthèse et la sécrétion des protéines.

Caractéristiques générales de la membrane du RE

• Varie avec le type cellulaire.
• Suit le modèle de Singer et Nicholson de la mosaïque fluide : 2 couches de lipides membranaires.
• Plus fine que la membrane plasmique: 6nm.
• Plus fluide que la membrane plasmique :
  • Peu de cholestérol.
  • Beaucoup de phospholipides insaturés.
• Asymétrie de la membrane du RE : Glycosylation des protéines sur la face luminale du RE (mi-couche interne).
• Orientation de nombreuses enzymes selon leurs fonctions enzymatiques :
  • Site catalytique vers la face luminale ou vers la face cytosolique selon la localisation du substrat.
  • Les enzymes de la détoxification du cytoplasme de la cellule comme le CytP450 se situent sur la face cytosolique.
  • Les enzymes de la glycosylation se situent sur la face luminale.
• 70% en masse de protéines :
  • Enzymes impliquées dans la glycosylation des protéines : Oligosaccharyl-transférase
  • Protéines chaperons du RE
  • Enzymes impliquées dans synthèse des phospholipides, synthèse des stéroïdes et le mécanisme de détoxification: CytP450 (spécifique du RE)
• 30% en masse de lipides:
  • Phospholipides à chaînes plutôt insaturées.
  • Faible taux de cholestérol.
  • Absence de sphingomyéline et de glycolipides.

REG : adressage des protéines

• Les protéines sont complètement synthétisées par des ribosomes libres avant d'être adressées à leur destination (adressages post-traductionnel).
  • Noyau : ribosomes, facteurs de transcription.
  • Mitochondrie
  • Peroxysome
• Les protéines sont adressées au RE au cours de leur synthèse (adressage co-traductionnel).

REG: adressage des protéines signaux d'adressage

• Il en existe un voire plusieurs pour chaque organite: mitochondrie, peroxysome etc.
• Les protéines devant être adressées au RE possèdent un peptide signal (PS).
  • Dénomination spécifique de l'adressage au RE.
  • Domaine particulier de la protéine constitué de 15 à 30 AA majoritairement hydrophobes formant une hélice alpha.

Mise en évidence du peptide signal par l'expérience de Blöbel

• Expériences menées sur des broyats de plasmocytes produisant des immunoglobulines (Ig).
• Etude de la traduction d'une chaine légère d'Ig dans un tube à essais in vitro à 37°C dans deux conditions différentes :
  • En présence de fraction microsomale de REG
  • En absence de fraction microsomale de REG
• Analyse des produits synthétisés par électrophorèse : séparation des protéines en fonction de leur taille :
  • Taille de la protéine supérieure en cas d'absence du microsome de REG: présence d'un peptide supplémentaire.
  • Peptide signal clivé après l'adressage au RE.

REG transfert co-traductionnel

• Reconnaissance du peptide signal par un domaine hydrophobe de la SRP.
• Changement de conformation de la SRP suite à la liaison peptide signal /SRP :
  • Un domaine de la SRP mime un ARNt allant se fixer sur le site du ribosome ce qui bloque la traduction.
• Rapprochement du complexe SRP/ribosome vers la membrane du RE où se situe le récepteur à la SRP.
• Complexe très conservé au cours de l'évolution : présent dans les 3 domaines du vivant.
• Liaison entre la SRP et son récepteur ancrage du complexe ribosome/SRP sur la membrane du RE.
• Détachement et recyclage de la SRP.
• Interaction du ribosome avec le translocon = canal de translocation :
  • Fixation/interaction du peptide signal dans la membrane du RE au niveau du translocon.
  • Reprise de la synthèse de la protéine à travers le translocon.
• Départ du ribosome.
• Clivage protéolytique du peptide signal par la signal peptidase.
• Désorganisation du translocon.
• Libération de la protéine dans la cavité du RE.
• Dégradation du peptide signal par la Peptidase du Peptide Signal (SPP).

REG: transfert co-traductionnel destinée d'une protéine transmembranaire singlepass

• La protéine transmembranaire possède dans sa séquence d'acide aminé :
  • Un peptide d'Initiation de transfert (PIT): = peptide signal clivé par le signal peptidase
  • Un peptide de Terminaison de Transfert (PTT): non clivé par le signal peptidase, fait partie intégrante de la protéine transmembranaire (domaine transmembranaire). PIT et PTT sont constitués de 15 à 30 acides aminés hydrophobes organisés en hélices a.
• Mécanisme :
  • Synthèse de la protéine vers la lumière du RE dans le translocon jusqu'à la rencontre du peptide de terminaison de transfert
  • Arrêt du transfert car la PTT à une affinité importante pour le transolocon : le peptide terminaison devient la portion transmembranaire de la protéine
  • Clivage du peptide signal par la signal peptidase.
  • Décrochage du ribosome.
  • Fin la synthèse de la protéine dans le cytoplasme

Cas du peptide signal interne à la séquence protéique

• Certaines protéines transmembranaires ont un peptide signal qui joue le rôle de PIT et de PTT, ce peptide :
  • Ne sera pas clivé. Pas d'action de signal peptidase
  • Fait partie intégrante de la protéine.
• Permet de jouer sur la topologie de la protéine :
  • Domaine N-term dans le cytosol et domaine C-term dans la lumière du RE et vice versa.
  • C'est la séquence signal qui détermine l'orientation de la protéine: le peptide signal peut s'insérer dans un sens ou dans un autre en fonction de la charge des acides aminés présents en bordure du domaine transmembranaire.

REG: transfert co-traductionnel cas des protéines transmembranaires multipass

• Protéine contenant plusieurs domaines transmembranaires reliés entre eux par des boucles :
  • Les domaines transmembranaires contiennent une majorité d'acides aminés hydrophobes organisés en hélice a.
  • Succession de peptide d'initiation (PIT) et de terminaison de transfert (PTT) dans la séquence de la protéine.
• Adressage de la protéine au RE grâce à un peptide d'initiation de transfert.
• Fixation du ribosome sur le translocon et synthèse de la protéine vers la lumière du RE.
• Synthèse d'une séquence de terminaison de transfert qui est immobilisée au niveau du translocon
• Décrochage du ribosome et poursuite de la synthèse de la protéine dans le cytosol.
• Synthèse d'un nouveau peptide d'initiation de transfert permettant de reprendre les étapes précédentes.
• Des logiciels (bio-informatique) permettent d'identifier les parties hydrophobes et hydrophiles afin de prédire si la protéine est transmembranaire à partir du profil d'hydrophobicité.

REG : transfert co-traductionnel détournement des fonctions du RE par des virus

• Synthèse initiale d'une seule protéine de 3000 acides aminés: protéine précurseur qui sera finalement découpée en une dizaine de protéines :
  • Protéines structurales: protéines qui fabriquent l'enveloppe du virus,
  • Protéines non structurales : protéines qui servent à la réplication et à la traduction de l'ARN virale
• Découpage grâce à des protéases virales mais également par des peptidases de la cellule, signal peptidase et SPP :
  • Coupure de cette grande protéine se fait donc au voisinage du RE.
• Bourgeonnement de nouvelles particules virales au travers de la membrane du RE
• Transit vers l'appareil de Golgi puis l'extérieur par trafic vésiculaire.

REG : contrôle qualité des protéines

• Glycosylation
  • N-glycosylation.
  • Favorise le repliement des protéines
  • Permet la solubilisation des protéines et évite donc leur agrégation.
• Repliement correct des protéines :
  • Rôle des protéines chaperons résidentes du RE.
  • Passage d'une conformation inactive linéaire à une conformation active repliée.

REG Contrôle de qualité N-Glycosylation

• 50% des protéines cellulaires sont glycosylées.
• N glycosylation :
  • Débute dans le RE et se termine dans le Golgi
  • Transfert de la chaine sucrée sur l'azote (N) de l'asparagine (Asn). -O-glycosylation:
  • Dans le cytoplasme et dans le Golgi.
  • Transfert sweet chain on oxygen serine or threonine.
• Fraction the core= 14 sugars :
  • 2-N-acetylglucosamines,
  • 9 manoses,
  • 3 glucoses.
• Coupling of the core fraction to a particular lipid, dolichol.
• Recognition of patternso by oligosaccharyl transferase :
• Transfer of the core fraction on the nitrogen atom in the luminal portion of the asparagine side chain.

REG: contrôle de qualité des protéines : repliement des protéines et protéines chaperons

• Amputation de deux glucoses sur le bloc oligosaccharidique :
  • Retrait de 2 résidus glucose du bloc oligosaccharidique par une glucosidase :
  • Motif de g-glycosylation modifié constitue le signal pour les protéines chaperonnes.
• Acquisition de la structure 3D :
  • Reconnaissance par la protéine chaperonne de molécule de Glucose restante sur le motif de g-glycosylation : permet le repliement de la protéine :
    • Libération de la protéine repliée et perte du dernier Glucose par le biais de la glucosidase.
    • S'il repliement est correct: exportation de la protéine vers l'appareil de glgi.
    • S'il repliement incorrect : la protéine repart dans un cycle de repliement par rajout d'une Glucose par glucosyltransférase
• Protéines chaperonnes du RE
  • 2 principales protéines chaperons du RE = calréticuline et calnexine:
    • Proteínes résidentes à dependentes de calcium dans le RE ;
    • La calnexine est transmembranaire;
    • La calréticuline est soluble dans la cavité du RE.
  • Autres Proteínes chaperons qui interagissent à les 2 premières en fonction des types de repliement :

REG repliement des proteines mauvais repliement réponse upr

• UPR = stress du réticulum endoplasmique:
  • Réponse induite lorsque de nombreuses protéines sont mal repliées et forment des agrégats toxiques au sein RE.
  • Réponse très conservée aucours de l'évolution:
  • Présence d'une réponse plus primitive chez la levure.
  • La Responseupr est dans plupart des cas physiologique mais elle peut être pathologique dans plusieurs situations:
    • Infection par un virus: un virus peut Lors détournement des mémoires du repliement d'induire un mauvais RE.
    • Maladie Génétique: mauvais Repliement lié à une mutation incompatible avec L'acquistion de la structure 3D.
• réponse multifactorielle:
  • Inhibition traduction sur le:
    - Diminution de l'apport de nouvelles protéines vers le repliement augmente.
• Augmentation spécifique de la synthèse augmente:
  • descapaciltéstés des.
• Induction de Voie er ad:
  • Augmentation dégradation protésome.

REG Réponse saturable repliement des desproteines

• Dans les cas les plus graves lorsqu'elle ne parvienne à gérer l'éliminations des protides elle induit l'apoptosse de la cellule par: - inhibition de la synthèse
• Tunicamycine:
  • Inhibition de la g glycosylation.
  • Brefeldine A blocage transport vésiculaire entraînant une Lare. accumulation déstropéines

REGsignalisation upr et calcium

• Stockage de calcium dans le re:
  • Concentration de calcium dans le 2.5mm
  • Le transporte change transport entretient le change du ré au sens d'entre à lumière
    • calcium la la lumière
  • Calcium important.
  • Lorsque débordée à la cytoplasme Déclenchement mitochondries membranes
• Rôles des Processus constituants les production L'énergie Déclanchement des phospholipidies

Contrôle de Calibre desmauvais repliemente voie

:reg Trad Detection parprotéines :

• les long temps L'action protéinesses
• retrait résidusglycosylation
  • Transfert vers canaux la le cytoplasmen
  • une fois cyto l'intervention de la o poly ubiquitination dans des protéases