M6 - Biologie cellulaire, Fiche de cours PDF

2024-2025 M6 - Biologie cellulaire Fiche de cours Le réticulum endoplasmique  Notion tombée 1 fois au concours  Notion tombée 2 fois au concours  Notion tombée 3 fois ou plus au concours Médical Tours – 47 Rue...

2024-2025 M6 - Biologie cellulaire Fiche de cours Le réticulum endoplasmique  Notion tombée 1 fois au concours  Notion tombée 2 fois au concours  Notion tombée 3 fois ou plus au concours Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 1  2024-2025 GENERALITES SUR LE RE ▪ Constitué d’une seule cavité. o Impression d’avoir plusieurs cavités en MET du fait de l’incidence de coupe. Compartiment unique ▪ Présente de nombreux replis membranaires sous forme de lamelles ou de tubules visible en ME : o Les tubules jouent un rôle dans le métabolisme lipidique. o Les lamelles jouent un rôle dans la synthèse des protéines. ▪ RE = expansion de la membrane externe de l’enveloppe nucléaire : o Présence de ribosomes sur la membrane nucléaire externe et la membrane du RE. o Continuité entre l’espace périnucléaire de l’enveloppe et la lumière du RE. RE en continuité avec l’enveloppe nucléaire Organite spécifique ▪ La membrane du RE représente au moins 50% de la masse totale des des eucaryotes membranes d’une cellule animale typique. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 2  2024-2025 FONCTIONS DU RE ▪ Protéines membranaires ou transmembranaires : o Le RE possède un système d’insertion des protéines dans la membrane. Synthèse protéique ▪ Protéines sécrétées : o Utilisation d’un dispositif similaire à celui des protéines transmembranaires pour traverser la membrane et se retrouver dans la lumière du RE ▪ Synthèse des phospholipides membranaires Métabolisme des lipides ▪ Synthèse des stéroïdes comme le cholestérol et ses dérivés ▪ Elimination des molécules toxiques pour la cellule par le réticulum endoplasmique lisse (REL) : Détoxification de la cellule o Certains médicaments = xénobiotiques ont une composante bénéfique et une composante toxique, et utilisent le système métabolique du RE pour détruire la composante toxique. ▪ Le calcium n’est pas libre dans le cytoplasme : Stockage et régulation o il est stocké dans le RE et dans les mitochondries, de la libération du Ca2+ o il est libéré par l’intermédiaire de pompe à calcium et de canaux dans le cytoplasme ioniques si nécessaire : - Signalisation, contraction musculaire... Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 3  2024-2025 RE EN MICROCOPIE CONFOCALE À FLUORESCENCE ADN en ▪ Utilisation d’un agent intercalant de l’ADN, le DAPI. bleu ▪ Immunomarquage : utilisation d’un anticorps anti-actine révélé grâce à un anticorps Actine en secondaire couplé à un fluorochrome telle que la rhodamine. rouge ▪ L’actine s’organise ici en faisceaux visibles au microscope optique. ▪ Immunomarquage : utilisation d’un anticorps anti-calréticuline révélé grâce à un anticorps secondaire couplé à un fluorochrome telle que la fluorescéine. RE en vert o La calréticuline est une protéine résidente spécifique du RE. ▪ Le RE prend naissance à la surface de l’enveloppe nucléaire et s’étend dans une bonne partie du cytoplasme de la cellule. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 4  2024-2025 2 TYPES DE RE ▪ Les 2 formes sont : o en continuité/en contact ; o toujours présentes dans la cellule. ▪ Réseaux de tubules anastomosés. REL = RE lisse ▪ Sans ribosomes à sa surface. ▪ Chargé du métabolisme des lipides et de la détoxification du RE. ▪ Réseaux de saccules ou lamelles plus ou moins aplaties. REG = RE granuleux = RE granulaire Compartiment ▪ Toujours recouverts de ribosomes d’où l’aspect rugueux. = RE rugueux unique ▪ Chargé de la synthèse protéique. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 5  2024-2025 RE : PROPORTION VARIABLE SELON LE TYPE CELLULAIRE REG abondant ▪ Dans une cellule spécialisée dans la synthèse des protéines REL abondant ▪ Dans une cellule spécialisée dans le métabolisme lipidique ▪ Peu de métabolisme lipidique et métabolisme protéique intense donc cette cellule possède 1/3 REL et 2/3 REG. REL Exemple de la cellule hépatique = hépatocyte REG ▪ Cellule chargée de la synthèse des anticorps = protéines sécrétées. ▪ RE occupe tout le volume de la cellule avec des lamelles dilatées car renfermant beaucoup d’anticorps : maturation progressive des anticorps au niveau du RE puis du Golgi. Exemple du plasmocyte Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 6  2024-2025 RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE : PLACE DANS LA CELLULE ▪ Est à l’origine de pratiquement toutes les membranes de la cellule eucaryote. ▪ Asymétrie membranaire conservée depuis le RE, en passant par l’Appareil de Golgi et jusqu’à la membrane plasmique : o Mi-couche externe du RE se retrouvera au niveau de la face cytosolique de la membrane plasmique. Membrane du RE o Mi-couche interne du RE se retrouvera au niveau de la face externe de la permet le membrane plasmique. renouvellement des membranes ▪ Renouvellement de la membrane se fait par trafic vésiculaire : o Bourgeonnement de vésicules depuis le RE vers l’appareil de Golgi ; o Trafic vésiculaire au sein de l’appareil de Golgi ; o Exportation des vésicules vers la membrane plasmique et d’autres compartiments cellulaires (lysosomes…) ▪ => Etroite interconnexion entre RE et Golgi. ▪ Dans les années 1960 grâce à l’apport de la MET qui permet d’observer les structures internes de la cellule : o Structure précise du RE ; Découverte de la structure et du o Liaison du RE et du Golgi. fonctionnement du RE ▪ 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 d’un organite différent : o Georges Palade a mis en évidence des fonctions du RE notamment la synthèse et la sécrétion des protéines. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 7  2024-2025 CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA MEMBRANE DU RE ▪ Varie avec le type cellulaire. ▪ Obéit au modèle de Singer et Nicholson de la mosaïque fluide : 2 couches de lipides membranaires. Membrane du RE ▪ Plus fine que la membrane plasmique : 6 nm. ▪ Plus fluide que la membrane plasmique : peu de cholestérol et beaucoup de phospholipides insaturés. ▪ Glycosylation des protéines sur la face luminale du RE= mi-couche interne. Asymétrie de ▪ Orientation de nombreuses enzymes selon leurs fonctions enzymatiques : site catalytique la membrane vers la face luminale ou vers la face cytosolique selon la localisation du substrat : du RE o Les enzymes de la détoxification du cytoplasme de la cellule comme le CytP450 se situent sur la face cytosolique. o Les enzymes de la glycosylation se situent sur la face luminale. ▪ Enzymes impliquées dans la glycosylation des protéines : Oligosaccharyl-transférase ▪ Protéines chaperons du RE 70% en masse ▪ Enzymes impliqués dans : de protéines o Synthèse des phospholipides o Synthèse des stéroïdes o Mécanisme de détoxification : CytP450, spécifique du RE ▪ Phospholipides à chaînes plutôt insaturées 30% en masse ▪ Faible taux de cholestérol de lipides ▪ Absence de sphingomyéline et de glycolipides. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 8  2024-2025 REG ADRESSAGE DES PROTEINES ▪ Les protéines sont complètement synthétisées, par des ribosomes libres, avant d’être adressées à leur destination : Adressages post- o Noyau : ribosomes, facteurs de traductionnel transcription, o mitochondrie, o peroxysome, … Adressage co- ▪ Les protéines sont adressées au RE au cours de leur traductionnel synthèse. REG : ADRESSAGE DES PROTEINES SIGNAUX D’ADRESSAGE ▪ Ils en existent un voire plusieurs pour chaque organite : mitochondrie, peroxysome... Signaux ▪ Les protéines devant être adressées au RE possèdent un peptide signal (PS) : d’adressage o « Peptide signal » = dénomination spécifique de l’adressage au RE. nombreux o Domaine particulier de la protéine constitué de 15 à 30 AA majoritairement hydrophobes formant une hélice alpha. ▪ 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 Mise en différentes : évidence du o En présence de fraction microsomale de REG peptide signal o En absence de fraction microsomale de REG par l’expérience de Blöbel ▪ Analyse des produits synthétisés par électrophorèse : séparation des protéines en fonction de leur taille : o 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. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 9  2024-2025 REG TRANSFERT CO-TRADUCTIONNEL ▪ Reconnaissance du peptide signal par un domaine hydrophobe de la SRP. Reconnaissance du peptide ▪ Changement de conformation de la SRP suite à la liaison peptide signal /SRP : un signal par un complexe domaine de la SRP mime un ARNt allant se fixer sur le site du ribosome ce qui bloque la ribonucléoprotéique : la SRP traduction (particule de reconnaissance du signal) ▪ 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 : o Fixation/interaction du peptide signal dans la membrane du RE au niveau du translocon o Reprise de la synthèse de la protéine à travers le translocon Reprise de la traduction ▪ 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). Destinée d’une protéine sécrétée Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 10  2024-2025 REG : TRANSFERT CO-TRADUCTIONNEL DESTINEE D’UNE PROTÉINE TRANSMEMBRANAIRE SINGLEPASS ▪ La protéine transmembranaire possède dans sa séquence d’acide aminé : o Un peptide d’Initiation de transfert (PIT) : ▪ = peptide signal clivé par le signal peptidase o Un peptide de Terminaison de Transfert (PTT) ▪ non clivé par le signal peptidase, ▪ fait partie intégrante de la protéine transmembranaire (domaine transmembranaire) o PIT et PTT sont constitués de 15 à 30 acides aminés hydrophobes organisés en hélices α. ▪ Mécanisme : o Synthèse de la protéine vers la lumière du RE dans le translocon jusqu’à la rencontre du peptide de terminaison de transfert o Arrêt du transfert car la PTT à une affinité importante pour le transolocon : Cas du ▪ le peptide terminaison devient la portion transmembranaire de la protéine. peptide signal o Clivage du peptide signal par la signal peptidase. à l’extrémité o Décrochage du ribosome. NH2 o Fin la synthèse de la protéine dans le cytoplasme Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 11  2024-2025 REG : TRANSFERT CO-TRADUCTIONNEL DESTINEE D’UNE PROTÉINE TRANSMEMBRANAIRE SINGLEPASS ▪ Certaines protéines transmembranaires ont un peptide signal qui joue le rôle de PIT et de PTT, ce peptide : o Ne sera pas clivé : Pas d’action de signal peptidase o Fait partie intégrante de la protéine. ▪ Permet de jouer sur la topologie de la protéine : o Domaine N-term dans le cytosol et domaine C-term dans la lumière du RE et vice versa. o 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. Cas du peptide signal interne à la séquence protéique Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 12  2024-2025 REG : TRANSFERT CO-TRADUCTIONNEL CAS DES PROTÉINES TRANSMEMBRANAIRES MULTIPASS ▪ Protéine contenant plusieurs domaines transmembranaires reliés entre eux par des boucles : o Les domaines transmembranaires contiennent une majorité d’acides aminés Protéine hydrophobes organisés en hélice α. multipass o 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 Mécanisme 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. Analyse d’hydrophobie et d’hydrophilie Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 13  2024-2025 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 : o Protéines structurales : protéines qui fabriquent l’enveloppe du virus, o Protéines non structurales : protéines qui servent à la réplication et à la traduction de l’ARN virale. Cas du virus ▪ Découpage grâce à des protéases virales mais également par des peptidases de la cellule, de l’hépatite C signal peptidase et SPP : o 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 DE QUALITÉ DES PROTÉINES ▪ N-glycosylation. Glycosylation dans ▪ Favorise le repliement des protéines. le RE ▪ Permet la solubilisation des protéines et évite donc leur agrégation. ▪ Rôle des protéines chaperons résidentes du RE. Repliement correct des protéines ▪ Passage d’une conformation inactive linéaire à une conformation active repliée. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 14  2024-2025 REG : CONTRÔLE DE QUALITÉ DES PROTÉINES N-GLYCOSYLATION ▪ 50% des protéines cellulaires sont glycosylées. ▪ N glycosylation : o Débute dans le RE et se termine dans le Golgi Glycosylations o Transfert de la chaine sucrée sur l’azote (N) de l’asparagine (Asn). ▪ O-glycosylation : o Dans le cytoplasme et dans le Golgi. o Transfert de la chaine sucrée sur un oxygène de la sérine ou de la thréonine. ▪ Fraction core = 14 sucres : Motif de N- o 2-N-acétylglucosamines, glycosylation o 9 mannoses, o 3 glucoses. ▪ Couplage de la fraction core avec un lipide particulier, le dolichol. ▪ Reconnaissance de motifs par l’oligosaccharyl-transférase : o Asn-X-Thr ou Asn-X- Transfert du bloc Ser avec X = n’importe oligosaccharidique quel acide aminé ▪ Transfert de la fraction core sur l’atome d’azote dans la partie luminale de la chaine latérale de l’asparagine. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 15  2024-2025 REG : CONTRÔLE DE QUALITÉ DES PROTÉINES REPLIEMENT (FOLDING) DES PROTÉINES ET PROTÉINES CHAPERONS Amputation de deux glucoses sur le bloc ▪ Retrait de 2 résidus glucose du bloc oligosaccharidique par une glucosidase : oligosaccharidique : o Motif de N-glycosylation modifié constitue le signal pour les protéines interaction avec les chaperonnes. chaperonnes ▪ Reconnaissance par la protéine chaperonne de la molécule de glucose restante sur le motif de N glycosylation : permet le repliement de la protéine : o Libération de la protéine repliée et perte du dernier glucose par le biais de la glucosidase. o Soit repliement correct : exportation de la protéine vers l’appareil de Golgi o Soit repliement incorrect : la protéine repart dans un cycle de repliement par rajout d’un glucose par la glucosyltransférase. Acquisition de la structure 3D ▪ 2 principales protéines chaperons du RE = calréticuline et calnexine : o Protéines résidentes du RE calcium dépendantes ; o Calnexine est transmembranaire ; o Calréticuline est soluble dans la cavité du RE. Protéines ▪ Autres protéines chaperons qui interagissent avec les 2 premières en fonction des chaperonnes du RE types de repliement : o ErP57 ; o PDI (protéine disulfure isomérase) ; o BIP (Binding Ig Protéin) ; o HSP47. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 16  2024-2025 REG : contrôle de qualité des protéines MAUVAIS REPLIEMENT : RÉPONSE UPR ▪ Réponse induite lorsque de nombreuses protéines sont mal repliées et forment des Réponse UPR = agrégats toxiques au sein du RE. stress du réticulum endoplasmique ▪ Réponse très conservée au cours de l’évolution : o Présence d’une réponse plus primitive chez la levure. ▪ La réponse UPR est dans la plupart des cas physiologique mais elle peut être pathologique dans plusieurs situations : Réponse o Infection par un virus : un virus peut lors du détournement des membranes du physiologique dans RE induire un mauvais repliement. toutes les cellules o Maladie génétique : mauvais repliement lié à une mutation incompatible avec l’acquisition de la structure 3D. ▪ Inhibition de la traduction : o Diminution de l’apport de nouvelles protéines vers le RE. Réponse ▪ Augmentation spécifique de la synthèse de protéines chaperons : multifactorielle o Augmentation des capacités de repliement des protéines. ▪ Induction de la voie ERAD (ER-associated degradation) : o Augmentation des capacités de dégradation des protéines par le protéasome. ▪ Dans les cas les plus graves lorsqu’elle ne parvient plus à gérer l’élimination des Réponse saturable protéines mal repliées, elle induit l’apoptose de la cellule par : o Inhibition de la synthèse des anti-apoptotiques. ▪ Tunicamycine : inhibition de la N glycosylation. Induction ▪ Dithiotreitol : rupture des ponts disulfures. expérimentale de la voie UPR ▪ Brefeldine A : blocage du transport vésiculaire du RE vers le Golgi entrainant une accumulation des protéines dans le RE. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 17  2024-2025 Contrôle de qualité des protéines : MAUVAIS REPLIEMENT : RÉPONSE UPR SIGNALISATION UPR ET CALCIUM ▪ Concentration de calcium dans le RE : 2 à 5 mM ; o 1000 fois moins dans le cytoplasme. Stockage du ▪ Le transport entretient l’échange de calcium de part et d’autre de la membrane du RE : calcium dans le RE o Par les pompes calciques (contre le sens du gradient) : elles permettent le passage du calcium du cytoplasme vers la lumière du RE. o Par les canaux calciques (dans le sens du gradient) : ils permettent le passage du calcium de la lumière du RE vers le cytoplasme. ▪ Lorsque la réponse UPR est contrôlée : le calcium reste stocké dans la lumière du RE. Calcium important ▪ Lorsque la réponse UPR est débordée : très grande libération du calcium dans le dans la cytoplasme : réponse UPR o Déclenchement du mécanisme d’apoptose dans des régions particulières de contact entre les mitochondries et les membranes du RE = régions MAMs (mitochondria associated membrane) ▪ Processus d’autophagie : renouvellement des constituants cellulaires. ▪ Production de l’énergie pour l’induction de la réponse UPR : fourniture de l’ATP. Rôles des MAMs ▪ Déclenchement de l’apoptose. ▪ Renouvellement des phospholipides de la membrane mitochondriale. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 18  2024-2025 Contrôle de qualité des protéines : MAUVAIS REPLIEMENT : RÉPONSE UPR VOIE ERAD ▪ Les protéines restantes trop longtemps dans le RE subissent l’action de manosidases : Détection des retrait de résidus mannose générant un motif incomplet de N-glycosylation = signal protéines mal pour les protéines chaperons conformées par certaines protéines ▪ Transfert vers les canaux de rétro-translocation, et donc vers le cytoplasme de la chaperons cellule. ▪ Une fois la protéine dans le cytoplasme : perte de tous les sucres par l’intervention d’une glucosidase ▪ Polyubiquitinylation de la protéine par des ubiquitines. ▪ Adressage au protéasome pour la dégradation. Dégradation via le protéasome Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 19  2024-2025 TRAFIC VÉSICULAIRE RE – GOLGI ▪ Constitutive : exemple du renouvellement de la membrane plasmique. 2 types de sécrétion ▪ Contrôlée par un stimuli. ▪ Antérograde : sens naturel d’exportation des protéines : RE → Golgi → Lysosomes Trafic vésiculaire ou Membrane Plasmique. peut se faire dans les deux sens ▪ Rétrograde : permet le recyclage de protéines vers le RE ou le Golgi : membrane plasmique → Golgi → RE ▪ Points communs : o Présence de manteaux ; o Sont des transports sélectifs ; o Présence d’adaptateurs ; Les 3 types de transports o Implication de petites protéines G. vésiculaires ▪ Ainsi ils dérivent tous d’un trafic vésiculaire ancestral qui s’est différencié au cours de l’évolution en trois types de vésicules. ▪ Transports vésiculaires permis par les microtubules et protéines motrices associées. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 20  2024-2025 TRAFIC VÉSICULAIRE RE – APPAREIL DE GOLGI 3 TYPES DE VÉSICULES ▪ Vésicules recouvertes par des coatomères. COP II ▪ Trafic antérograde RE => Appareil de Golgi : o Exportation de protéines et de lipides synthétisés dans le RE ▪ Vésicules recouvertes par des coatomères différentes des COPII. ▪ Trafics antérograde et rétrograde entre les citernes de l’appareil de Golgi. COP I ▪ Trafic de sécrétion constitutive vers la membrane plasmique : renouvellement de la membrane plasmique. ▪ Trafic rétrograde Appareil de Golgi => RE : recyclage des composant du RE qui se sont échappés vers l‘appareil de golgi. ▪ Trafic très spécifique lié à des récepteurs particuliers : o Sécrétion contrôlée discontinue vers la membrane plasmique en réponse à des stimuli externes de la cellule ; Clathrine o Endocytose clathrine dépendants ; o Adressage vers les compartiments de dégradation (endosome, lysosome). ▪ Facile à identifier du fait d'un manteau caractéristique. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 21  2024-2025 TRAFIC VÉSICULAIRE RE – APPAREIL DE GOLGI FORMATION DES VÉSICULES COP II ▪ Sar1 = protéine G GTPase monomérique présente dans le cytoplasme sous forme inactive liée au GDP. ▪ Activation de Sar1 grâce au facteur d’échange GEF (Sec12) : échange du GDP => GTP. ▪ Changement de conformation de Sar1 activée : o Structuration en hélice α de la partie N-term qui se déplie pour interagir avec la membrane du RE. Activation de ▪ Cet adressage au RE constitue le signal de formation de la vésicule COP II. Sar 1 ▪ Mise en place du manteau interne constitué de dimère de protéines = complexe Sec23 /Sec24 : o Reconnaissance de Sar1 sous forme active par Sec 23. o Recrutement de Sec24 qui contient deux petites poches permettant la sélection des composants à exportés. o Sélection de 2 types de molécules grâce à des domaines de reconnaissance : - Récepteurs cargo : prennent en charge spécifiquement les molécules solubles présentes dans la cavité du RE pour être exportées à l’appareil de Golgi. - Protéines transmembranaires : interaction de Sec24 avec l’extrémité Accrochage cytosolique des protéines transmembranaires. du complexe Sec23-Sec24 ▪ Existence de nombreuses isoformes des complexes Sec23-Sec24 : o Sélection des contenus à transporter ; o Isoformes tissus spécifiques. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 22  2024-2025 TRAFIC VÉSICULAIRE RE – APPAREIL DE GOLGI FORMATION DES VÉSICULES COP II ▪ Protéine VSV-G : o Glycoprotéine de l’enveloppe virale. o Transmembranaire : insertion dans la membrane du RE puis exploitation des vésicules COPII pour être exportée jusqu’à la membrane plasmique et se Mise en évidence des propager dans le milieu environnant. mécanismes de ▪ Introduction de mutations pour l’étude de la protéine virale. reconnaissance pour la sélection des protéines : ▪ Identification du motif di-acide = 1 Tyr + 2 acides aminés acides : exemple du virus de la Stomatique Vésiculaire o Sa mutation est à l’origine d’une absence d’exportation de la protéine qui (VSV) s’accumule alors dans le RE. o Tyr + motifs diacides reconnu par la protéine Sec24 : signal permettant l’incorporation dans les vésicules COP II o Toutes les protéines cellulaires devant être exportés vers l’appareil de golgi possèdent ces motifs dans leur queue cytosolique. ▪ Formation du manteau externe constitué des protéines Sec13 et Sec31 organisées en dimère et interagissant avec Sec23 et 24 : ▪ Déformation de la membrane pour former la Accrochage du complexe vésicule : Sec13-Sec31 o La formation du manteau externe apporte une force pour déformer la membrane et donc former la vésicule o Le manteau externe forme comme une cage de structure géométrique autour de la vésicule. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 23  2024-2025 TRAFIC VÉSICULAIRE RE – APPAREIL DE GOLGI TRANSPORT RETROGRADE DU GOLGI VERS LE RE ▪ Certaines protéines exportées vers l’appareil de Golgi par les vésicules COP II doivent revenir dans le RE = retour des protéines résidentes du RE : o Soit parce qu’elles sont nécessaires au transport antérograde : Responsable de mécanismes de - Exemple : protéines cargo recyclage o Soit parce qu’elles ont été transportées accidentellement : - Exemple : protéines chaperons impliquées dans le repliement des protéines dans le RE. Intervention des vésicules ▪ Intervention de la protéine Arf1 : protéine G responsable du transport vésiculaire COP I. COP I ▪ Motif KDEL reconnu par des récepteurs membranaires KDEL, au niveau des citernes golgiennes. Signal de Protéines solubles recyclage résidentes du RE ▪ Mis en évidence par la protéine GFP portant le motif KDEL et une séquence signal : rétention dans le RE ce qui permet donc son marquage. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 24  2024-2025 PATHOLOGIES LIÉES AU RE ▪ De nombreuses mutations peuvent empêcher le départ des protéines du RE vers l’appareil de Golgi : o Mutation de la protéine à transporter ; Pathologies multiformes o Mutation du récepteur ; congénitales o Mutation de la protéine chaperon ; o Mutation inhibant la glycosylation de la protéine. o Mutation de la machinerie vésiculaire. ▪ Mutation du canal CFTR (Cystic Fibrosis Transmembran conductance Regulator) : o Canal chlore naturellement exporté à la membrane cellulaire, qui sert à fluidifier le mucus. Mucoviscidose o Absence d’exportation du canal chlore CFTR à la membrane ou défaut de repliement : - Le mucus en surface sera trop épais : entraine une insuffisance respiratoire et pancréatique. ▪ Mutation du récepteur au LDL = LDLR : o Absence d'exportation du récepteur à la surface des cellules ; Hypercholestérolémie familiale o Pas de captation du LDL par la cellule ; o Accumulation du cholestérol dans le sang à l’origine de problèmes cardiovasculaires. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 25  2024-2025 REL FONCTIONS DU REL ▪ Synthèse des triglycérides, cholestérol, phospholipides : o Renouvellement des membranes : ▪ Le renouvellement des lipides de la mitochondrie se fait par insertion directe : rôle des MAMs. Synthèse des lipides ▪ Le renouvellement des lipides de la membrane plasmique, de la membrane du lysosome et de l’endosome se fait par trafic vésiculaire. o Constitution des stocks de lipides dans la cellule. ▪ Lipoprotéines = protéine + lipide : Biogenèse de o Sécrétées par le foie ou par les cellules épithéliales de l’intestin lipoprotéines o Permettent de véhiculer les lipides au sein de l’organisme et participent à la réabsorption des lipides alimentaires Synthèse des acides ▪ Molécules qui catabolisent le cholestérol pour permettre son absorption. biliaires Synthèse des ▪ Dérivées du cholestérol. hormones stéroïdes Détoxification des ▪ Molécules la plupart du temps étrangères à l’organisme : médicaments, xénobiotiques drogues, polluants. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 26  2024-2025 REL BIOSYNTHÈSE DES PHOSPHOLIPIDES Phospholipides uniquement ▪ Implication de nombreux enzymes organisés en un complexe multienzymatique synthétisés sur la face intrinsèque dont les sites d’action sont localisés vers le cytoplasme. cytosolique du RE ▪ A partir d’une molécule de choline, de deux molécules d’acides gras (AG), et d’un glycérol phosphate. ▪ Acides gras très hydrophobes pris en charge par des protéines porteuses : protéines ACP (Acyl Carrier Protein) : o Permettant leur insertion dans les membranes. Synthèse de la ▪ Activation des acides gras par couplage avec un CoenzymeA par une CoA transférase phosphatidylcholine = = formation d’un AG-coenzyme A = AcylCoa. lécithine ▪ Transfert d’une molécule de glycérol-3-phosphate sur 2 AcylcoA pour former un acide phosphatidique grâce à l’acyltransférase. ▪ Retrait du groupement phosphate du 3ème carbone du glycérol grâce à la phosphatase et remplacement par une fonction alcool : obtention d’un diglycéride = diacylglycérol. ▪ Substitution de la choline activée (= CDP choline = cytidine diphosphocholine) sur la dernière fonction OH par le biais d’une choline phosphotransférase formant la phosphatidylcholine. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 27  2024-2025 REL BIOSYNTHÈSE DES PHOSPHOLIPIDES : MÉCANISME DE FLIP-FLOP Maintien de ▪ Rééquilibrage quantitatif des lipides entre la mi-couche externe l’asymétrie et la mi-couche luminale. membranaire ▪ Bascule des phospholipides vers la mi- couche luminale. Intervention des ▪ Enzymes nécessaires car le passage de phospholipides d’une face flippases ou à l’autre est spontanément très lent et n’est pas favorable. scramblases ▪ Chaque flippase est spécifique d’un phospholipide. REL BIOSYNTHÈSE DES TRIGLYCÉRIDES ▪ Premières étapes communes à la biosynthèse des phospholipides jusqu’au stade du diacylglycérol. Etapes de la biosynthèse ▪ Addition d’une 3ème molécule d’AG couplée au coenzyme A sur la fonction alcool du diglycéride pour donner un triglycéride (TG). ▪ Les triglycérides, n’ayant pas de tête polaire, ne peuvent pas constituer la structure de la membrane : Gouttelettes o Tendance à fuir entre les deux feuillets du RE dû à leur forte hydrophobie. lipidiques ▪ Ils vont donc s’accumuler et former une réserve lipidique avec les esters de cholestérol dans les gouttelettes lipidiques ou enclaves lipidiques. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 28  2024-2025 REL : BIOSYNTHÈSE DES TRIGLYCÉRIDES GOUTTELETTES OU ENCLAVES LIPIDIQUES : BIOGENESE ▪ Regroupement des triglycérides et des esters de cholestérols entre les deux feuillets de la bicouche lipidique du RE entrainant une dilatation de la membrane qui s’amplifie jusqu’à la formation de la gouttelette : o Une gouttelette lipidique est recouverte d’une monocouche de phospholipides. o Les gouttelettes lipidiques ne sont pas des organites car ne possèdent pas une double couche lipidique. Mécanisme de formation des gouttelettes lipidiques ▪ Protéines servant à la formation ou la dégradation des gouttelettes lipidiques : une gouttelette lipidique n’est pas inerte dans la cellule mais dynamique Gravitation de ▪ Protéines classées dans une famille : les protéines PAT : nombreuses protéines autour o Nom issu des 3 premières protéines identifiées comme interagissant avec les des gouttelettes gouttelettes lipidiques : Perilipine, ADRP = Adipophiline et TIP47. lipidiques o Possèdent des structures en hélices α qui s’accolent rapidement à la monocouche des gouttelettes lipidiques et se décollent pour repartir dans le cytoplasme : interactions faibles et dynamiques. ▪ Trop grande accumulation de gouttelettes lipidiques dans les cellules hépatiques : Stéatose viro- ▪ Hépatite C : induite o Les protéines de capside de ce virus induisent expérimentalement et cliniquement la formation de gouttelettes lipidiques de façon pathologique entrainant une stéatose dans le foie : stéatose viro induite. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 29  2024-2025 REL RÔLE DE DÉTOXIFICATION DU RE(L) ▪ Molécules étrangères à l’organisme : médicaments, toxiques… ▪ Molécules hydrophobes (= lipophiles) pouvant traverser la membrane cellulaire par diffusion simple : Xénobiotiques o Ainsi les médicaments sont les plus hydrophobes possibles : ▪ Avantage : augmentation de la biodisponibilité du médicament o Molécules très difficilement éliminées par voie naturelle dans les fluides biologiques (urine, sueur…) car leur hydrophobie les rend insoluble. ▪ Le but de la détoxification est de rendre les xénobiotiques plus hydrophiles/ plus solubles dans l’eau par addition de groupement OH. ▪ Mécanisme d’hydroxylation se fait grâce au cytochrome P450 et au NADPH cytochrome P450 réductase : o Ces enzymes appartiennent à la chaine respiratoire (à transfert d’électrons) de la face cytosolique du RE Détoxification = réactions o Ces enzymes sont des protéines transmembranaires du RE qui utilisent de d’hydroxylation l’oxygène moléculaire pour faire une réaction d’hydroxylation c’est-à-dire un ajout d’un groupement OH sur la molécule à éliminer ▪ Une fois hydroxylée la molécule est dégradée de deux manières : o Translocation dans la membrane interne du RE et élimination par les voies de sécrétion normale, en dehors de la cellule. o Sortie de la molécule hydroxylée par des perméases membranaires de la membrane plasmique. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 30  2024-2025 REL : RÔLE DE DÉTOXIFICATION DU RE(L) CYTOCHROMES P450 ▪ Famille d’une 40aine de gène. Nombreuses isoformes ▪ Chacune étant spécifique de la détoxification d’un type de xénobiotique particulier. ▪ Peu de cytP450 dans le REL à l’état normal ; Protéines inductibles ▪ Forte synthèse de ce cytP450 lors d’une intoxication. ▪ CytP450 extrêmement efficace chez certains entrainant un métabolisme rapide = élimination très rapide du médicament : nécessité de rapprocher les doses. ▪ CytP450 peu efficaces chez d’autres entrainant une élimination lente du Polymorphisme médicament : dose normale peut être toxique. génétique ▪ L’idéal étant de présenter un métabolisme intermédiaire. ▪ Certains médicaments étant activateurs ou inhibiteurs du CytP450, il faut penser à moduler la dose en cas de co-médication. REL : RÔLE DE DÉTOXIFICATION DU RE(L) MODÉLISATION PAR INTOXICATION PENDANT 5 JOURS AVEC DU PHÉNOBARBITAL ▪ Au 2ème jour dans les hépatocytes, augmentation importante de : o REG permettant une augmentation de la synthèse de CytP450 : x 5 à 10 o REL pour la détoxification Effet sur ▪ Une fois qu’il y a suffisamment de CytP450 le REG le RE diminue par décrochage de ses ribosomes au profit du REL : o Le REL reste important jusqu’au 8ème jour pour finir de dégrader le phénobarbital o Du 8ème au 12ème jour : retour aux proportions normales ▪ Forte activité golgienne du 6ème au 10ème jour pour Effet sur la maturation des hydrolases exportés par la suite au le Golgi lysosome. ▪ Augmentation du nombre de lysosomes quand Effet sur l’intoxication est quasiment terminée pour dégrader les l’excès de RE par autophagie : formation des lysosomes autophagosomes intracellulaires Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 31