Biologie cellulaire: Transports membranaires PDF

# Biologie cellulaire ## Transports membranaires ### 2 types de transports membranaires - **Transports perméatifs** - Permettent le transport des ions et des petites molécules. - N'impliquent pas de déformation membranaire visible à l'échelle ultra structurelle (en MET). - Éléments tra...

# Biologie cellulaire ## Transports membranaires ### 2 types de transports membranaires - **Transports perméatifs** - Permettent le transport des ions et des petites molécules. - N'impliquent pas de déformation membranaire visible à l'échelle ultra structurelle (en MET). - Éléments traversent la membrane par un système de solubilisation et de changement de conformation. - **Transports cytotiques** - Permettent le transport des macromolécules et des particules de poids diverses. - Impliquent obligatoirement une déformation membranaire visible en MET : - Implique une phase vacuolaire ou/et vésiculaire ### Transports perméatifs #### Plusieurs fonctions - Approvisionner les cellules en métabolites - Éliminer les déchets métaboliques - Maintenir les différences de concentrations ioniques entre deux compartiments #### Classement en 2 critères - **Mécanismes consommant ou non de l'énergie** - **Transport passif:** pas de consommation d'énergie - **Transport actif:** consommation d'énergie - **Mécanismes nécessitant la présence ou non de perméase** - **Protéine (ou édifice protéique)** qui permet de catalyser le transport des molécules à travers la membrane. - Retrouvée à la fois dans les membranes plasmiques et les cytomembranes #### Transport passif sans perméase: Diffusion simple - **Capacité d'une molécule à traverser une membrane par solubilisation,** - **A lieu dans le sens du gradient de concentration:** du plus concentré vers le moins concentré. - **La membrane est hydrophobe** et constitue ainsi une barrière très sélective, facilitant le passage des molécules hydrophobe et contraignant celui des molécules hydrophiles. - **Vitesse de diffusion** **influencée par deux critères** - **La taille et le caractère hydrophobe.** - Plus la molécule est petite et hydrophobe, plus elle pourra diffuser rapidement. - **Membrane interne mitochondriale imperméable à toute molécule à l'exception du dioxygène et du dioxyde de carbone.** - Elles devront donc emprunter des transports actifs pour la traverser. - **Diffusion insuffisante pour assurer les besoins des cellules** - **Diffusion des molécules hydrophiles tellement lente qu'elle est incompatible avec la vie.** - **Absence de transport ionique qui est pourtant indispensable pour créer les potentiels de membranes.** - **La cellule a donc mis au point un autre système passif plus efficace: les perméases.** #### Perméabilité d'une bicouche lipidique artificielle: - **Mise en valeur lors de l'étude de la perméabilité des membranes artificielles:** n'étant constituées que de lipides, les molécules à leurs abords sont contraintes de traverser uniquement par diffusion simple. - **Avec le temps, la majorité des molécules vont pouvoir diffuser librement à travers la membrane.** ##### Petites molécules hydrophobes - **Vitesse de diffusion maximale** - **Vitesses relatives:** O2 > CO2 > N2 > hormones stéroïdiennes - **L'O2 et le CO2 sont des gaz diffusant très rapidement:** leur vitesse de déplacement dépend uniquement de leur taille: - **Le dioxygène, plus léger, est donc plus rapide que le dioxyde de carbone.** ##### Petites molécules polaires non chargées - **Vitesse de diffusion intermédiaire:** diffusion faible et lente - **Vitesses relatives :** Eau > Éthanol > Urée > Glycérol - **Pour le transport de gros volumes d'eau, la cellule a développé une autre stratégie via des perméases.** ##### Grosses molécules polaires non chargées - **Vitesse de diffusion très faible:** diffusion très faible et très lente - **Vitesses relatives :** Acides aminés > Glucose > Sucrose > Nucléotides ##### Ions / molécules chargées - **Pas de diffusion** quelle que soit sa taille. #### Transport passif avec perméase - **A lieu dans les deux sens** - **Rapide mais saturable** - **Spécifique** - **Tout type de molécule:** - **Un seul type de molécule à la fois.** - **Transporteurs passifs:** - **Lient un soluté sur une face de la membrane, puis changent de conformation pour le faire passer de l'autre côté.** - **Canaux protéiques :** - **Changent de conformation en générant un pore membranaire aqueux permettant le transfert des molécules de part et d'autre de la membrane.** - **Deux classes de perméase** #### Transporteurs passifs - **Alternance entre un état A à un état B en fonction d'une signalisation:** - **État A:** la perméase expose ses sites de liaison d'un côté de la membrane (fixation de la molécule par complémentarité stérique). - **État B:** la perméase expose ses sites de liaison de l'autre côté de la membrane et libèrent les solutés fixés. - **Changement de conformation réversible:** peut avoir lieu dans les deux sens. - **Perméase transportant un seul type de molécule spécifique.** - **Transport du glucose:** - **Par un transporteur uniport spécifique appelé GLUT (Glucose Transporter).** #### Canaux protéiques: pores simples - **Canaux protéiques larges:** - **Volumineux.** - **Très peu sélectifs:** la seule sélectivité est la taille. - **La plupart du temps en conformation ouverte :** - **laissant passer tous types de molécules à la condition que leur masse n'excède pas 1000 Da.** - **A l'occasion d'une signalisation, ces derniers peuvent passer en configuration fermée.** - **Jonctions GAP :** - **Jonctions communicantes permettant de mettre en regard le cytoplasme de deux cellules avoisinantes:** - **Formation d'un canal permettant la communication entre les cytoplasmes des cellules.** - **Ultrastructure formée par la mise en commun de deux connexons:** - **Complexes protéiques formés de six connexines, protéines transmembranaires.** - **Porines bactériennes et porines mitochondriales:** - **Protéines multipass à feuillets β.** - **Utiles à des fins de nutrition.** #### Canaux protéiques: canaux ioniques - **Font l'objet d'une sélectivité ionique.** - **Sont soumis à saturation.** - **Une centaine de canaux décrits à ce jour, chacun d'entre eux porte le nom de l'ion qu'is transportent :** - **les canaux sodiques, des canaux potassiques, des canaux calciques, des canaux chlores...** - **Dû à un changement de conformation provoqué par une signalisation :** - **Permet de générer un pore aqueux laissant passer les ions à transporter.** - **A la différence des pores simples, ces derniers ne sont donc pas ouverts en permanence.** - **Exception du canal potassique qui oscille de façon aléatoire entre un état ouvert et un état fermé, pour favoriser la fuite du potassium :** - **Ne fait pas l'objet d'une signalisation,** - **Le plus souvent en conformation ouverte.** - **Exemple du canal chlore:** - **Complexe formé d'une protéine importante, la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) responsable du flux d'ions chlorure.** - **Des mutations du gène de la protéine CFTR sont responsables de la mucoviscidose:** - **Dysfonctionnement de la protéine CFTR qui entraine une augmentation de la viscosité du mucus de l'épithélium digestif et respiratoire.** #### Canaux ioniques à ouverture controlée - **Par le potentiel de membrane** - **Canaux voltage dépendants sensibles à la différence de répartition des charges électriques entre les deux faces de la membrane.** - **Par la liaison d'un ligand extracellulaire ou intracellulaire** - **Fixation du ligand directement sur le canal permettant son ouverture:** - **Attention, le ligand n'est pas toujours la molécule à transporter.** - **Par une force mécanique** - **La force mécanique << tire >> sur le canal permettant son ouverture.** - **Exemple des cellules ciliées auditives:** - **L'onde sonore transmise à l'oreille interne génère une force mécanique qui incline les cellules ciliées et provoque une ouverture de canaux ioniques : entraine une dépolarisation qui permet de transmettre l'information sonore au cerveau.** #### Canaux protéiques: Aquaporines - **Prix Nobel de Chimie en 2003.** - **Découverte d'un tétramère responsable du passage de l'eau au sein de l'hématie.** - **Espace généré très étroit :** - **Ne permet de prendre en charge qu'une seule molécule d'eau à la fois.** - **Les autres types de molécules sont trop larges pour les emprunter.** - **Généralement en conformation ouverte.** - **Forme de sablier présentant une zone d'étranglement centrale.** - **Molécule d'eau happée au centre du pore grâce à la présence de deux asparagines:** - **Emission de liaisons hydrogènes pour les attirer et les faire traverser.** - **Expression membranaire des aquaporines régulée par une hormone : la vasopressine = ADH = Hormone Anti-Diurétique** - **Environ 500 aquaporines différentes** - **Régulation du nombre d'aquaporines à la surface des cellules par la vasopressine:** - **En cas d'un besoin important de transport d'eau:** sécrétion de la vasopressine qui provoque la transcription d'aquaporines supplémentaires. - **A lieu de manière habituelle dans le rein.** - **Une dizaine chez l'Homme :** - **Dont 8 au sein du rein.** ### Transports perméatifs: Transport actif avec perméase - **Possibilité de transporter des molécules différentes à la fois = transporteurs couplés.** - **A lieu dans le sens inverse du gradient de concentration.** - **Maintien des différences de concentration ionique** - **Par des perméases spécifiques qui transportent les ions à l'encontre de leur gradient de concentration.** - **Les pompes ATPasiques = transporteurs primaires.** - **Les transporteurs couplés = transporteurs secondaires.** #### 2 types de transport actif - **Hydrolyse de l'ATP:** cas des pompes ATPasiques - **Présence d'une activité enzymatique ATPasique intrinsèque.** - **Transport passif d'une molécule dans le sens de son gradient :** cas des transporteurs couplés: - **Le transport passif de la molécule par le transporteur couplé donne l'énergie nécessaire au passage de l'autre molécule contre son gradient de concentration.** - **Transporteurs saturables:** - **Possèdent des sites de liaison, qui lorsqu'ils sont saturés, permettent à la perméase de changer de conformation.** #### Transporteurs couplés - **Perméase possède deux sites de liaison différents :** - **Un pour la molécule qui fournit l'énergie:** la plupart du temps, un ion. - **Un pour la molécule à transporter.** - **Le transport de l'ion dans le sens de son gradient de concentration va générer de l'énergie permettant le déplacement de l'autre molécule, dans le sens inverse de son gradiento.** - **Symport ou cotransport:** l'ion et la molécule se déplacent dans la même direction : - **Perméase = protéine symporteur.** - **Antiport:** l'ion et la molécule se déplacent dans une direction opposée : - **Perméase = protéine antiporteur ou échangeur.** #### Transporteurs couplés: Symport glucose - Na+ - **Le passage du Na+ dans le sens de son gradient de concentration fournit l'énergie permettant le passage du glucose contre son gradient de concentration.** - **La perméase ne changera de conformation que lorsque tous ses sites de liaison, au glucose et au Na+, seront occupés:** - **Aucun transport possible si une des molécules est absente.** #### Pompes ATPasiques: Pompes Na+/K+ATPase - **Na+ plus concentré en extracellulaire :** - **Entrée du sodium par les canaux sodiques en suivant son gradient de concentration.** - **Na+ étant toxique pour la cellule, elle devra le rediriger vers l'espace extracellulaire en conformation ouverte.** - **K+ plus concerntré en intracellulaire:** - **Sortie du potassium par les canaux de fuite potassique qui sont toujours en conformation ouverte.** - **K+ étant nécessaire pour la cellule, elle devra le rediriger vers le cytoplasme.** - **Permet simultanément la sortie du sodium et l'entrée du potassium:** - **En utilisant l'énergie fournie par l'hydrolyse de l'ATP;** - **Dans le sens inverse du gradient des molécules;** - **Permis par les cycles de phosphorylation/déphosphorylation de la pompe.** - **Permet de contrebalancer la fuite de K+ et l'entrée massive de Na+.** - **Fonctionnement de la pompe Na+/K+ ATPase** 1. **Fixation de 3 Na+ intracellulaires sur leurs sites de liaison:** activation de la pompe qui réalise l'hydrolyse de l'ATP en ADP + Pi. 2. **Phosphorylation de la pompe.** 3. **Changement de conformation de la pompe permettant aux 3 Na+ de rejoindre l'espace extra-cellulaire.** 4. **Fixation de 2 K+ extracellulaires sur leurs sites de liaison.** 5. **Déphosphorylation de la pompe qui lui permet de revenir à son état initial.** 6. **Libération des 2 K+ en intracellulaire.** #### Pompes ATPasiques: Pompes calciques - **Calcium indispensable à la signalisation cellulaire:** - **Indispensable à la contraction musculaire;** - **Toxique si présent en trop grande quantité.** - **Présence de pompes et de canaux calciques dans la membrane plasmique, du RE et de la mitochondrie.** - **Canaux calciques :** - **Permettent de transporter le calcium dans le sens de son gradient de concentration:** - **en dehors du RE et de la mitochondrie vers le cytoplasme;** - **du milieu extracellulaire vers le cytoplasme.** - **Pompes calciques uniport:** - **Permettent de transporter le calcium dans le sens inverse de son gradient de concentration:** - **du cytoplasme vers le RE et la mitochondrie;** - **du cytoplasme vers le milieu extracellulaire.** - **Fonctionnent avec l'hydrolyse de l'ATP,** - **Possèdent uniquement 2 sites de fixation pour le calcium et ne fonctionnent que dans un seul sens.** - **Participent au maintain de la faible concentration en calcium cytosolique.** - **2 lieux de stockage du calcium:** - **Le RE** - **La mitochondrie** - **Calcium jamais libre dans le cytoplasme:** - **Systématiquement séquestré par une protéine navette cytosolique, la calmoduline.** - **Permet de stocker et d'acheminer le calcium vers les complexes impliqués dans la signalisation.** - **En cas de necessity, la calmoduline libère le calcium et le rend disponible de façon très rapide.** #### Pompes calciques: Cas des cellules musculaires striés - **Présence de nombreuses pompes calciques, canaux calciques et protéines de séquestration.** - **En conditions de repos:** - **Ca2+ cytosolique transporté par les pompes calciques dans le réticulum sarcoplasmique (RS) pour y être stocké.** - **Lors de la contraction musculaire:** - **Transfert du Ca2+ dans le cytoplasme par l'intermédiaire de canaux calciques voltage dépendants.** - **Acheminer nentdu Ca2+ jusqu'aux fibres musculaires.** - **Séquestration du Ca2+ par la troponine, décalage de la tropomyosine et libération des sites de liaison myosine/actine.** - **Levée de l'inhibition des têtes de myosine II:** fixation aux filaments d'actine engendrant la contraction musculaire. - **Application clinique : diagnostic de l'infarctus du myocarde:** - **Par le dosage sanguin de la troponine:** - **En conditions physiologiques, la troponine est stockée dans le myocarde.** - **En cas d'infarctus, le myocarde est endommagé et la troponine qu'il contient est libérée dans le sang.** - **La gravité de l'infarctus est corrélée au taux sanguin de troponine.** #### Pompes ATPasiques: Pompes à protons - **En utilisant l'hydrolyse de l'ATP.** - **Fonctionnement cyclique permettant de pomper les protons du cytosol afin d'acidifier, soit diminuer le pH, des compartiments spécialisés dans la dégradation:** - **Les endosomes:** pH compris entre 5 et 6,5; - **Les lysosomes :** pH compris entre 4 et 5. - **Indispensable pour le fonctionnement de leurs enzymes, les hydrolases.** - **Permettent de dégrader des molécules complexes en éléments simples.** ### Transports perméatifs: Exemple de l'entérocyte - **Lors de la digestion, le glucose fourni par l'alimentation est très concentré dans la lumière du tube digestif.** - **Au pôle apical de l'entérocyte, un symport Na+/Glucose (actif) permet de faire entrer le glucose dans la cellule.** - **Au pôle basal :** - **Une pompe Na+/K+ (actif) permet de faire sortir le sodium toxique pour la cellule,** - **Un uniport glucose (passif) permet d'acheminer le glucose vers les tissus.** ### Transports cytotiques - **Réalisés par tous les types cellulaires.** - **à l'exception de l'hématie:** - **Absence des cytomembranes indispensables au mécanisme.** - **Sauf lors de la mitose :** - **Lors de la division de la celle, tous les mécanismes de transport sont abolis.** - **Impliquent deux mécanismes différents et compensatoires** - **Endocytose:** Internalisation de solutés et de fluide extracellulaire par un mécanisme d'invagination de la membrane plasmique. - **Exocytose:** Libération de molécules produites par la cellule dans l'espace extracellulaire, par fusion d'une vésicule de transport avec la membrane plasmique : - **Permet également le renouvellement des membranes.** #### Endocytose - **Rôles de l'endocytose** - **Nutrition:** absorption des nutriments, en particulier chez les unicellulaires. - **Défense:** élimination des corps étrangers chez les êtres pluricellulaires. - **Déplacement:** en particulier lors du mouvement amœboïde. - **Maintien de l'homéostasie cellulaire:** par absorption des nutriments et élimination des déchets + équilibre des membranes. - **Mécanismes mis en jeu** - **Consommation d'énergie;** - **Mobilisation du cytosquelette;** - **Signalisation cellulaire;** - **Intervention du système endomembranaire:** - **Particulièrement les endosomes, lysosomes, l'appareil de golgi et le réticulum endoplasmique, qui sont importants pour générer le flux vectoriel de vésicules de transport.** - **Entrée de nombreux pathogènes intracellulaires par détournement du mécanisme d'endocytose.** - **Endocytose en microscopie électronique à transmission:** pôle apical d'un entérocyte #### 2 catégories d'endocytose - **Phagocytose** - **Du grec phagein qui veut dire manger.** - **Capture et ingestion de particules solides relativement grandes.** - **A lieu à l'échelle particulaire.** - **Pinocytose** - **Du grec pinein signifiant boire.** - **Capture de substances fluides et de petits solutés.** - **Distinction de la macro et la micropinocytose ayant lieu toutes les deux à l'échelle moléculaire.** #### Phagocytose - **Mécanisme principalement réalisé par les phagocytes** - **Cellules de défense spécialisées dans le nettoyage de l'organisme:** - **Macrophages, polynucléaires neutrophiles et polynucléaires éosinophiles** - **JAMAIS les lymphocytes.** - **Phase vacuolaire:** - **Ingestion de particules de grandes tailles au sein d'une vacuole :** - **Structure de taille supérieure à 250 nm de diamètre qui se forme en entourant la particule à ingérer.** - **On parle aussi de phagosome.** - **Implique l'utilisation du cytosquelette d'actine.** - **Consomme énormément d'énergie.** - **Phagocytose en microscopie électronique** 1. **Phagocytose de bactéries de type "coques" par un macrophage.** 2. **Phagocytose d'une bille de polystyrène par un macrophage qui forme une nappe pour totalement recouvrir la bille et l'ingérer.** 3. **Phagocytose d'une cellule sénescente par un phagocyte plus jeune :** - **Lors de sa dégradation, le phagocyte va récupérer certains éléments simples pour pouvoir les réutiliser.** - **Participe à l'élimination** - **Des débris cellulaires;** - **Des corps étrangers;** - **Des polluants;** - **De cellules entières comme les cellules sénescentes ou en apoptose.** #### Phagocytose des pathogènes : modèle "zipper" - **Reconnaissance des antigènes à la surface des bactéries par les cellules du système immunitaire, qui produiront des anticorps ou opsonines.** - **Immunoglobulines formées de deux fragments:** - **Fragment Fab, qui reconnaít spécifiquement les antigènes de surface de la bactérie.** - **Fragment Fc qui reconnaít spécifiquement les récepteurs Fc de la membrane plasmique du phagocyte.** - **Une fois entièrement couverte d'opsonines, la bactérie est capable d'être prise en charge par une cellule immunitaire, comme un macrophage.** - **Adhérence cellule-bactérie** - **Liaison de la bactérie aux récepteurs Fc de la cellule immunitaire par le biais des fragments Fc des anticorps.** - **Induit une signalisation cellulaire permettant d'activer la polymérisation de l'actine sous corticale.** - **Formation des pseudopodes par polymérisation de l'actine :** entourent la bactérie puis fusionnent à leurs extrémités. - **Internalisation** - **Dépolymérisation de l'actine:** Internalisation de la bactérie dans le phagosome par le mécanisme « zipper », en fermeture éclair. - **Déplacement du phagosome dans la cellule le long des microtubules, à l'aide de protéines motrices, jusqu'au lysosome.** - **Dissociation et recyclage des récepteur Fc et des anticorps à la surface de la bactérie internalisée.** - **Digestion** - **Fusion du phagosome avec le lysosome, au sein duquel on retrouve des enzymes particulières: les hydrolases.** - **Actives grâce au pH acide (<5) qui y règne.** - **Dégradation de la bactérie en éléments simples qui seront réutilisés par la cellule.** #### Phagocytose des pathogènes: Contournement bactérien - **Certaines bactéries très pathogènes synthétisent des facteurs de virulence qui leur permettent de détourner ce système à leur profit:** - **Pénètrent dans la cellule par phagocytose,** - **Echappent au compartiment de dégradation,** - **Détournent la machinerie cellulaire pour réaliser leur cycle réplicatif.** - **Responsable de la Listériose.** - **Mécanisme d'échappement grâce à un facteur de virulence = toxine bactérienne :** - **Internalisation dans un phagosome.** - **Emission un facteur de virulence, la listériolysine O (LLO) lors de la dissociation entre la bactérie et les récepteurs Fc.** - **Formation de pores dans le phagosome, que la bactérie emprunte pour rejoindre le cytosol en évitant le lysosome.** - **Recrutement du cytosquelette d'actine par la bactérie pour se propulser et contaminer d'autres cellules, tout en détournant la machinerie cellulaire pour se répliquer.** #### Phagocytose des pathogènes sous la dépendance de la signalisation cellulaire - **Liaison des récepteur Fc avec les fragments Fc des anticorps de la bactérie induit une cascade de signalisation** - **2 étapes ayant lieu de façon concomitantes et synergiques:** - **Phosphorylation des phosphatidylinositols en phosphoinositides (PIP):** - **Peuvent être phosphorylé jusqu'à 3 fois sur son cycle inositol.** - **Recrutement de la Rho GTP :** contient une ancre lipidique, qui lorsqu'elle est liée au GTP, se déploie et permet l'ancrage dans la membrane plasmique. - **Protéines de la famille Rho:** - **Interrupteurs moléculaires de signalisation qui alternent entre deux conformations :** - **Inactive = Rho GDP-liée:** l'ancre lipidique est cachée et la protéine est libre dans le cytosol => forme cytosolique; - **Active = Rho GTP-liée:** ancrée spécifiquement à la membrane plasmique du côté du cytosol => forme membranaire. - **L'activation de la protéine Rho permet le recrutement du complexe ARP 2/3 et la polymérisation de l'actine sous forme de pseudopodes.** - **Protéine Rab et adressage ciblée :** - **Après la formation du phagosome, recrutement de la protéine Rab-GTP qui permet de l'acheminer spécifiquement vers le lysosome:** - **Véritable GPS moléculaire, qui alterne entre une forme GTP active membranaire et une forme GDP inactive cytosolique.** - **Rab GTP internalisée dans le phagosome en même temps que la bactérie, se lie à la vésicule, puis l'achemine au lysosome.** - **Il existe une soixantaine de protéines Rab différentes, dont le rôle est d'adresser spécifiquement une structure vers une autre :** - **Rab 5 adresse les vésicules de la membrane plasmique à l'endosome** - **Rab 7 adresse les vésicules de l'endosome au lysosome** #### Phagocytose des corps apoptotiques = efférocytose - **Apoptose:** - **Mécanisme de mort cellulaire programmé ou suicide cellulaire.** - **Concerne généralement les cellules trop âgées pour effectuer leurs fonctions = cellules sénescentes.** - **Les cellules apoptotiques se décomposent en se fractionnant, pour faciliter leur digestion par les cellules avoisinantes :** mécanisme de bourgeonnement pour émettre des corps apoptotiques qui seront phagocytés par les cellules immunitaires et les cellules avoisinantes. - **Efférocytose se distingue de la phagocytose classique par une étape de signalisation particulière :** - **Basculement des phosphatidylserines sur le versant extracellulaire de sa membrane:** - **Mécanisme catalysé par une flippase.** - **Constitue un signal indiquant aux cellules voisines qu'elles peuvent la phagocyter.** - **Permet donc de différencier les cellules vivantes des cellules entrant en apoptose.** - **Pas de phase d'opsonisation** - **Phase d'adhésion de la cellule au phagocyte permise par l'expression de sucres particuliers à la surface des corps apoptotiques, reconnus par des domaines lectines à la surface du phagocyte.** #### Micropinocytose - **Internalisation de fluides, de solutés ou de particules de petites tailles (virus)** - **Réalisable par toutes les cellules** - **Nombreuses voies de micropinocytose** - **Par l'intermédiaire de vésicules ne dépassant pas 150 nm de diamètre.** - **La particule à ingérer est englobée de façon grossière en internalisant de grands volumes de liquide extracellulaire.** - **À l'exception des hématies et lors de la mitose.** - **2 principales:** - **Endocytose clathrine dépendante** - **Endocytose cavéoline dépendante.** #### Endocytose clathrine dépendante: Constituants essentiels - **Constituée de trois chaines lourdes et de trois chaines légères, formant une triskèle de clathrine = unité de base.** - **Auto-assemblage des triskèles pour former une cage de clathrine creuse:** présence d'une courbure membranaire spécifique de la membrane plasmique. - **MEB:** Aspect en panier de crabe par l'assemblage des triskèles de clathrine. - **MET:** Aspect hérissé de la cage de la clathrine. - **Récepteurs obligatoirement transmembranaires:** - **Permettent une reconnaissance de la charge grâce à leur liaison avec le ligand.** - **Multitude de récepteurs présentant des motifs de tri ou motif d'internalisation.** - **Protéine adaptatrice = Adaptateur:** - **Suite à une reconnaissance ligand-récepteur, l'adaptateur reconnaít spécifiquement les motifs d'internalisation et s'y lie pour faire le lien entre le récepteur et la clathrine.** - **Ainsi l'adaptateur est à la fois responsable:** - **De la spécificité du ciblage par le biais de la reconnaissance des motifs d'internalisation;** - **D'établir des liaisons avec la clathrine pour former des vésicules de transport.** - **L'adaptateur spécifique de la membrane plasmique est AP-2.** #### Endocytose clathrine dépendante: Différentes étapes - **Phosphorylation locale des phosphatidylinositols:** - **Recrutement des adaptateurs et de la clathrine par un système clé-serrure:** assemblage du manteau de clathrine. - **Concentration de plusieurs récepteurs à la membrane plasmique pour former des puits de clathrine.** - **Recrutement de Rab sous forme GTP:** - **Ancrage sur le feuillet interne de la membrane plasmique par une ancre lipidique et endocytose avec les puits de clathrine;** - **Adresse spécifiquement les vésicules à clathrine vers les endosomes.** - **Assemblage:** au fur et à mesure que les adaptateurs et les clathrines sont recrutés le puit devient une vésicule à clathrine. - **Libération dans le cytosol:** - **Une petite GTPase, la dynamine, entoure le "col" de la vésicule et l'étrangle pour sceller la vésicule et la libérer dans le cytosol.** - **Le changement de conformation de la dynamine est réalisé par l'hydrolyse du GTP.** - **Perte du manteau de clathrine et des adaptateurs indispensable pour permettre à la vésicule de fusionner avec l'endosome:** - **Démantèlement de la vésicule grâce à la HSP 70 (Heat Shock Protein)** - **Recyclage de la clathrine et des adaptateurs vers la membrane plasmique.** - **Fusion avec l'endosome de la vésicule nue grâce aux protéines Rab.** #### Endocytose clathrine dépendante: Modèle LDL-cholestérol - **Cholestérol:** - **Contenu dans toutes les cellules de l'organisme, et est indispensable à la vie.** - **Provient à 30% de notre alimentation et à 70% de la production du foie.** - **Majorité du cholestérol est sous forme estérifiée et donc trè insoluble.** - **Transport du cholestérol dans le sang via une lipoprotéine de faible densité ou LDL:** - **Monocouche de phospholipides associée à quelques molécules de cholestérols;** - **Au cœur: cholestérol estérifié;** - **Au pôle du LDL: apolipoprotéine B100 qui reconnaît spécifiquement le récepteur aux LDL à la surface de la membrane plasmique.** - **Expression des récepteurs au LDL sur la membrane plasmique qui se regrouperont au niveau des puits recouverts de clathrine.** - **Formation d'une vésicule de clathrine comme vu précédemment.** - **Adressage à l'endosome: dissociation LDL - récepteur avec recyclage de ce dernier à la membrane.** - **Maturation de l'endosome en lysosome (pH plus acide): dégradation de la particule de LDL par des hydrolases en molécules simples de cholestérol, qui rejoignent le cytosol grâce aux transports perméatifs = pompe ATPasique.** - **Internalisation du cholestérol** #### Endocytose clathrine dépendante: Modèle de la transferrine - **Transport du fer dans le sang** - **Nécessite une protéine de transport soluble, la transferrine:** - **possède deux sites de liaisons au fer Fe3+.** - **Synthése et expression des récepteurs aux transferrines au niveau de la membrane plasmique.** - **Internalisation de la la transferrine par un mécanisme d'endocytose clathrine dépendante.** - **Libération des ions fer dans l'endosome et transfeer dans le cytoplasme par l'intermédiaire de transports perméatifs = canaux ioniques.** - **Recyclage à la membrane de la transferrine vidée de ses ions fer, ou apotransferrine associée au récepteur.** - **Dissociation entre le récepteur et l'apotransferrine à pH physiologique.** #### Endocytose dépendante de la cavéoline - **Vésicules formées sont de plus petite taille (< 100 nm) et possèdent un aspect lisse, en "pelote de laine" = cavéoles.** - **Une zone de la membrane possédant une composition lipidique particulière: le lipid raft = raft lipidique = radeau lipidique** - **Les cavéoles ne se forment qu'au niveau des radeaux lipidiques, très enrichis en cholestérol et en sphingomyéline, dont la rigidité permet de réaliser la courbure membranaire et de recruter les récepteurs.** - **Des récepteurs:** - **La signalisation induisant la formation des cavéoles est induites par la liaison du ligand avec son récepteur.** - **La cavéoline étant enchâssée sur le versant intracellulaire de la membrane, elle peut se lier à des structures du versant extracellulaires. Les récepteurs peuvent donc être:** - **Des protéines transmembranaires** - **