Biologie Cellulaire - 04 - Le Cytosol - LAS-2 PDF

UE BIOLOGIE – SOCLE COMMUN Biologie Cellulaire 04 – LE CYTOSOL  PLAN DU COURS I. Introduction II. Composition du cytosol III. Fonctions du cytosol A. Synthèse des protéines B. Adressage d...

UE BIOLOGIE – SOCLE COMMUN Biologie Cellulaire 04 – LE CYTOSOL  PLAN DU COURS I. Introduction II. Composition du cytosol III. Fonctions du cytosol A. Synthèse des protéines B. Adressage des protéines synthétisées C. Modification des protéines synthétisées D. Dégradation des protéines IV. Rôle dans l’immunité V. Autres acteurs présents dans le cytosol A. Protéines G B. Le calcium et les molécules associées Université Sorbonne Paris Nord 2 sur 22  I. INTRODUCTION ♦ Les trafics intracellulaires peuvent s’effectuer de plusieurs manières, mais il y en a deux principales : soit via des systèmes vésiculaires qui permettent à des molécules de passer d’un organite à un autre, soit via des molécules qui traversent directement le cytoplasme (ou le cytosol), à l’aide ou non du cytosquelette. ♦ Tout cela se fait dans le cytoplasme, c’est-à-dire l’enceinte de la cellule, à l’intérieur de la membrane plasmique. ♦ Le cytosol/hyaloplasme correspond à la phase liquide, translucide où baignent les organites mais aussi de nombreuses autres petites molécules. ♦ Il occupe l’espace à l’intérieur d’une cellule qui n’est pas occupé par des organites (noyau, appareil de Golgi, ribosomes, réticulum, mitochondries et plastes (chez les plantes), cytosquelette, vésicules, système endosomal et lysosomal, phagosomes…). Le cytosquelette permet le maintien de la forme de la cellule. Il va également servir de transport à l’intérieur des cellules et de système d’ancrage. ♦ Définition technique : Fraction liquide du cytoplasme, obtenue après centrifugation et élimination des organites. ♦ Il occupe environ 50% du volume d’une cellule classique, l’autre moitié est occupée par les organites. Cela peut être variable d’un type cellulaire à l’autre. Exemple de cellule classique : un hépatocyte, cellule qui entre dans la constitution du parenchyme hépatique Université Sorbonne Paris Nord 3 sur 22  II. COMPOSITION DU CYTOSOL ♦ Lorsqu’on centrifuge un broyat de cellules, le surnageant qui reste à la fin correspond au cytosol. ♦ Le cytosol est composé : o À 85% d’eau o D'acides aminés, d’acides gras, glycérol et des sucres issus de la digestion de molécules plus volumineuses qui ont potentiellement été fabriquées ou endocytées. o D’ions (Sodium Na+ en moindre quantité, Potassium K+ en grande quantité, Cl-, Mg2+, Ca2+) o De Gaz dissous tels que O2 et CO2 o D’inclusions lipidiques, de glycogène (molécules plus volumineuses que les précédentes citées) qui permettent le stockage des sucres et des lipides (par la suite, leur dégradation permettra de fournir de l’énergie à la cellule). Le glycogène est la principale forme de stockage des sucres chez les animaux contrairement aux plantes pour lesquelles c’est l’amidon) o D'enzymes en très grand nombre (plusieurs milliers qui vont faciliter les réactions biochimiques comme les ribosomes), d’acides nucléiques et des nucléotides (ARNm ou ARNr). Les ribosomes sont des particules ribonucléoprotéiques (= RNP), et associées à des ARNm, ils forment des polysomes qui sont des lieux de synthèse des protéines. o De protéines du cytosquelette qui sont un des constituants majeurs, organisés en structure macromoléculaire. ♦ Ces différentes molécules sont entrées dans les cellules par des mécanismes d’endocytose ou à l’aide de transporteurs. ♦ Selon les interactions des protéines (fibreuses ou globulaires) à l’intérieur du cytosol, la consistance du cytosol peut être +/- visqueux. o Lorsque les interactions sont fortes, on aura un cytosol qui va être plutôt visqueux (Consistance d’un gel) et inversement lorsque les interactions sont faibles, le cytosol va être plutôt fluide. La viscosité étant basée sur des interactions, elle peut donc changer rapidement en fonction des cellules. o Cette modification de consistance du cytosol entre forme gel et fluide est à l’origine de mouvements de certains organites. Université Sorbonne Paris Nord 4 sur 22 Université Sorbonne Paris Nord 5 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL A. SYNTHÈSE DES PROTÉINES Le cytosol est le site de synthèse : o De la totalité de ses propres protéines (enzymes, constituants du cytosquelette qui sont destinés à rester dans le cytosol) o De la majorité des protéines mitochondriales (protéines fonctionnelles et structurelles) o De la totalité des protéines contenues dans le nucléoplasme o Des protéines extrinsèques de la membrane plasmique (celles sur la face cytosolique) o Des protéines G (capable d'hydrolyser le GTP) Le début de la synthèse de TOUTES les protéines se fait dans le cytosol. La synthèse des protéines est aussi appelée phénomène de traduction. La traduction est un mécanisme par lequel une information sous la forme d’un ARNm va être décodée, après la transcription. On passe d’une séquence de nucléotides à une séquence d’acides aminés d’où le terme de traduction. Université Sorbonne Paris Nord 6 sur 22  Pour la traduction on utilise le code génétique (créé dans les années 60) = dictionnaire des AA (acides aminés) : o Dans un ARNm, la seule partie variable est la base (le ribose (sucre) et le phosphate sont identiques), ainsi, seules les bases sont impliquées dans le code génétique. o On dénombre 4 bases pour 20 acides aminés différents o Un code à trois lettres avec 4 lettres différentes (U,C,A,G) permet de coder l’ensemble des acides aminés (43= 64 possibilités : ce qui est suffisant pour coder les 20 AA. Mais pour un code à 2 lettres, on aurait 42 =16 insuffisant). On parle donc de codon (ou triplet). Le code o Il existe un codon initiateur : AUG = Méthionine (la traduction génétique commence uniquement par ce codon) o Il existe trois codons dits « STOP » ou « non-sens » : UAA, UAG et UGA. Ces derniers ne codent pas pour des acides aminés mais servent à arrêter la synthèse de la chaine polypeptidique. o Mis à part la méthionine et le tryptophane codés par un seul codon, tous les acides aminés sont codés par deux codons ou plus. Université Sorbonne Paris Nord 7 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL A. SYNTHESE DES PROTÉINES (suite) ♦ Le code génétique possède 3 propriétés : Le code o Universel : il est identique pour TOUS les organismes génétique vivants (animaux, plantes, bactéries, virus).(même si récemment on a observé des déviations dans la mitochondrie et (suite) certains organismes unicellulaires) o Dégénéré : un même AA peut être codé par plusieurs codons. Remarque : dans la plupart des cas, c’est la troisième base qui diffère. o Non chevauchant : l’ARNm est lu codon par codon, triplet par triplet du point de départ au point de terminaison. Attention à ne pas confondre avec les gènes chevauchants ! ♦ Ils sont responsables de cette traduction : o Ces derniers vont recevoir divers éléments nécessaires à la Les ribosomes traduction dont les ARNt (qui vont apporter les AA) et l’ARNm (= est l’information qui sera à traduire). o Composé de 2 unités : la petite sous-unité et la grande sous- unité qui elle contient l’enzyme capable d’accrocher successivement un AA à la chaîne polypeptidique en cours d’élaboration : c’est la peptidyl transférase. ♦ Une chaîne peptidique est constituée d’une succession d’acides aminés liés par des liaisons amide (= liaison CONH). ♦ Une liaison peptidique est la formation d’une liaison amide entre l’extrémité COOH d’un premier AA avec l’extrémité NH2 de l’acide aminé suivant. ♦ L’ordre des AA dans cette chaîne est défini par la séquence de La chaîne l’ARNm via l’information contenue dans cette séquence. peptidique ♦ A chaque liaison amide formée on aura l’élimination d’une molécule d’eau. Université Sorbonne Paris Nord 8 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : SYNTHESE DES PROTÉINES LES ÉTAPES DE LA TRADUCTION ♦ La traduction s’effectue en 3 étapes : o Initiation : assemblage du ribosome sur l’ARNm. o Élongation : accrochage des acides aminés les uns aux autres via des cycles répétés de délivrance d’AAs et de formation de la liaison peptidique. C’est aussi lié à des mouvements le long de l’ARNm par des mécanismes de translocation. o Terminaison : libération de la chaine polypeptidique. ♦ Les mécanismes généraux sont identiques mais il peut exister des différences entre les eucaryotes et procaryotes surtout au niveau des facteurs d’initiation, d’élongation et de terminaison. Université Sorbonne Paris Nord 9 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : SYNTHESE DES PROTÉINES LES ÉTAPES DE LA TRADUCTION (suite) ♦ Activation de l’amino-acyl : Avant l’initiation, il y a l’activation du premier AA qui est la Méthionine. o L’AA (Met) est activé par accrochage sur un ARNt dit initiateur grâce àune enzyme : l’amino-acyl ARNt synthétase qui couple l’AA à son ARNt. o L’amino-acyl ARNt synthétase (ARNt initiateur) transforme l’amino-acyl(via de l’ATP) en amino-acyl-AMP (avec libération de 2 pyrophosphates). o Puis, par rupture de la liaison, l’enzyme transfère l’amino- acyl- AMP surl’ARNt. On obtient ainsi un acide aminé lié à un ARNt : l’amino- acyl-ARNt, en 3’ (c’est un phénomène orienté) 1. Initiation ♦ Au début, les deux sous-unités du ribosome sont dissociées : o 4 à 6 facteurs d’initiation (dont eIF4f, eIF4a et eIF4b) et une hélicase (enzyme ATP-dépendant) vont s’associer au niveau de la coiffe située à l’extrémité 5’ de l’ARNm (extrémité où commence la lecture). o Ils sont ensuite rejoints par la petite sous-unité associée à d’autres facteurs d’initiation : eIF2A + GTP + MET-ARNt o Cet ensemble va se placer sur le site P (= site peptidyl de la sous- unité) Université Sorbonne Paris Nord 10 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : SYNTHESE DES PROTÉINES LES ÉTAPES DE LA TRADUCTION (SUITE) Cet ensemble va commencer la lecture de l’ARNm via une hélicase (elle nécessite de l’énergie sous forme d’hydrolyse de l’ATP). o Lorsque ce complexe rencontre un codon AUG (codon 1.Initiation d’initiation), le facteur eIF2A hydrolyse le GTP auquel il est lié, (suite) entraînant la dissociation des facteurs d’initiation. o Cette dissociation permet à la grosse sous-unité de venir se fixer à la petite sous-unité. On obtient ainsi un complexe ribosomal de 80S (Svedberg) fonctionnel. L’initiation est terminée. Université Sorbonne Paris Nord 11 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : SYNTHESE DES PROTÉINES LES ETAPES DE LA TRADUCTION (SUITE) ♦ A chaque cycle d’élongation, on observe : o L’activation de l’amino-acyl ARNt avec du GTP et deuxfacteurs eEF1((=eucaryote élongation factor) o La liaison de l’amino-acyl-ARNt dans le site A du ribosome(petite sous-unité) o Transfert spontané du peptide sur le site A : transpeptidation o La libération de l’ARNt (qui était sur le site P) o La translocation du site A au site P grâce à un facteur eEF2 et L’hydrolyse du GTP (1 GTP pour chaque translocation de 2. Élongation codon). ♦ Ce cycle va avoir lieu jusqu’à l’étape de terminaison. ♦ Lorsque le ribosome arrive à un codon stop (UAA, UAG, UGA), il s’arrête dans le site A : le facteur eRF (qui a une structure tridimensionnelle très proche de celle d’un l’ARNt) se lie au codon 3.Terminaison stop et provoque l’hydrolyse du peptidyl- ARNt (rupture de la liaison ester sur le site P donc le peptide est décroché du ribosome) et libère donc le peptide dans le cytoplasme. N.B : Il y a une animation à la fin de la vidéo 3 (8min28) sur la façon dont se font ces différents mécanismes de l’élongation permettant la lecture et la synthèse d’une protéine. Université Sorbonne Paris Nord 12 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL B. ADRESSAGE DES PROTÉINES SYNTHETISEES Dans le cytosol, il y a des facteurs spécialisés dans la reconnaissance des séquences d’adressage des protéines. Ils permettent de trier et diriger les protéines vers une destination. Les principaux à retenir sont : SRP Adressage des protéines vers le Réticulum (Signal Recognition Particle) NLS Adressage des protéines vers le Noyau (Nuclear Localization Signal) Université Sorbonne Paris Nord 13 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL C. MODIFICATION DES PROTÉINES SYNTHETISEES ♦ Le cytosol est en mesure de modifier les protéines soit pendant (co-traduction), soit après la traduction (post-traduction). ♦ On dénombre une centaine de modifications pouvant toucher les AAs : o Phosphorylation-déphosphorylation o Enlèvement Méthionine o Modifications des acides aminés o Méthylation, Carboxylation, Acétylation, Sulfatation de certains AAs o Glycosylation : O-glycosylation au niveau de l’appareil de Golgi, pouvant intervenir sur un nombre limité de protéines cytosoliques. o Accrochage d’acides gras, après la traduction, sur certaines protéines leur permettant de s’ancrer, de manière réversible ou non, sur la face cytosolique des membranes plasmique, nucléaire et des différents compartiments endomembranaires (cas de l’isoprénylation ou formation des ancres GPI). o Conformation 3D et possibilité +/- dépliement par les protéines de choc thermique, permettant l’acquisition d’une conformation tridimensionnelle, qui confère une activité à la protéine. o Ubiquitination (= dégradation) III.FONCTIONS DU CYTOSOL : MODIFICATION DES PROTÉINES SYNTHETISEES ACCROCHAGE D’ACIDES GRAS ♦ L’accrochage de résidus d’acides gras se fait sur des protéines néosynthétisées qui vont permettre d’adresser ces protéines vers la membrane et permettre leur insertion du côté cytosolique. ♦ Parmi ces différentes possibilités d’accrochage des résidus d’acides gras on va avoir des réactions qui vont soit se faire de façon co-traductionnelle (pendant la traduction) ou de façon post- traductionnelle (une fois que la protéine est terminée). Les protéines seront ainsi ancrées dans la membrane sur la face extracellulaire (c’est le cas de l’ancre GPI) ou intracellulaire (accrochage des protéines sur la face cytosolique). GLYPATION : consiste à accrocher une ancre GPI EXTRACELLULAIRE (glycosylphosphatidylinositol) dans le CO Réticulum endoplasmique TRADUCTIONNELLE MYRISTOYLATION INTRACELLULAIRE POST PALMITOYLATION TRADUCTIONNELLE ISOPRENYLATION Université Sorbonne Paris Nord 14 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : MODIFICATION DES PROTÉINES SYNTHETISEES LES PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE (HSP) ♦ Aussi appelées Heat Shock Proteins (HSP) = Protéines chaperonnes = Protéines de stress ♦ Localisation extrêmement variable (cytosol, matrice de la mitochondrie, lumière du réticulum endoplasmique, lumière des lysosomes, membrane interne…). Caractéristiques ♦ Elles ont TOUTES une activité ATPasique SAUF l’ubiquitine. ♦ Poids moléculaire variable (10 à 110 kDa) ♦ Rôle général dans l’intégrité des autres protéines cellulaires, dans l’adressage, dans les modifications post- traductionnelles et dans la dégradation des protéines. ♦ Elles interviennent dans des mécanismes physiologiques. ♦ HSP constitutives : présentes de façon permanente dans toutes les cellules à l’état normal => ubiquitaire (ex : ubiquitine). ♦ HSP inductibles : apparaissent lors de phénomène de stimulation ou de stress (infection virale, hypoxie, action de toxines), elles sont absentes à l’état normal. Ex : Tout stress sur des cellules peut conduire à des dénaturations pour les protéines. La renaturation est un Plusieurs types mécanisme thermodynamiquement spontané qui se fait à 20°C normalement. L’augmentation de la température d’environ 4-5 degré (à 37°C chez l’Homme), au sein d’une cellule va induire une réponse transitoire qui se traduit par une diminution de la synthèse de certaines protéines et par la modification de la conformation spatiale (souvent associé à la perte de leur activité fonctionnelle). Ces protéines modifiées auront tendance à s’agréger et peuvent devenir toxiques et dangereuses pour les cellules. Il y aura donc une augmentation de la transcription des gènes codant pour les HSP et une augmentation de la synthèse des protéines chaperonnes qui permettent de diminuer cette agrégation. ♦ Ces protéines chaperonnes ou protéines de choc thermique ont été Découverte découvertes chez les levures puis chez les animaux, à la suite d’une et évolution élévation de la température. Elles ont été très bien conservées au cours de l’évolution ce qui suggère un rôle essentiel dans la vie des cellules. ♦ Retrouvées chez de nombreux êtres vivants : HSP70 humaine a 50% d’homologie avec celle bactérienne (chez E. Coli), certains domaines ont des taux d’homologie de 96%. Université Sorbonne Paris Nord 15 sur 22  LES PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE FONCTIONS DES PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE ♦ Pour être fonctionnelles, les protéines doivent se modifier et acquérir une conformation définitive nécessaire à leur intervention dans les différentes fonctions qu’elles peuvent avoir. C'est alors que les protéines chaperonnes (hsp et co- chaperonnes) interviennent pour replier la protéine et acquérir sa conformation tertiaire et quaternaire qui sont absolument indispensables pour leurs fonctions dans la cellule. Acquisition de la conformation tridimensionn- elle des protéines ♦ La clathrine permet la formation, soit de bourgeonnement, soit de molécules d’endocytose. Elle est associée à une protéine adaptative : l’adaptine, qui permet la liaison. ♦ Lorsque la vésicule est formée, elle va perdre son manteau de clathrine (nécessaire à la formation de la vésicule). Ce sont les HSP 70 constitutive qui vont être responsables du désassemblage du manteau (par hydrolyse de l’ATP), permettant ainsi à la vésicule déshabillée d’aller fusionner avec d’autres compartiments (éventuellement le système endosomal, en fonction de l’origine de cette molécule). Déshabillage des ♦ Le désassemblage du manteau va permettre le recyclage de la clathrine vésicules et de l’adaptine pour faire d’autres molécules d’endocytose ou permettre des bourgeonnements à partir d’autres compartiments comme le réticulum endoplasmique. Université Sorbonne Paris Nord 16 sur 22  LES PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE FONCTIONS DES PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE (Suite) ♦ Les protéines chaperonnes, dont la HSP90, vont agir sur les récepteurs nucléaires aux hormones stéroïdes. ♦ Certaines molécules informatives hydrophobes sont capables d’entrer à l’intérieur des cellules, comme les hormones de types stéroïdes, qui sont capables de passer à travers les membranes. Après avoir traversé la membrane plasmique, certaines des molécules vont se fixer à la HSP90, qui inactive les récepteurs nucléaires. La formation du complexe récepteur-hormone va libérer la HSP90 et va ainsi permettre la dimérisation des deux récepteurs avec leur ligand (dimérisation puis liaison à l’ADN sur des séquences nucléotidiques spécifiques de type HRE (Hormone Responsive Element) puis transcription de gènes cibles. ♦ Des molécules pharmacologiques considérées comme des antihormones peuvent inhiber cette voie de transmission du signal Dimérisation en plusieurs points : des récepteurs o Soit en inhibant la dissociation de HSP90/récepteur ce qui empêche HSP90 de quitter le récepteur et donc impossibilité à l’hormone de s’y fixer. o Soit en empêchant le complexe hormone/récepteur de se fixer sur l’ADN et donc pas de transcription des gènes cibles. Exemple : La pilule du lendemain RU486 = mifépristone o Soit en empêchant la transcription Université Sorbonne Paris Nord 17 sur 22  III.FONCTIONS DU CYTOSOL D. DÉGRADATION DES PROTÉINES ♦ Le cytosol est à l’origine d’une protéolyse importante (=dégradation des protéines). ♦ La concentration finale de protéines cytosoliques peut se modifier très rapidement par activation de la protéolyse. ♦ La concentration d’une protéine dépend ainsi de multiples facteurs : o Vitesse de synthèse o Durée de vie de la protéine o Vitesse de dégradation ♦ Protéases fonctionnant à pH acide dans plusieurs compartiments dusystème endomembranaire : ♦ Ex : certaines enzymes des lysosomes ou les vacuoles d’autophagie ♦ Protéases fonctionnant à pH neutre : retrouvées dans le cytosol ou dans la lumière des organites, organisées sous forme de tonneau tel 2 types de protéases que les protéasomes (complexes Ex : protéiques) o Protéasome (enzymes regroupées en tonneaux (cylindrique), observable au ME). o Exopeptidase cytosolique : Calcium (Ca2+) dépendante dégrade les extrémités des protéines en présence de Ca2 (catalyseur) o Caspase (mises en jeu pendant l’apoptose=mort cellulaire programmée) o Clipase dans la lumière du RE et mitochondrie : permet la séparation de peptides signaux. ♦ La nature du premier AA (sa séquence) ♦ La présence de séquences spécifiques ♦ Parmi les séquences particulières : La durée de vie des o PEST (Proline, Acide Glutamique, Sérine, Thréonine) protéines dépend de : o D-Box = « Destruction Box » (9 acides aminés). Les D-Box sont notamment présentent chez les cyclines (protéines régulatrices du cycle cellulaire). ♦ Ces séquences peuvent augmentent la vitesse de dégradation. ♦ Certains acides aminés qui peuvent être : o Déstabilisants : Isoleucine o Moyennement déstabilisants : leucine o Stabilisants : méthionine ou glycine. ⇨ En fonction de la quantité de ces acides aminés, la protéine aura une durée de vie +/- longue Université Sorbonne Paris Nord 18 sur 22  III. FONCTIONS DU CYTOSOL : DEGRADATION DES PROTÉINES DEGRADATION PAR LE PROTÉASOME ♦ Les protéasomes sont des structures assez volumineuses oligomériques, en forme de tonneau, à l’intérieur desquels a lieu la protéolyse. ♦ La dégradation par l’intermédiaire du protéasome se divise en plusieurs étapes et nécessite l’intervention de l’ubiquitine. Ubiquitine = protéine de 8,5kDa, ubiquitaire (présente dans toutes les cellules eucaryotes), appartenant à la famille des protéines chaperonnes. o 1 : Accrochage de plusieurs molécules d’ubiquitine de façon covalente (fixation sur lysine). D’autres protéines (E1, E2 et E3) viennent compléter le signal. L’ubiquitine se fixe sur E1 qui est l’enzyme d’activation de l’ubiquitine (105kDa) et est la plus volumineuse. Transfère sur E2. L’ensemble E2/ubiquitine s’assemble à E3. E3 sélectionne la protéine à dégrader en fonction de la nature du coté N-ter. La méthionine, la sérine, l’alanine, la thréonine, la glycine et la cystéine sont des AA résistants à la dégradation par le système ubiquitine. Tandis que d’autres comme l’arginine, lysine, histidine, etc, favorisent l’accrochage de E3 : ces AAs ont un temps de demi-vie de l’ordre de 30 min. o 2 : Transfert de l’ubiquitine sur le substrat qui est la protéine à dégrader. o 3 : Adressage du substrat au protéasome (deux types : un de 20S et un de 26S (environ 1700kDa), le plus grand forme un tonneau de 45 nm de long) qui contient les enzymes protéolytiques qui vont dégrader les protéines en petit peptides. Les produits de dégradation sont des protéines uniquement partiellement hydrolysées (leur dégradation se terminera dans les lysosomes) ou des peptides. o 4 : recyclage de l’ubiquitine o 5 : transformation des petits peptides en acides aminés par les exopeptidases dans le cytosol. Les acides aminés sont réutilisés pour la synthèse des protéines ou transformés en pyruvate afin d’être réutilisés comme source énergétique. ♦ REVERSIBLE (dé-ubiquitinylation) : o Ex : récepteurs cytosoliques, nucléoplasmiques ou membranaires, L’ubiquitinylation des protéines comme les histones. o Ce phénomène est contrôlé par la cellule elle-même par des enzymes spécifiques et permet ainsi leur recyclage IRREVERSIBLE : Ex : Protéines transmembranaires (des récepteurs), certaines enzymes cytosoliques ou protéines en cours de biosynthèse Université Sorbonne Paris Nord 19 sur 22  IV.RÔLE DANS L’IMMUNITÉ INFECTION VIRALE ET CMH-I ♦ Il existe un mécanisme particulièrement important faisant appel au protéasome. Il s’agit des Infections virales Rôle important du protéasome dans l’immunité o 1 : Fixation de la particule virale (=antigène) sur un récepteur. o 2 : Endocytose et formation d’une vésicule. o 3 : Ubiquitinylation de la vésicule et dégradation partielle des protéines virales en peptides par le protéasome. o 4 : Passage des peptides dans le RE (grâce à des systèmes de transporteurs) qui contient dans sa membrane des molécules du CMH I (complexe majeure d’histocompatibilité de type I). o 5 : Ce complexe CMH I transporte les peptides antigéniques (liés de manière covalente) à la surface de la membrane plasmique où il va être exocyté. Ils sont ensuite reconnus par des récepteurs CD8 des lymphocytes T. o 6 : Activation du système immunitaire. ♦ Les protéines cytosoliques avec des anomalies structurelles ou avec un défaut d’adressage sont aussi dégradées par le protéasome. Ces protéines anormales peuvent apparaître après un stress (choc thermique, toxines, hypoxie...). Université Sorbonne Paris Nord 20 sur 22  V. AUTRES ACTEURS PRÉSENT DANS LE CYTOSOL A. LES PROTÉINES G ♦ G = Guanine ♦ Ce sont des molécules capables de fixer du GTP/GDP, d’hydrolyser le GTP en GDP (ce qui va libérer de l’énergie pour les réactions biochimiques) et de libérer des phosphates. ♦ Elles sont synthétisées dans le cytosol et sont susceptibles de subir d’éventuelles modifications (accrochage de résidus acides gras permettant l’ancrage dans les membranes du coté cytosolique). Cet accrochage est nécessaire pour leur activité fonctionnelle sauf pour la dynamine et la protéine SAR. ♦ Il en existe deux familles : Les grandes protéines G Les petites protéines G ou monomériques ou hétérotrimériques ♦ Constituées de trois sous-unités (α, β & γ) ♦ Associées temporairement à la membrane ♦ Rôle principal : hydrolyse du GTP ♦ Accrochage permanent à la membrane ♦ Plusieurs familles avec des rôles très différents : ♦ Associées à la membrane plasmique et aux o ARF : bourgeonnement de vésicules, membranes des différents compartiments flux membranaire, contrôle du du système endomembranaire et participent revêtement des molécules de au flux de membrane. coatomères. Ex : ARF6 qui intervient aussi dans ♦ Rôle dans la transmission de signaux les phénomènes de phagocytose, chimiques hydrosolubles où ils sont couplés voir dans la migration des cellules. aux récepteurs aux protéines G (RCPG à 7 o Rab : flux membranaires. Rôle dans la domaines transmembranaires : la plus formation et transport des vésicules (ex grande famille de récepteurs chez : système nerveux), et dans les l’Homme). mécanismes d’endocytose (Ex : Rab1 associée aux puits de clathrines) et ♦ Activation irréversible par des toxines d’exocytose. (toxine cholérique, coqueluche). o Ras : activées par des récepteurs membranaires (récepteurs aux facteurs de croissance), capables d’agir sur les phénomènes de prolifération et de cycle cellulaire. o Dynamine : fermeture et internalisation de vésicules à cavéoles et à clathrines lors de l’endocytose. Elles interviennent à partir d’un certain nombre de compartiments y compris l’appareil de Golgi. o Rho & Rac : interviennent dans l’organisation du cytosquelette Université Sorbonne Paris Nord 21 sur 22  V. AUTRES ACTEURS PRÉSENT DANS LE CYTOSOL (Suite) B. LE CALCIUM ♦ C’est un ion extrêmement important dans la vie d’une cellule. ♦ Les variations de la concentration de calcium dans la cellule sont à l’origine de très nombreux phénomènes comme l’activation d’enzymes cytosoliques ou nucléaires, de Désoxyribonucléase ou de ribonucléase, l’activation de protéines régulatrices du génome comme les facteurs de transcription ou contrôlant le cycle cellulaire. ♦ Un grand nombre de protéines contractiles font intervenir les Ca2+ ♦ Le calcium est stocké dans la cellule dans différents compartiments membranaires, notamment dans la mitochondrie, le réticulum endoplasmique rugueux, le noyau et l’appareil de Golgi. ♦ Dans le cytosol, le calcium contrôle directement les protéines membranaires et cytosoliques qui permettent la fusion, la contraction et le passage à travers des jonctions cellulaires. ♦ Il existe une protéine spécifique : la calmoduline, qui se lie simultanément à 4 ions Ca2+. Ce complexe joue un rôle pivot dans de nombreuses étapes métaboliques qui interviennent dans la phosphorylation/déphosphorylation de protéines cytosoliques et nucléoplasmiques. Université Sorbonne Paris Nord 22 sur 22