PAES STAGE DE PRÉ RENTRÉE UE 2

Transcription

1 PAES STAGE DE PRÉ RENTRÉE UE 2

2 INTRODUCTION Réseau de saccules et de canalicules limités par une membrane continue ( 5-6 nm) Très grande surface développée Lieu de synthèse de nombreuses molécules 2 types de réticulum endoplasmique (RE) Réticulum endoplasmique rugueux (RER) Réticulum endoplasmique lisse (REL)

3 RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE RUGUEUX (RER) Saccules aplatis recouverts de polyribosomes sur la face cytoplasmique aspect rugueux Donc synthèse de protéines Membrane continue avec la membrane nucléaire externe Elément de transition vers l appareil de Golgi Une face lisse (sans polyribosomes) toujours Orientée vers l appareil de Golgi Une face rugueuse

4 RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE (REL) Labyrinthe de canalicules interconnectés Non recouvert par des polyribosomes

5 FONCTIONS DU RER (1) 1. Synthèse et translocation des protéines 1. Début de synthèse des protéines dans le cytosol 2. Adressage à la membrane du RE 3. Translocation co-traductionnelle Si signal de rétention : protéines résidentes du RE (solubles ou transmembranaires) Si aucun signal de rétention : protéine suit le flux vectoriel permanent

6 Adressage des protéines solubles Résidente du RE (signal KDEL), du Golgi, endosomes, lysosomes... Membrane plasmiques (protéines extrinsèques externes) Milieu extracellulaire (protéines sécrétées) Adressage des protéines intrinsèques Transmembranaires : Résidentes du RE (autre signal), Golgi, endosomes, lysosomes... Membrane plasmique Ancrage GPI : Feuillet externe de la membrane plasmique (protéines intrinsèques externes)

7 Protéine soluble : Possède un peptide signal N-terminal d adressage au RE Après translocation, clivage de ce peptide par une peptidase

8 Protéines transmembranaires : peptide signal N-ter (comme protéines solubles) signal d adressage intracaténaire (1 e domaine transmembranaire hydrophobe) dont la répartition des charges va préciser l orientation de la protéine. Ce signal n est jamais clivé.

9

10 2. Glycosylation FONCTIONS DU RER (2) Synthèse d un oligosaccharide (7 résidus) lié à un dolichol sur la face cytoplasmique de a membrane plasmique Flip-flop : bascule de l oligosaccharide vers la lumière du RE puis addition de 7 résidus supplémentaires (au total : 2 NAG, 9 mannoses, 3 glucoses) Transfert en bloc de l oligosaccharide par la N- glycosyltransférase sur Asn (sites spécifiques : Asn-X- Thr/Ser) Elagage de l arborisation osidique (1 man + 3 glc) puis poursuite dans le Golgi

11 FONCTIONS DU RER (3) 3. Maturation des protéines Ponts disulfures : formation spontanée favorisée par les conditions oxydo-réductives du milieu. Conformation la plus stable assurée par la PDI (Protéine Disulfide Isomérase) Repliement des protéines : intervention de protéines chaperonnes (calnexine et calréticuline) + protéine Bip (Hsp70) Indispensable au contrôle qualité

12 FONCTIONS DU REL Synthèse des hormones stéroïdes +++ (hormones sexuelles, cortisol dérivées du cholestérol) Synthèse et insertion des phospholipides membranaires Stockage du Calcium Ca 2+ Rôle de détoxification (surtout dans le foie) de molécules toxiques exogènes ou endogènes

13 PACES STAGE DE PRÉ RENTRÉE UE 2

14 INTRODUCTION Empilement de saccules: chaque empilement forme un dictyosome : Face cis (entrée) Région médiane Face trans (sortie) Trans (émission de vésicules) Médian Localisation: près du noyau et du centrosome Taille variable selon : Le type cellulaire L état fonctionnel Cis (réception de vésicules)

15 METHODES D ETUDE Cytochimie, cytoenzymologie et immunomarquages Fractionnement et sous-fractionement : Homogénéisation classique : vésicules lisses Homogénéisation douce : dictyosomes Compartimentation fonctionnelle du Golgi (activités enzymatiques et polysaccharides localisés)

16 COMPOSITION CHIMIQUE Face cytosolique : microtubules + MAP + protéines G Membrane : mosaïque fluide, lipides, nombreuses enzymes, glucides Cavité (lumière) : protéines Matrice protéique : maintient l intégrité du dictyosome

17 FONCTIONS DE L APPAREIL DE GOLGI Elément central du système endomembranaire Glycosylation des protéines Lieu de transfert et de tri des molécules élaborées dans le RE

18 FLUX MEMBRANAIRE

19 MÉCANISME DE L APPAREIL DE GOLGI Réception des protéines venant du RE via l ERGIC en regard du pôle Cis Vésicules de transition Envoi des protéines ayant terminé leur maturation via le pôle Trans et le Réseau Trans Golgien (RTG) Vésicules de sécrétion

20 DEUX TYPES DE SÉCRÉTIONS

21 SÉCRÉTION CONTINUE (OU CONSTITUTIVE) Définition Existe dans toutes les cellules Pas de stockage des vésicules émises par le RTG Fusion immédiate des vésicules avec la membrane plasmique Mécanisme de tri Vésicules recouvertes de FAPP Vésicules recouvertes de cavéoline

22 SÉCRÉTION RÉGULÉE (OU CONTRÔLÉE) Définition Existe dans les cellules spécialisées à sécrétion rapide («sécrétion sur commande») Stockage des vésicules émises par le RTG sous la membrane plasmique Sécrétion stimulée par un signal extracellulaire (augmentation intracellulaire du Ca) Exemples de molécules concernées : hormones, neurotransmetteurs, Mécanisme de tri Vésicules recouvertes de clathrine

23

24 TUTORAT DE SANTE DE MONTPELLIER- NIMES Stage pré-universitaire

25 RE Golgi Endosomes - Lysosomes

26 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Compartiments vers lesquels se dirigent les vésicules (plusieurs revêtements possibles) ou les vacuoles nées de la membrane plasmique par endocytose ou par phagocytose C est la voie principale de la nutrition Alimentés par les vésicules venant du Trans Golgi qui leur apportent des enzymes (solubles et membranaires) ainsi que la pompe a proton H+ ATPase Ces vésicules vont fusionner avec un endosome, un phagosome ou une vacuole autophagique pour donner un lysosome où le matériel va commencer à être digéré

27 RE Golgi Endosomes - Lysosomes La lumière des endosomes possède un ph de plus en plus acide qui va tendre vers celui des lysosomes Endosome précoce : 7,4 Endosome tardif : 6,5 Lysosome : 5

28 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Endosomes tardifs = corps multivésiculaires

29 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Il existe aussi des endosomes de recyclage

30 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Ils contiennent des hydrolases Enzymes fonctionnants à ph acide (venants du TGN) Protéases membranaires pour la maturation des sécrétion Ces hydrolases commencent l hydrolyse de certaines molécules endocytées, phénomène qui va pouvoir se poursuivre dans les lysosomes

31 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Les endosomes : CARREFOUR CELLULAIRE échanges avec la MP et milieu extrac échanges avec le cytosol échanges avec le réseau Trans Golgien échanges avec les lysosomes

32 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Echanges avec la Membrane plasmique et le milieu extracellulaire recyclage à la membrane plasmique des protéines membranaires (ex: récepteurs) Protéines membranaires mono-ubiquitinylé cytosoliquement ou fixation du ligand à son récepteur : ENDOCYTOSE Dans les endosomes sous l effet du ph acide il y a dé ubiquitinylation éventuelle ou un détachement du ligand à son récepteur EXOCYTOSE vers la membrane plasmique des protéines membranaire ou du récepteur sans son ligand par des vésicules (exosomes) qui ont bourgeonnées de l endosome RECYCLAGE

33 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Echanges avec le cytosol Une partie des métabolites présents dans l endosome passent dans le cytosol via des perméases Propriété utilisée par les bactéries et les virus.

34 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Echanges avec le TGN Apports continus du TGN en hydrolases acides Apport de la pompe à protons Emission de glycoprotéines membranaires spécifiques du Golgi qui effectuent des cycles endocytose-exocytose (ex: récepteur M6P) Apport de certaines toxines bactériennes (cible: RE)

35 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Echanges avec les lysosomes Les endosomes apportent le materiel endocyté ou phagocyté aux lysosomes et peuvent fusionner avec eux

36 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Les endosomes ont un rôle dans la présentation antigénique : en plus des CMH 1 qui vont présenter les antigénes aux LT8, les cellules spécialisées (présentatrices d antigénes) vont fixer des peptides antigéniques sur des CMH 2 (présentation aux LT4) dans les endosomes Réponse immunitaire

38 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Il est possible que des peptides antigéniques s échappent des endosomes pour se retrouver dans le cytosol. Ils vont rejoindre la lumière du RE via les perméases et vont s associer aux CMH 1 (qui vont les présenter aux LT8) Il est possible que des CMH 1 se retrouvent dans les endosomes par erreur d adressage

39 RE Golgi Endosomes -Lysosomes

40 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Adressage des enzymes solubles des lysosomes : signal M6P (Manose 6 Phosphate)

41 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Certains récepteurs sont recrutés pour récupérer des enzymes lysosomales accidentellement exocytées dans le milieu extracellulaire

42 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Les protéines membranaires ainsi que les récepteurs M6P ont un peptide signal spécifique d adressage situé à l extrémité C cytosolique

43 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Le lysosomes est de morphologie très hétérogène, il contient :

44 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Il existe 4 voies de dégradation pour le compartiment lysosomal - L endocytose - La phagocytose - L entrée direct - L autophagie /!\ le signal M6P va disparaître par la suite

46 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Le lysosome dégrade toutes les familles de molécules biologiques (sauf les molécules biologiques sous forme quasi-minérales) Après dégradation, les métabolites élémentaires (issus des molécules) sortent dans le cytosol via des perméases Ils vont être réutilisés par le métabolisme cellulaire RECYCLAGE

47 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Les lysosomes vont donc permettrent : La nutrition cellulaire Le renouvellement cellulaire La défense cellulaire

48 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Ensuite le lysosome perd son activité enzymatique et devient un lysosome âgé = corps résiduel = corps tingible Ils stockent les restes non hydrolysables Ils sont facilement colorables

49 RE Golgi Endosomes -Lysosomes Les fibroblastes et de nombreuses cellules épithéliales sont capables d exocyter le contenu de leurs lysosomes Les ostéoclastes, chondroblastes et polynucleaires éosinophiles, sont capables de phagocytose frustrée: exocytose du contenu fonctionnellement actif des lysosomes dans le cas ou la phagocytose classique est impossible

52 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Les pathologies lysosomales sont issues de l accumulation dans le lysosome de molécules non dégradées ou de produits de dégradation Il existe 4 types de mécanismes pathologiques : Pb d enzymes Pb de perméases Maladies congénitales Pb de ph Présence de matériaux non biologiques Maladies acquises

53 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Problème d enzyme Une seule enzyme est absente ou anormale. Toutes les enzymes sont absentes : anomalie au niveau de la phosphorylation des mannoses, ou problèmes de récepteurs

54 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Probléme de perméases Les métabolites résultants de l hydrolyse lysosomale ne peuvent plus passer dans le cytosol

55 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Problème de ph blocage pompe à proton + blocage de l alimentation en vésicules golgiennes contenants les hydrolases acides ph lysosomal pas assez acide! Enzymes lysosomales sont non fonctionnelles

56 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Présence de matériaux non biologiques, et donc non hydrolysables particules minérales ou métalliques particules quasi-minérales : cristaux d acide urique lors de la goutte Mécanisme : Destruction progressive du tissu!

57 La Mitochondrie Stage de pré-rentrée 2011

58 Généralités

59 Généralités

60 Composition chimique Membrane externe Espace intermembranaire Membrane interne Matrice

61 Composition chimique Membrane externe: perméases protéines impliquées dans les mécanismes de fusion et de fragmentation de la mitochondrie (Drp1) Espace intermembranaire Membrane interne Matrice

62 Composition chimique Membrane externe Espace intermembranaire = lieu de transit : Procaspases (apoptose) Cytochrome C (apoptose) Protons H + Membrane interne Matrice

63 Composition chimique Membrane externe Espace intermembranaire Membrane interne: formant des crêtes Perméases et canaux Les 4 complexes protéiques enzymatiques de la chaine respiratoire ATP-synthase (influence la forme des crêtes) Les protéines de découplage ou UCP Cytochrome P450 (production d hormones stéroïdes) Matrice

64 composition chimique Membrane externe Espace intermembranaire Membrane interne Matrice: ADN Calcium Nombreuses enzymes

65 La chaîne respiratoire La métabolisme cellulaire aboutit à la formation de composés : pyruvate, NADH et FADH 2 Ces composés sont pris en charge par les complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire situés dans la membrane interne. Des électrons sont cédés par les composés oxydés, ce qui entraîne la libération de protons dans l espace intermembranaire.

66 La chaine respiratoire

67 L ATP-synthase L accumulation de protons dans l espace intermembranaire entraine un gradient de ph décroissant de l espace intermembranaire vers la matrice. Il en résulte un flux de protons qui est utilisé par l ATP-synthase insérée dans la membrane interne. L ATP-synthase génère de l ATP à partir d ADP et de phosphate inorganique. ATP = énergie!

68 L ATP-synthase

69 Rôle dans l apoptose Apoptose = mort cellulaire programmée. La mitochondrie séquestre notamment du calcium, des procaspases, du Cytochrome C, et autres protéines apoptogènes. Divers signaux peuvent provoquer la libération de ces substances ce qui entraine l apoptose.

70 Rôle dans l apoptose

71 Autres rôles Dans la synthèse des hormones stéroïdes dans les cellules endocrines spécialisées. Coopère avec le RE pour contrôler la concentration en Ca++ intracytoplasmique.

72 Génome mitochondrial La mitochondrie possède un génome qui lui est propre, codant pour 13 protéines entrant dans la constitution des complexes de la chaîne respiratoire et de l ATP-synthase. Il est circulaire, comme l ADN bactérien. Il est différent du code génétique universel. La double membrane, l existence d ADN mitochondrial et sa forme circulaire sont des arguments en faveur de la théorie endosymbiotique.

73 Transport des protéines La mitochondrie est donc constituée de 13 protéines codées par son propre génome. Toutes les autres protéines (entre 500 et 1500) sont codées par le génome nucléaire, synthétisées dans le cytosol, puis adressées à la mitochondrie.

74