TUTORAT UE Le système endomembranaire Séance n 4 Semaine du 11/10 /2010. Le système endomembranaire Delbecq

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1 FACULTE De PHARMACIE TUTORAT UE Le système endomembranaire Séance n 4 Semaine du 11/10 /2010 Le système endomembranaire Delbecq Séance préparée par Cindy, Alexandra et Marie (pharmacie) Ppt Mathieu Capdevilla (medecine Nîmes)

2 Le Système Endomembranaire Uniquement chez les eucaryotes Ensemble de compartiments intracellulaires communicants entre eux et avec la membrane plasmique La membrane d enveloppe de ces compartiments correspond à la membrane plasmique, et la lumière au milieu extracellulaire

3 Le Système Endomembranaire Compartiments du systéme endomembraire : - Enveloppe nucléaire - Reticulum endoplasmique (lisse et rugueux) - Appareil de Golgi - Endosomes, lysosomes et cavéosomes

4 Le Système Endomembranaire Relation entre ces compartiments : flux vectoriel permanent Flux retrograde

5 Le Système Endomembranaire Protéines Rab et groupes SNARE (vésicule) (target = cible) Facilite l arrimage Verrouille l arrimage et prépare la fusion

6 RE Golgi

7 RE Golgi 2 types RE rugueux : réseau de saccules, en continuité avec l enveloppe nucléaire, recouvert de ribosomes RE lisse : réseau de canalicules, pas de ribosomes

8 RE Golgi Méthodes d étude : Cytoenzymologie Immunomarquage Homogénat cellulaire (fractionnement en microsomes) Composition chimique Membrane : 30 % lipides, 70% protéines (dont plus de 20 sont présentes uniquement dans le RE) Lumière : Protéines spécifiques (ex: Ig pour les plasmocytes) et ions calcium Ca++

9 RE Golgi Synthèse et translocation des protéines solubles 1) Début de synthèse de toutes les protéines (sauf prot mitochondriales) = cytosol 2) Adressage à la membrane du RE = reconnaissance du peptide signal par la Particule de Reconnaissance du Signal (PRS) 3) Translocation co-traductionnelle 1 2 3

10 RE Golgi Synthèse et translocation des protéines solubles Le peptide signal reste enchâssé dans la membrane du RE durant l élongation Le peptide signal est clivé, puis il est dégradé ou recyclé Subit des modifications post traductionnelles : glycosilation, ponts disulfures, etc MATURATION

11 RE Golgi Synthèse et translocation des protéines transmembranaires Soit adressage grâce au peptide signal (en N-ter) avec clivage Soit adressage grâce à un segment intracaténaire (= 1 er domaine transmembranaire) Orientation +/- jamais clivé Modifs post trad éventuelles

12 RE Golgi Synthèse et translocation des protéines transmembranaires Cas des protéines à plusieurs domaines transmembranaires : er segment hydrophobe = début de translocation 2 ème segment hydrophobe = arrêt de translocation Alternance : reprise de la translocation, arrêt, reprise

13 RE Golgi N-glycosylation : synthèse d un oligosaccharide (7 résidus) lié a un dolichol Flip flop Addition de 7 résidus supplémentaires Transfert en bloc de l oligosaccharide sur une asparagine (séquence N-X-S-T) élagage d un mannose et de 3 glucoses

14 Ancrage GPI RE Golgi

15 RE Golgi Maturation des protéines Des ponts disulfures ont pu être créé spontanement, les protéines PDI du RE vont les cliver et les reformer dans la conformation la plus stable Intervention de chaperonnes du RE (Bip soluble, calnexine qui est transmembranaire et la calreticuline soluble) et de chaperonnes cytosoliques pour la rétention de protéines mal repliés BUT : Bon repliement des protéines! S il y a échec du repliement, il y aura dégradation de la protéine dans le cytosol par un protéasome

16 RE Golgi Synthèse des lipides dans le RE lisse Elongation, désaturation d AG / synthèse cholesterol et dérivés Synthèse des phospholipides

17 RE Golgi Synthèse des membranes Le RE fabrique et exporte de la membrane vers tous les compartiments du système endomembranaire via le flux vectoriel permanent Il existe aussi des protéines spécifiques qui permettent le transport de phospholipides vers d autres organites n appartenants pas au système endomembranaire (mitochondries, peroxysomes)

18 RE Golgi Stockage Le RE peut stocker des molécules d origine intrac (Ig, lipoprotéines, ions calcium) et d origine extrac (protéines, micelles lipidiques)

19 RE Golgi Détoxification dans le RE lisse Elle se produit surtout dans les cellules du foie Elle consiste en la modification d une molécule toxique (endogène ou exogène) en une molécule hydrosoluble facilement éliminable par l organisme

20 RE Golgi

21 RE Golgi L appareil de Golgi est proche du noyau et des centrioles De taille variable, fonction de transfert, de tri, et de synthèse de glycoprotéines et sphingolipides Structure : Appareil de Golgi formé de 3 ou 4 dictyosomes Constituants des compartiments formé de 3 à 10 saccules entouré de vésicules et canalicules

22 RE Golgi Méthodes d étude Cytochimie Cytoenzymologie Immunomarquage Fractionnement Composition chimique Différente suivant les compartiments! Car différentes fonctions Face cytosolique contenant des microtubules, des MAP et des prot G Membrane : 35% de lipide, enzymes, glucides

23 RE Golgi Fonctionnement général d un dictyosome Présence d un flux vectoriel permanent et d un flux rétrograde au sein d un dictyosome Il existe une maturation lente des saccules dans le sens du flux vectoriel permanent

24 RE Golgi Fonctionnement général d un dictyosome Echanges avec le RE avec des modes de transport différents suivant si le flux est permanent ou retrograde Les échanges entre RE et Golgi se font par l intermédiaire de l ERGIC Protéines résidentes du RE Du RE vers le Golgi, les protéines auront un signal KDEL Une fois dans le Golgi (Pour des modifications), ce signal sera reconnu, les protéines seront captées par des récepteurs spécifiques qui auront eux leur signal KKXX de retour au RE activé Dans le RE le signal KKXX sera inactivé, et les récepteurs, résidents du Golgi, y repartiront

25 RE Golgi Transfert des protéines Une protéine sans signal de rétention pour le RE ni pour le Golgi traversera tous les compartiments du dictyosome jusqu au TGN De la elle sera sécrété dans le milieu extrac ou adressé à la membrane plasmique ou aux autres éléments du système endomembranaire, par le biais de vésicules Les molécules sécrétés se concentrent dans les vésicules Les protéines résidentes du Golgi subissent un transport rétrograde à partir du TGN afin d aller au bon compartiment

26 RE Golgi Glycosylation des protéines N-glycosylation : modifs des oligosaccharides N-liés du RE - Protéines sécrétées - Hydrolases lysosomales solubles O-glycosylation : ajout de sucres sur OH des Ser ou Thr Golgi median et trans

27 RE Golgi Glycosylation des protéines : hydrolases solubles Phosphorylation de certains mannoses (M6P)

28 RE Golgi Glycosylation des protéines : protéines sécrétées - suppression mannoses (Golgi cis et median) - ajout de N-acétylglucosamine (Golgi cis) - ajout de Galactose et acide sialique = NANA (Golgi trans) - ajout de fucose VARIABLE Glycosilations differentes les unes des autres : HETEROGENEITE

29 RE Golgi Sulfoconjugaison Golgi trans Fixation de sulfates sur les glycoprotéines, GAG et protéoglycanes par les sulfotransférases (enzymes de la membrane du Golgi) Molécules sulfatées: nombreuses charges - Sulfatation dans le Golgi trans Exemple de protéoglycanes

30 RE Golgi Synthèse des sphingolipides Face luminale des compartiments cis et médian du Golgi

31 RE Golgi Tri des molécules: RTG. Flux vectoriel permanent: 1) vésicules (clathrine +AP): sécrétion régulée voie des lysosomes

32 RE Golgi Flux vectoriel permanent: 2) vésicules ou tubules: sécrétion continue (FAPP )

33 RE Golgi Flux vectoriel permanent: 3) vésicules à cavéoline: radeaux lipidiques (mb.plasmique) Apport de microdomaines riches en certains lipides + glycoprotéines ancrées GPI Radeaux lipidiques

34 RE Golgi Flux retrograde: du RTG vers Golgi médian puis R.E. par vésicules recouvertes de COP I

35 RE Golgi Cas de la voie de sécrétion régulée: Cellules spécialisées: stockage et sécrétion rapide après transduction d'un signal Maturation des vésicules granules de sécrétion bourgeonnent: CLATHRINE (condensation du contenu, perte de membrane ) Maturation du contenu: synthèse d'un précurseur inactif (proprotéine) + protéolyse durant le transport. Attend un signal de transduction. Ex. insuline: R.E: préproinsuline proinsuline (clivage signal d adressage + formation de ponts disulfure) Golgi: proinsuline insuline (clivage du peptide C) Concentration des protéines de sécrétion

36 RE Golgi Cas de la voie de sécrétion régulée l insuline Agrégation de l insuline mature (+ ions Zn2+ ) dans coeur dense Exclusion du peptide C en périphérie de la vésicule en cours de maturation Libération de l insuline à partir d une vésicule sécrétoire d une cellule b du pancréas

37 RE Golgi Cas de la voie de sécrétion régulée Certaines cellules sont spécialisées dans la sécrétion régulée: - Sécrétion de mucus dans l intestin - Libération d insuline - Autres hormones - Cellules immunitaires - Neurones (rem: cas particulier des vésicules synaptiques) - Etc Ex: cellule spécialisée dans la libération d histamine

38 RE Golgi Cas de la voie de sécrétion continue (cf exocytose) Présent dans toutes les cellules pas de stockage - vésicules/tubules recouvert par FAPP: RTG vers mb. plasmique, voie par défaut (pas de signal particulier) - vésicules à cavéoline: région du RTG riche en cholestérol, sphingolipides et protéine GPI, fusion avec mb. plasmique au niveau des radeaux lipidiques, pas de perte de la cavéoline

39 RE Golgi Cas des cellules polarisées Cellules dont la membrane plasmique contient 2 domaines: - apical - baso-latéral (signal spécifique sur le domaine cytoplasmique) TRANSCYTOSE Adressage ciblé par l'appareil de Golgi: selon arborisation osidique, ancrage GPI (adressage mb apical) etc Transcytose d'un domaine à l'autre gérée par le Golgi

40 RE Golgi Quelques déterminants du tri des protéines par l'appareil de Golgi Formation de complexe non covalent de grande taille: interactions de faible affinité, dans la lumière des citernes (ex: rétention des enzymes golgiennes de glycosylation). Agrégation/exclusion: favorisée par les ions calcium et le ph acide (gradient), impliqué pour sécrétion régulée Interactions par le domaine cytosolique des protéines transmb. (ex: vésicules + clathrine + adaptateur) Partitionnement selon la composition lipidique

41 RE Golgi

42 RE Golgi Endosomes - Lysosomes Autres fonctions Renouvellement des composants de la membrane plasmique (via le flux vectoriel permanent) Stockage du calcium

43 FIN

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