Agenda. Rappel Transport de grosse molécules L endocytose / l exocytose/phagocytose/pinocytose Exemples

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2 Agenda Rappel Transport de grosse molécules L endocytose / l exocytose/phagocytose/pinocytose Exemples

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4 protéines de transport membranaire (rappel)

5 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Canaux, pores et transporteurs Aquaporines = transport de l eau canal = Un canal ionique est une protéine membranaire qui permet le passage à grande vitesse d'un ou plusieurs ions Uniport = transport d une seule substance Transports couplés : transport simultané de 2 analytes ou plus Symport: transport de 2 analytes dans la même direction Antiport: transport de 2 analytes en direction opposée

6 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Canaux, pores et transporteurs

7 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Les protéines de transport membranaire

8 Transporteur vs. canal ou porine La différence entre un canal et un transporteur est dû au ligand qui entraîne un changement conformationnel de la protéine de transport (récepteur) qui va ainsi transférer le ligand Le transporteurs va osciller entre 2 conformation stéréochimique (modèle ping pong) Le transporteur fonctionne un peu à la à la manière d un TOURNIQUET le ligand étant la «main» qui fait tourner le tourniquet alors que le canal serait plutôt l analogue d un TUNNEL Birth of an Idea (2007) de Julian Voss-Andreae. Cette sculpture a été commandée par Roderick MacKinnon. Elle repose sur les coordonnées atomiques de la molécule qui ont été déterminées par son groupe de recherche en 2001.

9 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Comparaison du transport du glucose par diffusion passive ou par diffusion facilitée 3 caractéristiques 1. Plus grand débit que la diffusion passive 2. Saturabilité 3. Spécificité

10 Une stratégie!

11 TRANSPORT CELLULAIRE Grosse particules

12 Transport de grosses molécules Via un transport vésiculaire Nécessite une dépense d énergie (ATP) Deux principaux modes : Endocytose Pinocytose: molécules Phagocytose: particules Exocytose

13 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Endocytose / exocytose Le mouvement de grosses molécules, trop grandes pour les autres transports. Classification Endocytose (internalisation) Exocytose (sécrétion) Intervenants Cytosquelette mouvements des cellules, des vésicules Protéines membranaires (amarrage, récepteurs) Composants cytosoliques (ATP, GTP, prot. G) Se déroulent à l échelle cellulaire (visible en microscopie)! Caractères Incorporation ou exportation d un volume = vésicule Nécessitent le système endomembranaire Toujours énergie dépendants

14 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Protéines membranaires (amarrage, récepteurs)

15 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Composants cytosoliques (ATP, GTP, prot. G)

16 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Endocytose les molécules entre dans la cellule par l englobement d une molécule par la membrane, formant un vacuole. A. le phagocytose: solides ou cellules entières (globules blanches qui digère les bactéries) B. le pinocytose: petites particules ou gouttelettes, (des élément nutritifs ou grosses molécules en suspension)

17 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Transport vésiculaire Dans les RAFT lipidiques A. Macropinocytose B. Endocytose à clathrine Vésicule simple Cavioles Phagocytose (dépend de la particule)

18 Transport vésiculaire Endocytose à clathrine Cavioles

19 Transport vésiculaire Endocytose à clathrine Protéine adaptatrice AP-2 Complexe de clathrine

20 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Les deux rôles du manteau Concentration de protéines membranaires dans un patch qui formera la vésicule permet la sélection des molécules à transporter Moule la vésicule qui aura ainsi toujours à peu près la même taille

21 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Endocytose Capture de macromolécules ou particules ou cellules Le matériel est englobé dans une petite portion de membrane plasmique qui s'invagine puis s'individualise en une vésicule d'endocytose

22 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Receptor-mediated endocytosis. Endocytose Cargo Invagination Coat protein Le cargo est largué dans le cytosol Recepteur Lysosome Environnement extracellulaire Cargo se lie au récepteur. Les récepteurs reconnus par des protéines d'enveloppe Cytosol La vésicule flotte dans le cytosol Les protéines du manteau se détachent La vésicule fusionne avec un organite interne tel qu'un lysosome qui se lient à l membrane. La membrane plasmique s'invagine sous l effet des protéines d'enveloppe et la vésicule prend forme.

23 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Endocytose en resumé! Permet à de grosses particules, des structure micellaires (issues de la digestion des lipides) ou des macromolécules d enter dans la cellule. Phagocytose (absorption d une grosses particules comme les bactéries) et pinocytose (absorption de liquide contenant des solutés comme pour de grosses protéines) vésicule pinocytaire

24 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE L'endocytose dans les cellules cancéreuses (micrographie confocale). Les taches rouges sont des sphères fluorescentes utilisées pour suivre le processus d'endocytose; quelques-unes ont été prise par les cellules.

25 Cas particulier d endocytose : Pinocytose endocytose d une petite gouttelette du milieu extérieur : non spécifique Endocytose par récepteurs interposés : très spécifique Les molécules de soluté se fixent à des récepteurs spécifiques (des protéines de la membrane). Ce mécanisme permet à la cellule d accumuler rapidement des substances extracellulaires peu concentrées. - Macropinocytose -Clathrine dépendante - Caveole dépendante - Clathr. & Caveole indépendante

26 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Pinocytose/phagocytose Pinocytose «buvée cellulaire» Pinocytose médiée par un récepteur Phagocytose «ingestion cellulaire»

27 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE

28 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Endocytose médiée par le récepteur entraîné par la vésicule à clathrine Recrutement des protéines adaptatrices Assemblage du manteau Formation du puits recouvert Constriction par la dynamin Détachement Largage du manteau Vésicule recouverte Vésicule de transport

29 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Cas particulier d endocytose : Phagocytose Le contacte bactérie/membrane cellulaire stimule la formation des pseudopode via une signalisation cellulaire Liaison des pseudopodes conduit à la formation d une large vésicule intracellulaire : le phagosome La fusion des lysosomes avec le phagosome forme un phagolysosome dans lequel la bactérie est digérée

30 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Phagocytose Concerne corps étrangers, bactéries, débris celllaires, Met en jeu des récepteurs, des mouvements membranaires et le cytosquelette Phénomène continu: Piégeage séquestration par repliement membranaire formation vacuoles (phagosome) fusion avec le lysosome

31 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Exocytose l expulsion des déchets ou l excrétion des molécules (hormones, enzymes digestives, et l insuline) Les substances se trouvent dans l appareil de Golgi avant qu elles soient relâchées vers la membrane plasmique.

32 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Du golgi vers l extérieur Exocytose Classification " Exocytose constitutive permanente " Exocytose provoquée (régulée)

33 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Du golgi vers l extérieur Exocytose Golgi Vésicule Cargo Une vésicule chargée de la cargaison est formée en tant que protéine de manteau s'enroulant autour. La vésicule est libérée de l'appareil de Golgi, portant molécules cargo. Protéine coat Cytosol Le manteau se désagrège. membrane La vésicule fusionne avec la membrane plasmique et libère le chargement à l'extérieur. Environnement extracellulaire

34 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Du golgi vers l extérieur Exocytose Exocytose constitutive Exportation protéines et constituants membranaires

35 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Du golgi vers l extérieur Exocytose Exocytose provoquée Signal intra ou extra cellulaire > agit sur le [Ca2+] cytosolique Fusion avec la membrane sous contrôle Exemple : sécrétion hormones peptidiques Effet «kiss and run» sans fusion membranaire (synapse)

36 DYNAMIQUE MEMBRANAIRE L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE l exocytose provoquée Au niveau de la synapse, les neurotransmetteurs vont être expulsés de la cellule émettrice. Ils étaient synthétisés bien avant, mais le signal dirigeant leur export est l arrivée dans la cellule d une émission électrique : le signal nerveux

37 L HOMÉOSTASIE, ET LE TRANSPORT CELLULAIRE Permet le passage de barrière épithéliales Transcytose

38 Exemples

39 Atténuation du signal par destruction du récepteur EGFR Vers endosome primaire puis destruction dans le lysosome

40 Le LDL récepteur et l hypercholestérolémie familiale La 1ere maladie autosomale dominante (1/500) Mutation du récepteur aux LDL (65% des cas) Mutation du ligand, l apob100 (10% des cas) Mutation de la protéine adaptatrice (<1% - récessif) Clairance réduite du cholestérol plasmatique Risque cardiovasculaire extrême

41 Point cours Connaitre Les principes d endocytose et d exocytose. Savoir distinguer les 3 types d endocytose (via récepteurs, phagocytose et pinocytose) et cequi les caractérise. Connaître un ou plusieurs exemple(s) de substances ingérés/rejetés pour chaque cas.

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