Chapitre 4 – Maturation et Transport des constituants de la cellule

Chapitre 4 – Maturation et Transport des constituants de la cellule
I – Compartimentation des cellules eucaryotes
A) Introduction
- ME : Permet de voir des entités < 0,2 µm.
- On a beaucoup de membranes dans une cellule qui délimitent des compartiments.
1 – Présentation générale des constituants cellulaires
- Le Réticulum Endoplasmique : Le compartiment le plus riche en membrane est le RE qui est
continuité avec le noyau. Ce RE est un compartiment labyrinthique car il est extrêmement complexe
et développé. Il est entouré d’une membrane lipidique et se localise dans le cytoplasme des cellules
eucaryotes. On a ici synthèse de lipide été protéines associées au membrane… + Protéine sécrétées
par la cellule et protéines envoyées ver sels lysosomes..
- Les Mitochondries présente également une membrane. Cet organite utilise l’oxygène moléculaire
pour produire les molécules d’ATP : Principales sources d’énergie. Elles dérivent surement d’une
bactérie ancestrale.
- Les Lysosomes : Déchetterie de la cellule – C’est un compartiment acide à cause d’enzymes qui
fonctionnent à pH acide.
- Appareil de Golgi : Citernes empilées les unes sur les autres et qui joue un rôle dans le trajet des
protéines dans la cellule. Lipides et protéines faites dans le RE passent dans le golgi où il va y avoir
des MPT, un tri (Assignement un lieu d’arrivée à la molécule créée dans le RE.), Lieu de Glycosylation
des protéines (ajout d’oses.)
- Peroxysome : Fonction et origine pas très bien défini ; Leur nom évoque le fait qu’ a l’intérieur de
ses structure le dioxygène est oxydée pour former des molécule organiques. Ils contiennent des
enzymes qui qui produisent ou dégradent l’eau oxygénée.
- Le Cytosquelette est formé de 3 types de Filaments qui ont des fonctions qui leur sont plus ou
moins propres afin de réguler les mouvements de la cellule, les déplacements des organites et
entités intracellulaires, conférer une résistance mécanique à la cellule :
- Microtubule.
- Filament d’Actine.
- Filament Intermédiaire.
- Les organistes ne sont pas placés au hasard dans une cellule. Il y a une polarité pour interagir avec
le milieu extracellulaire.
- Endosome : Vésicule qui vient de la surface de la cellule. Il est entouré d’une membrane et sont
présents dans les cellules animales. Leur fonction est le transport du matériel nouvellement ingéré
puis passe souvent ce matériel aux Lysozymes pour être dégradé.
- Endocytose : C’est le phénomène de capture d’entités par la cellule via une invagination de la
membrane plasmique et de la formation d’une véhicule formée d’une membrane.

- Exocytose : C’est le phénomène inverse de l’Endocytose.
B) Organites entourés de membranes chez tous les eucaryotes.
- Les mitochondries représentent environ 20% du Volume cellulaire
 Le REL : 6 %
 Le REG : 9 %
C) Origines possibles des organites.
- Apparition des premières cellules :
- 3,6 Milliards A vérifier.
- Apparition des Mitochondries :
- 1,6 Milliards.
- Le Noyau et les RE se seraient formée à partir de cellules procaryotes primitives qui présentaient
déjà des membranes.
- Les Mitochondries seraient des cellules eucaryotes anaérobique colonisées par des bactéries
aérobies capables de former de l’ATP par l’O2. Ces cellules auraient subies une invagination de la
membrane plasmique pour formation la structure double membranaires actuelle.
D - Comment reconnaître la route suivie par les protéines.
- Technique du « Pulse-Chase » : Traduction d’une séquence d’acide aminé (présentant des aa
soufrés) que l’on synthétise en présence (quelques minutes - PAS PLUS) de Soufre 35. Les protéines
que l’on obtiendra seront radioactives. On peut suivre dès lors l’évolution des protéines radioactives
dans la cellule. L’évolution globale : RE  Golgi  Proche de la Membrane cellulaire (Présence des
protéines dans des vésicules.)
- Technique du Génie génétique « Insertion d’une séquence qui code une étiquette » : L’étiquette
sera couplée à la protéine et elle permettra de localiser, par émission lumineuse, la protéine
d’intérêt néoformée. Cette technique permet également de purifier cette protéine d’intérêt et
d’autres protéines qui lui sont associés : On identifie les partenaires de cette protéine.
 Injection du vecteur par Electroporation, micro-injection, Lipofection et bombardement.
- La Co-localisation de 2 protéines dans différentes structure est repéré par addition des couleurs
d’émission de leur propre étiquette.
- GFP : Excitation dans le Bleu, Emission dans le Vert. La découverte de la GFP a fourni des outils
révolutionnaires pour le suivi des protéines.
- La limite de résolution de la MO : 200 nm. Je n’ai pas le droit de dire que 2 protéine interagissent
parce qu’on les voit collées sur le MO, Il faut Faire attention à ces problème de résolution !
- Méthode Du FRET : Mise en résonnance de deux protéines, on excite dans l’une et on obtient un
émission de l’autre.

E) Deux routes divergentes des protéines
1 – Via le cytosol
- Les protéine synthétisées dans le cytosol peuvent-être en rétention dans le cytosol.
- La plupart des protéines vont aller vers le noyau.
- Une autre portion (plus petite) va se diriger vers la mitochondrie pour compléter.
- Une dernière portion se dirige vers les peroxysomes (portion beaucoup plus faible) elles vont être
détruite.
2 - Via le RE
- Elles peuvent rester en rétention dans le RE.
- Si elle ne reste pas dans le RE, elles passent dans le Golgi où elles vont :
- Rester en rétention
- Simplement transiter.
- Après l’Appareil de Golgi, les protéines peuvent partir dans les lysosomes ou alors elles peuvent
être incorporé dans des vésicules de sécrétion pour se diriger vers la surface de la cellule.
- Il y a 2 types de compartiments dans la cellule :
- En lien avec le cytoplasme : Les protéines peuvent passer dans ces structures par diffusion.
- Compartiment possédant une lumière : échange de protéines via des vésicules (Analogie
avec les bulles de savon.)
F) Trois façon différentes d’aller à un compartiment à un autre.
1 – Transport via des pores.
- Cytosol/Noyau
2 – Transport à travers la membrane
- Cytosol/Mitochondrie
- Cytosol/Peroxysome
- Cytosol/RE.

3 – Transport via des Vésicules
- RE/Golgi
- Golgi / Endosome terminal
- Endosome Terminal / lysosome
- Golgi / Surface de la cellule
- Golgi / Vésicule de sécrétion
- Vésicule de Sécrétion / Surface de la Cellule
- Les membranes ne sont pas symétriques si on considère sa face interne ou sa face externe.
Comment se forme une vésicule ?
- Formation d’une vésicule par bourgeonnement suivi d’une scission pour terminer cette formation.
Cette vésicule va fusionner avec un compartiment cible, la vésicule va s’incorporer dans le
compartiment cible.
G) Ce qui détermine le destin d’une protéine.
- On a un peptide signal.
- On a également des segments intra chaine (=séquence signale) qui contribuent au domaine de
signalisation.
II – Le compartiment cytosolique.
A) Structuration du cytosol par des filaments constituant le Cytosquelette.
- Les Filaments sont visibles par des colorations. Ce réseau est indispensable pour :
- La détermination de la localisation des organites
- Donner : - la forme à la cellule
- un mobilité à la cellule
- Assurer : - une mobilité à la cellule selon une direction particulière
- Assurer une protection mécanique à la cellule.
- Trois filaments aux fonctions différentes composent ce cytosquelette :
- Filament d’Actine (Rouge) : Accumulation sous la membrane de la cellule
- Microtubules (Vert) : structure radiante à partir du noyau. (Rayon d’une roue de Vélo) qui
parcoure toute la cellule.
- Filament Intermédiaire (Jaune) : Traversent la cellule en tous sens.
- Les Mouvement de la cellule sont dues au cytosquelette qui composent les structures comme les
Cils ou les Microvillosité.
Les Amibes utilisent leurs filaments d’Actine pour se déplacer.
- C’est ainsi que toutes les cellules eucaryotes supérieures se déplacent de la manière suivante :
- Une partie en avant envoie les Lamellipodes
- Une fois que cette partie s’est fixée, on a une rétractation qui avance le reste de la cellule.

- Les cellules sont polarisées.
 Les Cellules du tubes digestifs sont un exemple parfait pour exprimer ceci :
- Une Partie apicale qui va récupérer les nutriments captés dans l’intestin
- Une Partie basale qui va les envoyer vers les vaisseaux sanguins.
- Voici les fonctions principales des Filaments du Cytosquelette :
- L’Actine donne les Microvillosités (qui bougent)
- Les MT positionnent les organites et les transportent.
- Les Filament intermédiaires relient les structures d’attachement des cellules et assurent
une force mécanique a la cellule.
Des mutations peuvent affaiblir la capacité de ces filaments intermédiaires à
donner ces forces mécanique.
1 - Les Filaments d’actine (ou Microfilaments)
1.1 – Définition
- Les Filaments d’Actine sont des polymères d’une protéine globulaire (l’Actine) qui ont une forme
apparente d’une hélice double brin.
1.2 – Structure
- Les FA sont des structures flexibles d’une dizaine de nm.
- L’Actine est le monomère composite du FA. Elle présente 8 variétés chez l’Homme qui sont codées
par un gène spécifique à chaque variété.
- C’est l’empilement des monomères d’Actine qui va former la pseudo-hélice qu’est le FA.
- Les Filaments d’Actine peuvent se rassembler les uns aux autres et former 3 structures :
- Les Faisceaux qui présentent une organisation linéaire dans un seul plan. Cette
configuration est le résultat de rassemblement de plusieurs FA via des ponts construits pas des
protéines telles que la Fascine.
Les cils et les Microvillosités.
- Les Réseaux qui présentent une organisation en 2 dimensions et résultent de l’action de
protéines telles que la Filamine.
Les globules rouges qui doivent adapter leur former à leur passage dans des petits
passages (capillaires.)
- Les Gels qui présentent une organisation en 3 dimensions.
- L’Actine peut s’associer par de nombreux procédés qui vont conduire à la formation de structure et
de propriétés distinctes. Ces formations diverses sont induites par de nombreuses protéines
associées.
1.3 – Localisation & Propriétés
- La plupart des FA sont localisés sous la membrane plasmique où ils peuvent former une structure
caractéristique de la cellule.
- Un monomère d’actine est une protéine qui contient un sillon qui renferme une molécule d’ATP
indispensable à la stabilité du monomère.