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.
- Les FA présentent une certaine polarité car ils présentent :
- Une extrémité négative (ATP accessible)
- Une extrémité positive (ATP non accessible – Extrémité par lequel grandissent les filaments
d’actine.)
- Grâce à des ancrages et des câbles, les filaments d’actines sont accrochés à la membrane comme
dans les érythrocytes chez l’Homme.
- La Présence d’Actine permet également à une cellule d’interagir avec son environnement :
- Les Leucocytes se déplacent par ancrage avec les Globules rouges.
- Les Plaquettes sont des cellules qui vont présenter une molécule attirée par les caillots qui
est reliée à l’Actine.
- La Dystrophine présente dans les cellules musculaires exprime la contraction en dehors de
la cellule. Cette molécule n’existe pas dans le cas de Myopathie (comme la Myopathie de
Duchenne) ce qui engendre une absence de lien entre Actine et Membrane cellulaire et donc
l’absence de transmission de la contraction musculaire.
2 – Les Microtubules
2.1 – Définition
- C’est un Polymère d’une protéine globulaire : La Tubuline.
2.2 – Structure
- Les MT sont présents sous la forme de cylindre composé de Tubuline.
- Ce Filament important dans le Cytosquelette est constitué de 2 types de tubulines (α & β) qui sont
codées par deux gènes différents et qui s’associent pour former un dimère d’un diamètre de 25 nm
environ.
- La structure du dimère de tubuline est simplement la liaison des sous-unités α et β. Cette liaison
nécessite de l’énergie pour fonctionner et cette énergie est apportée par le GTP.
- La structure du dimère est faite de sorte que la tubuline α est située en dessous de la tubuline β.
Cette conformation :
- Bloque le site de fixation de la tubuline α (qui sera non échangeable et non ionisable)
- Laisse le site de fixation de la tubuline β libre (qui deviendra échangeable et ionisable.)
- Après leur formation, plusieurs dimères vont former les Proto-filament (structure instable) qui va
former une structure cylindrique pour se stabiliser : Les Microtubules.
- Un MT est constitué de 13 Proto-filaments.
-Il existe une troisième espèce de Tubuline que l’on appelle la Tubuline gamma. Cette protéine sert
au démarrage de la polymérisation des MT.
2.3 – Localisation & Propriétés
- Les Microtubules sont issus d’une structure cellulaire que l’on appelle le Centrosome (= MTOC :
Centre Organisateur des Microtubules.) et ils se propagent dans toute la cellule.
- Les Microtubules sont beaucoup plus rigides que les filaments d’Actine.
- Les Structures sont très dynamiques et capables de s’allonger/se raccourcir très rapidement par
addition ou soustraction de Tubuline.
- Ces MT servent au déplacement des organites au sein de la cellule. Ils servent également lors de la
séparation des Chromosomes au cours de la Mitose/Méiose par création du Fuseau mitotique.
- Les MT :
- Dépolymérisent au pôle négatif
- Polymérisent au pôle positif.
2.4 – Définitions supplémentaires
- Centromère : Zone de séparation des Chromatides au niveau d’un chromosome.
- Centrosome : Structure cellulaire qui est le point de départ des MT.
- Centriole : C’est une zone du centrosome qui est formé de 9 groupes de 3 MT. Il est couplé en
général avec un deuxième centriole qui lui est perpendiculaire. On constate, à proximité de ce
centriole, la zone péri- centriolaire qui est dense aux électrons. Cette zone est le lieu de début de
polymérisation d’un MT naissant. Dans un centrosome, il y a la plupart du temps des centrioles, mais
ce n’est pas toujours vrai !
2.5 - Visualisation de la polymérisation / Dépolymérisation des MT (= instabilité dynamique des
MT)
Technique de Microscopie :
- Filmer sous un microscope en ajoutant un molécule fluorescente (Tubuline Fluorescente par
couplage avec la GFP par exemple .)
3 – Filaments intermédiaires
3.1 – Définition
- C’est une grande famille hétérogène de protéines fibreuse de 10 nm de diamètre environ.
- Les FI ressemblent à une corde qui forme des réseaux.
- On pense que les FI dérivent d’un filament qui forme la Lamina (= Filament intermédiaire qui tapisse
la face interne de la membrane du noyau - Elle est responsable de la Progeria.)
3.2 Structure
- Les FI présent plusieurs types dont voici quelques exemples :
- Kératine : FI relié par des ponts disulfure
- Vimentine / Desmine.
- Protéines Neurofilaments
- Initialement, une protéine (voir les types ci-dessus) va former un dimère. Ces dimères vont
s’assembler en Tétramère (2 dimères légèrement décalés l’un par rapport à l’autre.) Enfin, 8
Tétramères vont s’assembler pour former une structure de 10 nm qui se tortille pour former une
structure « de corde ».
- Dans le cas des Kératine, un tétramère est formé à partir d’un dimère acide et d’un dimère
basique de Kératine
3.3 - Propriétés
- Les FI confèrent une résistance mécanique à la cellule et répartissent les efforts mécaniques dans
un épithélium en s’étirant à travers le cytoplasme d’une jonction à une autre jonction de la cellule.
 Epidermolyses Bulleuses : Mutation d’une kératine qui fait que la peau réagit : Formation
d’une bulle qui explose lorsque la peau est en contact de quelque chose.
- On retrouve les FI dans le fibrinogène (protéine impliquée dans la coagulation.)
- Interaction hydrophobe - VOIR DIAPO !!!
- Mésenchyme : Tissu non spécialisé …
B) Modifications des protéines dans le cytosol
- Réversibles ou non
- La première étape dans le cytosol est le repliement et liaison de cofacteurs. Avec des modifications
post-traductionnelles (MPT) :
1- Phosphorylation
- L’Ajout d’un groupement phosphate est une MTP majeure qui peut avoir de nombreuses
répercutions.
- Cette phosphorylation est souvent observée sur des Serines ou des Thréonine.)
- Cette phosphorylation n’est possible que par l’action de protéine- kinases (enzymes présentes par
centaines) qui ont une action réversible.
- On peut enlever ce groupement phosphate par un autre type d’enzyme : les phosphatases.
- La phosphorylation peut avoir un certain nombre de fonctions :
- Activation : Si elle est phosphorylée, elle peut interagir avec des complexes (comme
l’ADNpol par exemple) et favoriser ainsi une fonction (comme l’expression d’un gène.)
- Inactivation : Certaines protéines sont actives lorsqu’elles ne sont pas
phosphorylées (C’est le cas de la protéine Histone H1 qui compacte la Chromatine et qui est
phosphorylée avant la Mitose.)
- Signalisation intracellulaire : La phosphorylation est la principale méthode de transduction du
message au sein de la cellule. Elle est présente en générale sous la forme d’une cascade
enzymatique.
2 -Ajout de Lipides
- Cette autre MPT permettra l’accrochage notamment des protéines à la membrane.
- Quand on va accrocher une protéine, un acide carboxylique d’un acide gras (présent sur la
membrane cellulaire) va interagir avec le groupement Amino (N terminal) libre de la protéine pour
former une liaison amide.
- On peut également lier l’acide gras à une cystéine (Liaison Thio-ester) ou un groupement
prényl (Liaison Farnésyl.)
- En général, un seul ancrage ne suffit pas à la fixation d’une protéine à la membrane. il faut donc
coupler les différentes techniques de liaison à la membrane.
3 – Glycosylation
- La Glycosylation, c’est l’ajout d’un sucre pour les protéines qui sortent de la cellule notamment.
- Les Enzymes qui agissent sur ces protéines sont des complexes protéiques.
- Les liaison entre ces protéines, pour former les complexes, sont contrôlée par les MPT.
C) Adoption d’une conformation par les protéines en cours de synthèse
- Une fois que la protéine vient d’être synthétisée, elle n’est que partiellement repliée.
- Il faudra l’action d’autres facteurs qui vont modifier de nouveau cette structure et former la
protéine finale.
- On peut vérifier expérimentalement que la protéine a besoin d’un peu de temps après que la
protéine finale ne soit synthétisée.
- Chacun des compartiments cellulaires contient des protéines chaperons qui forment une classe de
protéines ubiquitaires qui assurent la cohésion de certaines protéines. Elles aident les protéines néosynthétisées à adopter une structure tridimensionnelle correcte.
D) Rôles des protéines chaperons dans la mise en conformation des protéines.
- Chaperons : Protéines qui aident d’autres protéines pour leur éviter une mauvaise conformation
qui entrainerait la formation de polypeptide inactifs ou agrégés.
- Dans le meilleur des cas, Lorsque la protéine est synthétisée elle adopte sa structure finale seule et
va dans le milieu extracellulaire sans aides extérieures.
- Dans la majorité des cas, nos protéines vont s’organiser incorrectement spatialement. Les
protéines chaperons vont donc réguler ces organisations et s’assurer qu’il n’y ait pas formation de
structure potentiellement dangereuse.
- Dans certains cas, les repliements mauvais sont irréversibles et donc les protéines chaperons vont
envoyer ces mauvaises protéines vers un site de dégradation : le Protéasome. La Dégradation se fera
grâce à des enzymes : les protéases.
E) Protéolyse sélective par les Protéasomes/
- Protéasome : Ensemble de nombreuses protéines qui sont situés dans le cytosol et qui acquierent
une activité de Lyse des protéines marquées par l’Ubiquitine.
- Quand une protéine rentre dans le Protéasome, les acides aminés constituants l’ancienne protéine
sortent pour être réutilisés.
- Dans certains cas, les protéines mal formées ne sont pas dégradées via le Protéasome mais elles
s’agrègent entre elles en amas potentiellement dangereux.
- Structure du Protéasome :
- Entrée pour les Protéines ubiquitidinylée
- Un Sortie pour les Ubiquitines qui sont enlevés de la protéine avant l’action des Protéases.
- Une zone de contact avec les protéases
- Une sortie pour les acides aminés issus de cette dégradation.
- Un Protéasome présente un vitesse de Sédimentation de 25 S.
F) Protéolyse sélective par les Protéasomes.
- La Protéolyse des protéines dépendant d’une étiquette.
- En effet, la protéine rentre dans le Protéasome par l’entrée prévue à cet effet (Cette entrée à la
forme d’un anneau de protéines qui vont dégrader l’ATP et aspirer, grâce à l’énergie apportée, la
protéine dans le Protéasome.)
- La Protéine Signale de dégradation la plus importante, c’est l’ubiquitine (76 acides aminés) qui
constitue l’étiquette qui va informer de la dégradation de la protéine qui la porte.
- Cette Protéine présente un Groupement Carboxylique qui va interagir avec les fonctions amines des
Lysines.
- Quand on a des protéines qui sont poly-ubiquitinylées, la protéine est aspirée dans le Protéasome,
et les molécules d’Ubiquitine passent par un passage localisé avant la dégradation de la protéine.
- L’ubiquitine est couplée à la Protéine par une famille d’enzymes : Les Ubiquitines Ligases. Dans
cette famille, il y a 3 types enzymes.
- Mode de fonctionnement des Ubiquitines-Ligase :
- E1 Fixe correctement l’ubiquitine sur la protéine au niveau du Groupement amino de la chaine
latérale d’une Lysine.
- Une deuxième enzyme (E2) se couple à la première et forme une complexe.
- La Troisième enzyme (E3) est la ligase à proprement parlé qui va induire la formation de liaison
Amide.
- Dès que l’enzyme reconnait son substrat, elle greffe l’ubiquitine et empile les Ubiquitines pour
former les poly U.
- Pour induire un signal de dégradation spécifique, il existe deux méthodes :
- On introduit plusieurs Protéines « Ubiquitine » qui vont se fixer à Plusieurs Lysines.
- Induction d’un site / d’une conformation pour que le signal de dégradation soit mis en
place. En effet, je peux avoir une protéine non reconnue par une U-ligase sur laquelle je vais induire
cette capacité de reconnaissance. On peut effectuer ceci par :
- Phosphorylation d’une protéine ionisable.
- Démasquage par dissociation d’un complexe.
- Création d’un N terminal déstabilisant qui va être fixé au C terminal de L’U.
H) Différente sortes d’ubiquitinylation pour des rôles différents de l’ubiquitine.
- Mono-ubiquitinylation : Régulation de la fonction des Histones.
- Multi- ubiquitinylation : Endocytose.
- Poly ubiquitinylation : - Par marquage sur la Lysine 48 Dégradation du Protéasome
- Par marquage de la Lysine 63 : Réparation de l’ADN.
I) Résistance aux protéases de certaines protéines de conformations anormales.
- Certaines protéines anormales forment des agrégats non dégradables par les enzymes
d’ubiquitinylation.
 C’est par ce système que sont créées les plaques amyloïdes observées dans la maladie
d’Alzheimer. D’autres Pathologies sont également dues à ces agrégats : La Chorée d’Huntington…
- Cette conformation anormale est capable de se transférer à des protéines voisines pourtant
correctement formées initialement.
III – Le transport à partir du Cytosol.
- Signaux de localisation nucléaire.
- Signaux NLS qui exportent HORS du Noyaux (Riche en « K »)
- Signaux NES qui importent dans la cellule (Riche en « L »)
- Signaux d’importation dans les Mitochondries (Riche en (« R » et « K »)
- Signaux d’import dans les chloroplastes dans les Peroxysomes & dans le RE
- Signaux d’export Hors du RE.
A) Transport à travers les pores du noyau
1 – Introduction
- 3 000 à 4000 pores par noyau soit 10 pores/µm3
- Importation de 106 molécules d’histone toutes les 3 minutes soit 100 pores/minute dans une
cellule en phase S.
- Transport jusqu’à 500 macromolécules dans un sens comme dans l’autre en 1 Minute.
- Exportation de 6 ribosomes dans une cellule en croissance en 1 minute.
- Transports des ARNm ; ARNt ; snARN ; ARNr 5s et d’autres ARN et RNP (RiboNucléo-Protéines.)
- Les Molécules peuvent diffuser si elles sont suffisamment petites avec un PM < 5000 (Voire 3 000
Da Grand MAX.)
- Quelles sont les Différences de mécanismes entre exportation et importation sachant que TOUS les
pores ont-un système d’entrée et de sortie des éléments ?
2 – Perforation de la double membrane par des pores nucléaire : Leur structure.
- Grâce à la lamina, la chromatine s’accroche à la membrane nucléaire.
- La perforation de la membrane est formée par des complexes protéiques important = Les
Complexes du Pore.
- Ce Complexe du Pore présente une structure fibrillaire vers l’extérieur et vers l’intérieur du noyau.
 La structure fibrillaire vers l’intérieur du noyau forme un panier qui ressemble à un panier
de Basket.
- Le complexe du pore nucléaire pèse 125 MDa. Il est constitué de Nucléoporines (Protéine
globulaire qui forme un anneau autour du Pore) qui sont associées aux protéines des fibrilles. Ces
Nucléoporines contiennent de nombreuses répétitions « F-G » qui jouent un rôle dans le transport
actif des protéines vers l’extérieur ou vers l’intérieur du noyau.
- Le diamètre des Complexes du Pore est d’environ 0,1 µm.
2 - Transport par diffusion et transport actif dans le noyau à travers les pores.
2.1 - Démonstration du transport actif : Exemple du NLS.
- Fixation de la protéine sur le noyau des cellules. Si on change un acide aminé dans la séquence de
ma protéine, on voit que la protéine s’accumule dans le cytoplasme.
- On peut visualiser le transport actif grâce au couplage de la protéine NLS à une sphère d’or
colloïdal.
2.2 – Nécessité d’un récepteur pour les protéines à importées dans le noyau.
- On un récepteur (Importine) qui va fixer le signal de localisation nucléaire et va ainsi tirer la
protéine vers l’intérieur de la cellule.
- On peut avoir également un intermédiaire entre le récepteur et la protéine à importer ce qui
permet une plus grande diversité des molécules à importer.
- Cependant, l’Importine est la plupart du temps fixée directement à la protéine à intégrer.
2.3 – Transport par la Protéine G couplée à la molécule de GTP.
- On va devoir fournir d’énergie pour faire passer ces protéines de l’autre côté de la membrane. On
utilisera donc les RAN-GTP/RAN-GDP qui vont apporter cette énergie et déterminer le sens du
passage à travers la membrane.
2.3.1 – Trafic du Cytosol vers le Noyau
- Dans le Cytosol la protéine se fixe à l’Importine, automatiquement le complexe va vers le noyau. Dans le noyau le complexe rencontre une RAN-GTP qui se fixe sur l’Importine (grâce à une enzyme :
RAN-GEF fixée à la chromatine) et va libérer la protéine à transporter.
- Lorsque l’Importine ressort du noyau, elle va être hydrolysée par une RAN-GAP qui va enlever un
groupement Phosphate au GTP (fixé à l’Importine dans le noyau). On obtient donc dans le Cytosol
une Importine fixée au GDP prêt à recevoir une nouvelle protéine à transportée.
2.3.2 – Trafic du Noyau vers le Cytosol
- On va chercher à faire sortir la protéine du noyau.
- On utilise Non plus une Importine, mais une Exportine.
- Le Principe est le même sauf que l’Exportine liée au GTP va FIXER la protéine (et non pas s’en
débarrasser comme le fait l’Importine.) et l’Exportine liée au GDP va SE DEBARASSER de la Protéine
(et non pas se lier avec comme le fait l’Importine.)
- L’Importine et l’Exportine sont des Karyopherines.
- Exemple de régulation par ce système : Transport de Naf-T qui est un FT qui active l’expression de
gènes quand les lymphocytes doivent s’activer pour participer à la réponse immunitaire.
- A l’état de base, le NAF-T est phosphorylé. Pour s’activer, on va avoir une entrée de calcium qui
active la Calcinurie qui va enlever les groupements phosphates à ce FT ce qui va activer ce facteur de
transcription qui va interagir avec les importines, rentrer dans le noyau et agir sur le noyau.
- Pour revenir à l’état basal, on a un arrêt de production importante de Calcium.
- Cyclosporine A et FK506 sont des inhibiteurs de la Calcinurie. Ce sont des agents qui sont prescrits
après une greffe afin d’éviter son rejet par des lymphocytes.
B) Transport dans les Mitochondries
- La Mitochondrie est la centrale énergétique de la cellule.
- Le Glucose des aliments est dégradé en Pyruvate qui est amené à la mitochondrie, on va générer,
au sein de la mitochondrie, un gradient de protons  Création d’énergie par formation d’ATP.
- Cycle de Krebs  Energie / Thermogénèse (Production de Chaleur chez les animaux.)
- Chez l’Homme, l’ADN mitochondrial est tout petit (16 Kb environ). Il est circulaire et ressemble
beaucoup à une énorme bactérie. Chaque mitochondrie contient plusieurs copies de son ADN.
-Il code pour 2 ARNr (12 S +16 S), 22 ARNt et 13 protéines qui serviront à son fonctionnement.
1 - Structure générale de la Mitochondrie et problème de transport.
- On a « une graine qui contient des filaments. »
- La mitochondrie est présente une membrane externe et une membrane interne qui est constituée
de crêtes qui permettent d’augmenter la longueur de la membrane interne. C’est en effet au niveau
de ces crêtes qu’on à la chaine respiratoire.
- On peut distinguer un compartiment intra-membranaire et la matrice mitochondriale.
- Le transport des électrons active des pompes qui créent un gradient de protons de part d’autre de
la membrane interne. Une fois ce gradient de proton créé, on une réincorporation des protons dans
la matrice via une pompe : ATP synthase qui, par le passage des protons, va produire des molécules
d’ATP.
- Pour que ce passage de Protons dans l’ATP Synthase soit efficace, il faut que la membrane interne
soit imperméable aux protons et aux électrons.
 Il y a donc une divergence des caractéristiques entre les 2 membranes de la
mitochondrie puisque la membrane externe est-elle perméable aux protons.
- Les électrons proviennent principalement des aliments. Ils servent à la formation d’un gradient de
protons qui permet :
- La formation d’ATP (Création d’énergie.)
- Le Déplacement des cellules par les flagelles (chez la bactérie.)
- Le Transport actif à travers les membranes de la mitochondrie.
- Les Molécules qui participent au cycle de Krebs sont le Pyruvate & les Acides gras dans la
mitochondrie.
- A partir de ce Pyruvate et de ces acides gras, on va former de l’Acétyl-CoA.
 On va avoir une étape intermédiaire (β-oxydation) pour les acides gras.
- Cet Acétyl-CoA va rentrer dans le Cycle de Krebs. Un Transport d’électrons par des cofacteurs
(NADP) va créer un gradient de charges (par les électrons et le protons disposés de parts et d’autre
de la membrane interne.)
- Dans des cas de carences sévères (malnutrition, famine…) la mitochondrie peut réquisitionner des
acides aminés qui vont être puisés dans les muscles (squelettiques notamment.)
 Ce phénomène explique la fonte musculaire dans les périodes de famine.
- Au contraire, dans des conditions d’excès alimentaire, on va avoir un excès de Citrate (Produit du
Cycle de Krebs) qui va participer au stockage des acides gras.
 On fait du gras !
2 – Moyens d’étude la mitochondrie.
- Pour passer du Cytosol à la Mitochondrie, on a un passage des molécules par des passages
hydrophobes.
- Techniques d’observation & d’Analyse :
-On casse au préalable de la membrane externe en mettant la Mitochondrie dans une solution
Hypotonique. On effectue par la suite une centrifugation différentielle.
- En utilisant le ME, on peut reconstruire des images 3D : On fait plein d’images en tournant notre
mitochondrie dans l’espace.
 Par des calculs mathématiques poussés, on créer une image 3D : le Tomogramme.
- Les Microtubules sont liés à la Mitochondrie car les MT permettent le déplacement des organites au
sein de la cellule.
- Les Mitochondrie ont des formes différentes selon leur localisation.
3 – Génome de la mitochondrie, sa réplication et son expression
- La réplication du génome bactérien se multiplie par forcément quand il y a division cellulaire !
- Protéine de la membrane externe qui régule la division des mitochondries (comme les bactéries.)
- Les mitochondries sont des structures dynamiques qui peuvent s’auto-éliminer en partie, si des
régions de la mitochondrie ne fonctionnent pas bien. Elles peuvent aussi se rassembler pour former
des réseaux.
- Il n’y a pas d’introns dans l’ADN mitochondrial. Cet ADN mitochondrial est transcrit en 2 ARN qui sont la
transcription de la totalité du génome mitochondriale (càd que l’ARN code tout l’ADN) sur les DEUX
brins.
- La Production des 2 ADN pré-messagers qui vont être coupé en unités fonctionnelles qui vont coder
les protéines fonctionnelles.
 90% de l’ADN transcrit n’est pas codant et donc va être dégradé suite à cette
transcription.
- La partie des protéines synthétisées par la mitochondrie est très faible (1%). La plupart des
protéines (99 % restants) agissant dans la mitochondrie sont formées par l’ADN génomique.
Comment démontrer le transport des protéines du cytosol dans la mitochondrie ?
-On effectue un mini-expérience en mettant en solution aqueuse des protéines. On rajoute à ce
mélange des mitochondries et on fait (quelques instants après) une hydrolyse par la trypsine qui va
détruire les protéines qui ne seront pas rentrées dans les mitochondries.
5 – Translocation dans la matrice de la mitochondrie
5.1 – Intégration des protéines extra-mitochondriales dans la mitochondries.
- Les Mitochondries présentent des sites où les membranes externe et interne sont en quasi contact :
C’est à ce niveau que vont se faire les échanges de protéines entre le milieu extra-mitochondriale et
la mitochondrie !
- De manière générale, lorsqu’une protéine veut rentrer dans un organite, elle doit être dotée d’un
peptide signal (du côté N terminale de la protéine) qui va être hydrolysé une fois la protéine entrée.
- Il faut également que la membrane externe de la Mitochondrie soit pourvue de récepteurs qui vont
reconnaître le peptide signal de la protéine à intégrer dans la mitochondrie.
- Les canaux de translocation permettent de faire passer des protéines sans que celle-ci ne soit en
contact avec la membrane (Ceci permet l’intégration de protéines hydrophiles.)
- Certaines protéines qui veulent rentrer dans la mitochondrie (comme l’alcool déshydrogénase)
présentent des hélices α amphiphiles.
5.2 – Intégration des futurs récepteurs de la membrane externe de la Mitochondrie
- On a des porines (récepteur membranaires qui est formé à partir de l’ADN génomique et qui va se
fixer sur la membrane externe de la mitochondrie pour jouer son rôle de récepteur) dans la
membrane externe, qui permettent le passage diffus de protéine quasi-libre.
- Ces porines (non structurées) sont prises en charges par des protéines chaperons qui vont former
un complexe avec une autre protéine. Ce complexe va replier la porine et lui donner la structure
finale de récepteur membranaire externe de la mitochondrie.
Les Divers complexes permettant le passage de protéine à travers la membrane interne
- Complexe TIM : Présente une hélice alpha hydrophobe dans la membrane externe.
- Complexe TOM : Fonctionne avec le complexe TIM. On a 3 types de complexes TOM.
- OXA : Il est impliqué dans l’assemblage des oxydases (protéines qui sont impliquées dans la chaine
respiratoire.)
5.3 - Passage du Cytosol vers la Matrice : Majorité des cas
- La Protéine se fixe au complexe TOM (sur la membrane externe) par son peptide signal. La protéine
fixée est prise en charge par une Translocase qui va l’amener vers le complexe TIM 23 de la
membrane interne et passer à travers la membrane interne.
- Le clivage de la séquence signal se fait dans la matrice de la mitochondrie.
5.4 - Passage du Cytosol vers l’espace inter-membranaire.
- Passage dans le complexe TOM
- Passage du peptide signal UNIQUEMENT dans le complexe TIM 23 car la protéine contient une
séquence « Stop transfer »
- On a une coupure de ce peptide signal et le reste de la protéine reste accrochée entre les deux
membranes mitochondriales.
- Il y a un autre cas de figure pour les protéines synthétisées par la mitochondrie qui veulent passer
dans l’espace inter-membranaire. Ce deuxième cas de figure implique que la séquence de
signalisation n’est pas une séquence d’arrêt (« Stop transfer ») mais une séquence de
reconnaissance du complexe OXA.
- Quand le peptide signale est clivé, on a une deuxième séquence signale qui est reconnue par le
complexe OXA qui va fixer la protéine.
- Il se peut que la protéine, ancrée dans la membrane, soit débarrassé de son ancrage. On trouve
donc au final, une protéine soluble dans l’espace inter-membranaire.
5.5 - Transport des canaux de la membrane interne.
- On remarque qu’il existe des protéines spécifiques de la membrane interne qui vont jouer un rôle
de transporteur (canaux) au sein de la matrice interne de la Mitochondrie, mais elles vont être
codées par des gènes de l’ADN génomique.
- Après passage des protéines par TOM, ces protéines vont se fixer à des protéines chaperonnes, qui
vont, à l’aide d’un complexe TIM 22 (et pas TIM 23), transformer la protéine et donner sa structure
de canaux de la membrane interne.
- La séquence signale des protéines « canaux » n’est PAS en N-terminale.
C) Transport dans les Peroxysomes (ou corpuscules.)
1 - Introduction
- Définition : Les peroxysomes sont des organites qui utilisent le Dioxygène pour oxyder des
molécules organiques. Ils contiennent des enzymes qui produisent le peroxyde d’hydrogène et
d’autre qui le dégradent.
2 – Ce qui se passe dans les Peroxysome.
- Les Peroxydes n’ont qu’une simple membrane relativement imperméable.
Il faut donc un transport pour passer de part et d’autre de la membrane.
- Les ROS (Reactive Oxygen Species) sont des molécules réactives qui sont capables de faire des
dommages dans la cellule (par cette production de Peroxyde d’Hydrogène.)
 Il faut donc des moyens de dégradation de ces peroxydes !
- Cependant, ces peroxydes ne sont pas que des dangers potentiels. On a des enzymes qui sont très
présentes dans les peroxysomes. Ces enzymes sont sites essentiels d’utilisation de l’oxygène, comme
ceux présents dans la mitochondrie, où il y a la Réaction d’Oxydation avec le Dioxygène et de
Peroxydation avec H2O.
- Les enzymes présentent dans les peroxysomes sont la Catalase et de l’Urate-Cyclase :
RH2 + O2  R+ + H2O2.
- Peroxydation :
H2O2 + R’H2  2H2O + O2
2H2O2  2H2O + O2
- Réactions de détoxification quantitativement importantes dans le doie et le rns.
- Ces oxydations se font sur des groupements Phényles , Acide Formique, Formaldéhyde et éthanol .
 L’éthanol est oxydé en acétyl-Aldhéyde (25%)
- La production d‘Acétyl -CoA se fait dans la mitochondrie généralement mais peut se faire dans les
peroxysomes.
- Dans les peroxysomes, dans les Cellules de Schwann, on a fabrication des Plasmalogènes qui sont
des phospholipides particuliers qui sont abondants dans les gaines de Myéline.
- Le peptide signal d’adressage vers les Peroxysomes est très simple : « S-K-L »
- PTS1 (Majorité des cas) - Localisé en C-terminale.
- PTS2 : Localisé dans la partie N terminale.
- Consommation d’ATP pour le transport.
- Syndrôme de Zellweiger : Maladie Héréditaire mortelle dans laquelle un défaut d’importation des
protéines dans les Peroxysomes.
- Le peptide signal d’adressage au peroxysome est reconnu par une protéine soluble qui va aller se
fixer sur la membrane du peroxysome et se fixer à une troisième protéine.
- Quand le peptide est retiré, dans le peroxysome, la protéine soluble est libérée dans les
peroxysomes.
4 – Voies différentes d’incorporation des protéines de la membrane et de la matrice du
peroxysome.
- Catalase : Situé dans les Peroxysomes.
5 - Biogénèse et division des peroxysomes.
- On pense que les peroxysomes viennent du RE parce qu’on a des protéines similaires dans les
membranes des 2 organites.
- Stress oxydant : On a + de péroxysomes.
IV – Le transport à partir du Réticulum Endoplasmique (RE.)
A) Réticulum endoplasmique granulaire & lisse
- C’est un compartiment labyrinthique qui envahit toute la cellule. Il est entouré d’une membrane de
lipides qui ne laisse pas passer les protéines hydrophiles.
- Dans une cellule, les membranes du RE constituent la moitié des membranes cellulaire et sa lumière
représente un peu de 10% du Volume total.
- Il existe 1 milliard de lipides dans chaque cellule.
- Le RE est composé du REG (Réticulum endoplasmique Granuleux) et REL (Réticulum Endoplasmique
Lisse) qui sont connectés par un RE de transition.
1 - Le REG
- Le REG est le site de détoxification des molécules hydrosolubles. Ce RE est présent dans les
hépatocytes (Cellules du Foie) notamment car elles ont un fort pouvoir détoxifiant.
 Ces cellules servent également (entre autre) à la formation des lipides.
- Ce REG est dit « granuleux » car il présente une surface non plane de par la présence de ribosomes.
2 - Le REL
- Le REL (ou Réticulum Sarcoplasmique) est un lieu de :
- Séquestration des ions Ca2+.
- Communication entre les cellules.
- Le REL est visualisable en ME. Il présente une distribution différente du REG car il a une forme d
réseau de de filaments allongés.
- Le RE se présente comme un réseau qui prend beaucoup de place dans la cellule. Il est associé aux
MT (eux même associés à des moteurs moléculaires – Dynéine et Kinésine - qui permettent les
mouvements du RE.)
3 – Séparation possible du REL et du REG par Ultracentrifugation.
- On peut séparer les composants du RE par fractionnement. On va donc casser une cellule, ce qui va
fragmenter nos composants en Microsomes.(
 Microsomes : Petites vésicules lipidiques de 10 nm de diamètre qui se forment par
dislocation du RE.
- Les Microsomes peuvent se présenter sous 2 formes :
- Granulaires : On sait d’office que ce sont des vésicules provenant du RE. Il est Homogène.
- Lisse : Les Microsomes lisses ont la même densité que d’autres vésicules qui ne proviennent
pas du REL (Vésicule de sécrétion, Mitochondrie…) Il est Hétérogène.
B) Synthèse des membranes par le RE.
- La Majorité des Membranes lipidiques (Cellulaires, Organites…) sont synthétisées par des lipides
provenant du RE.
- Les lipides constituent 50% de la masse totale d’une cellule animale.
 Il y a environ 1 milliard de lipides dans une cellule animale.
1 – Bicouche lipidique formée de molécules amphiphiles.
- Les Lipides formant les membranes sont constitués d’acides gras (une longue chaine carboxylique
de 14 à 24 carbones) liés à un groupement polaire.
- Ces lipides font se répartir asymétriquement dans la membrane.
- La Longueur des chaines carbonées et leur insaturation vont avoir une influence sur la fluidité des
membranes.
 Plus le nombre de C est grand, plus la Rigidité de la membrane est importante.
 La présence des doubles liaisons en Cis (coude) influence sur l’épaisseur et la rigidité de la
membrane.
- La plupart des Lipides sont des Glycéro-Phospholipides qui sont constitués de
- 2 acides gras liés à un Glycérol
- Une chaine polaire (Groupement phosphate + molécule) est aussi attachée au Glycérol.
 Cette tête polaire présente une molécule qui peut comprendre un azote
potentiellement participant à une fonction amine libre.
- Les Phospholipides constitutif de la membrane :
- sont associés au cholestérol qui s’ intercalent entre deux phospholipides.
 Molécule Stéroïde à 4 noyaux rigides reliés à une partie polaire. Il y a présence de
groupements hydroxyles dans les noyaux du Cholestérol.
- Mesure 3 nm de hauteur.
- sont associés les uns à côté des autres.
Pourquoi une bicouche lipidique ?
- Les molécules polaires peuvent s’associer facilement des liaisons H.
- Les molécules hydrophobes ne peuvent s’associer avec des liaisons H, celle-ci vont donc s’agréger
entre elles par des interactions hydrophobes pour s’isoler du solvant en limitant la consommation
d’énergie.
3 – Fluidité de la bicouche lipidique.
- Formation de micelles ou de bicouche plane.
- Cette bicouche va se replier et former la membrane cellulaire.
 Les membranes noires : Ce sont des bicouches lipidiques que l’on conserve sous forme
non repliées à l’aide d’un dispositif particulier.
- Les parties hydrophobes sont toujours en mouvement,
- Le déplacement des Lipides :
- Déplacement latérale : 106 fois par seconde.
- Flip-Flop : Evénement rare.
- L’insaturation des chaines carbonées rend la membrane plus fluide.
- Le nombre de carbone, lui, régule la Rigidité de la membrane.
4 – Synthèse de la monocouche cytosolique sur le RE.
- Le RE récupère des acides gras qui sont associé à des transporteurs.
- Les transporteurs déposent les acides gras au sein de la couche externe de la membrane du RE. Où
ils vont se transformer en Acétyl CoA.
- Suite à cette transformation, une enzyme, la CoA transférase, va fixer les acides gras dans la
bicouche : On a formation d’un acide Phosphatidique.
- On ajoute la tête polaire à cet acide Phosphatidique  Phospholipide crée.
5 – Quatre phospholipides majeurs dans les membranes plasmiques.
- Choline
- Ethanolamine
- Sérine
- Sphingo-myéline : Structure particulière formée à partir d’une Sérine sur laquelle est fixé un acide
gras : On nomme cette structure une Sphingosine. Sur la Sphingosine, on a :
- une fixation d’un deuxième acide gras sur la fonction amine
- Une fixation d’une tête polaire via la fonction alcool.
6 – Concentrations de certaines protéines dans les radeaux lipidiques
- Si on mélange plusieurs phospholipides, chacun d’entre eux va avoir des affinités plus ou moins
importantes vis-à-vis des autres Phospholipides. Cette Hétérogénéité d’association engendre la
formation des radeaux lipidiques (ou RAFT.)
 RAFT : petite région de la membrane plasmique enrichie en Sphingolipide et en cholestérol.
- Ces Rafts sont des endroits de la membrane qui peuvent inclure des lipides particuliers. Ils sont
enrichis en protéine que l’on ne retrouve pas ailleurs dans la cellule.
7 - Basculement asymétrique d’une couche à l’autre.
- Pour équilibrer la composition en Phospholipide (du moins la composition naturelle, car la zone
interne de la membrane plasmique ne présente pas la même compo. Lipidique que son analogue
interne) il faut utiliser des enzymes qui vont faire basculer ces lipides.
- Cette équilibre se fait par un basculement dans 2 sens différents selon la localisation du lipide a
modifier :
- La Scramblase va faire passer un lipide de la partie externe à la partie interne de la
membrane.
- La Flippase va faire passer un lipide de la partie interne à la partie externe de la membrane.
- Parmi les Phospholipides qui sont accumulés dans la membrane plasmique, on trouve ceux qui ont
une Sérine (charge négative) et qui créer un potentiel électrique de part et d’autre de la membrane.
- La Phosphatidyl Sérine (Phospholipide dont la molécule fixé à l’acide Phosphatidique est le Sérine)
doit être localisé sur la couche interne.
 Quand on doit avoir un phénomène d’Apoptose, on a passage de cette Phosphatidyl Sérine sur la
membrane externe, ce qui va être en signal pour les macrophages qui vont dégrader cette cellule.
8 – Glycolipides présents à la surface de la membrane plasmique
8.1 - Portion Extracellulaire
- Phosphatidyl choline
- Sphingo-myéline
- Glycolipide
8.2 - Membrane interne
- Sérine
- Inositol
- Ethanolamine
9 – Transport des phospholipides à partir du RE vers le mitochondries.
- La Mitochondrie doit être proche du RE pour prendre les phospholipides tout comme les
Peroxysomes.
- Les Transporteurs de Phospholipides vont prendre ces PL et les transporter du RE vers la
Mitochondrie.
C) Les protéines membranaires
- 50% des membranes représente les Protéines qui ne sont pas toutes les mêmes selon la cellule
et/ou organite considérés.
- Parmi ces protéines, on va avoir notamment les récepteurs qui vont identifier les signaux (ions,
hormones…) qui vont permettre l’analyse de l’environnement extra-cellulaire.
1 – Différentes association possibles d’une protéine à la membrane.
- Différentes association des protéines avec la membrane.
- Ancrage de la protéine à la membrane + Hélice alpha.
- Plusieurs passages transmembranaires.
- Canaux transmembranaires
- Hélices amphiphile.
- Ancrage à un acide gras (Myrisoylation.)
- Association a des Phospholipides ancrées à la membrane
- Association a une molécule déjà membranaire.
- L’Ancre GPI (Glycosyl-Phosphatidyl-inositol) est une façon d’ancrer une protéine à la partie externe
de la membrane cellulaire.
- Cette ancre est parfois associée à un hexose (le mannitol) qui forme alors une espèce de
Lipoprotéine.
2 – Parties transmembranaires de la protéine.
2.1 – Partie Amphiphile – Chaine α.
- C’est la structure la plus présente dans les domaines transmembranaires.
- C’est une structure contenant :
- Une partie Hydrophobe qui va se fixer sur la membrane
- Une partie Hydrophile qui va se tourner vers le Cytosol.
2.2 – Partie Hydrophobe - Quelques feuillets β
- On peut également utiliser quelques feuillets béta pour ces passages membranaires
 Les porines par exemple, sont des récepteurs membranaires des bactéries (et
mitochondriaux) qui ont la forme d’un baril (Voir la partie II/B/5/5.2 de ce cours.) et qui présente des
passages membranaires par la présence de feuillet β.
 Exemple également du centre de réaction de la photosynthèse chez une bactérie.
2.3 – Partie Hydrophobe - Multiple feuillets β
3 – Prédiction de ces séquences par étude de répartition des aminoacides.
- Etude du profil hydrophobie.
4 – Glycosylation fréquente des protéines transmembranaires
- Les sucres on les retrouve toujours dans la surface externe car dans le Cytosol, on a un milieu
réducteur qui empêche la formation des structures protéiques qui interagisse avec les oses.
5 – Milieu oxydant dans la lumière du RE et réducteur dans le Cytosol.
6 – Mobilité des protéines insérées dans la membrane
- Exemple de la GFP que l’on va coupler à une protéine dont on veut étudier la mobilité. On va faire
une FRAP (= Photo-blanchissement) et observer la réapparition de la protéine dans le compartiment.
7 – Association de certaines protéines membranaires au cytosquelette.
- Lien physique entre la membrane et le cytosquelette pour les mouvements cohérents de cette
cellule.
- Il existe des protéines (La Spectrine par exemple) qui permettent le continuum d’interaction entre
le cytosquelette (ici le Filament d’Actine) et la membrane.
D) Transport des protéines à travers la membrane du REG
1 – Mise en évidence de protéine dans le REG
- Le REG est une composante du RE contenant les Ribosomes sous forme attachés. Ces derniers
peuvent être sous forme libre si leurs fonctions le nécessitent.
- Ce REG est un passage obligé des protéines.
 Mise en évidence de ceci par centrifugation puis incubation des microsomes avec des
protéases (enzymes destructrices des protéines libres.) On remarque, après ces phases préliminaires
et après un traitement au détergent (destruction de la membrane du REG), qu’il existe des protéines
au sein mêmes des microsomes.
- Toutes les protéines contenues dans le REG détiennent un peptide signal qui leur permettent leur
synthèse au sein de la lumière du REG.
- Une fois synthétisées, ces protéines peuvent rester dans le RE ou bien en sortir et se diriger vers
d’autres lieux.
2 – Nécessité d’un peptide signal.
Comme dit précédemment, ce peptide signal sert à la fixation de l’ARNm sur le REG pour la
traduction dans la lumière du REG.
- Ce peptide signal est le plus souvent localisé en N-term.
3 – Nécessité d’une particule de reconnaissance du signal.
- Cette particule est une multi-protéine cytoplasmique qui permet la synthèse dans le REG de la
protéine par reconnaissance du peptide signal et arrimage du complexe (Ribosome + ARNm) vers le
REG. La particule de reconnaissance présente un récepteur qui lui est spécifique sur le REG.
- Pour conclure, pour qu’un ARNm soit traduit dans le REG, il faut :
- Un peptide signal qui va le joindre au RE
- Des ribosomes fixés au RE.
- Des particules de reconnaissance.
- Les Protéines SRP sont des protéines de reconnaissance du signal.
4 – Structure des protéines SRP
- Cette famille de Protéine de reconnaissance est constituée de 6 protéines différentes liées à un ARN
(7 sl)
- Les protéines SRP vont reconnaitre le peptide signal et bloquer la traduction. Elles vont arrimer le
complexe jusqu’au REG où la néo-protéine va pouvoir passer la membrane via un translocon (=pore
protéique).
- Ce pore permet une perméabilité gérée par le bouchon central et une ouverture latérale ce
qui a une importance pour la synthèse des protéines membranaires.
- Lors de la traduction, des peptidases vont cliver le peptide signal et libérer la protéine. Le
translocon va se fermer une fois que la séquence signale se sépare du translocon pour se retrouver
dans le cytoplasme.
- Selon le peptide signal porté par la protéine, on va avoir un accrochage ou pas du ribosome au REG.
5 – Protéines transmembranaires
- Orientation de la protéine.
- Au niveau du cerveau, on trouve des protéines qui présentent plusieurs domaines
transmembranaires (7 hélices α hydrophobes.)
5.1 – Orientation du N-term dans la lumière du REG.
- Premier peptide signal qui permet une première synthèse d’une partie de la protéine dans la
lumière.
- Deuxième peptide signal (« PS d’arrêt ») qui rester bloquer au sein de la bicouche. Le reste de la
protéine va donc être traduit en dehors du RE.
 Les ribosomes se détachent et finissent la synthèse dans le cytosol.
5.2 – Orientation avec le C-term dans la lumière du REG.
- On fait pareil que précédemment, sauf que le peptide signal est localisé au milieu de la protéine
synthétisée. Dès lors, on va avoir une première synthèse cytosolique suivi d’une synthèse dans la
lumière du REG.
6 – Devenir des protéines
- Ces protéines synthétisées peuvent :
- Rester dans le RE par la présence d’un peptide de rétention de la protéine (KDEL)
- Se déplacer vers l’Appareil de Golgi où les protéines pourront :
- Rester dans l’ADG
- Aller dans les Lysosomes via les Endosomes.
- Suivre des voies de sécrétion constitutives et régulées vers la membrane plasmique.
- Rester Transmembranaires.
7 – Ce qui se passe dans la lumière du RE lorsque la protéine est synthétisée.
7.1 – Mise en structure et MPT
- Il existe des protéines chaperons dans le REG qui vont permettre la conformation correcte de ces
protéines.
- Les Protéines subissent au sein de ce REG différentes MPT :
- O-Glycosylation : Par action d’une Glycosyl-Transférase sur Serine, Thréonine et Proline.
- N-Glycosylation : (Dans l’ADG) Par action sur les séquences protéiques type : N-X-S ou N-X-T
7.2 – Relarguage dans le Cytosol et Vérification de la bonne conformation
- Les protéines une fois correctement achevées vont subir l’action d’une enzyme (la Calnexine –
Protéine associée au translocon) qui va vérifier sa bonne conformation dans l’espace avant de la
relarguer dans le cytosol.
- Lorsque les protéines ont adoptées une mauvaise conformation, La Calnexine envoie la protéine
vers une Glycosyl Transférase qui va fixer un ose à la protéine. L’ose (Glucose) est ainsi relié à la
séquence polypeptidique via un groupement hydrophobe et va devoir subir une nouvelle prise en
charge par le chaperonnes pour adopter une structure convenable et être libérer dans le cytosol par
la Calnexine.
 Après plusieurs cycles, la protéine est dégradée par libération dans le cytosol via le translocon,
fixation à l’ubiquitine & arrimage vers le Protéasome. Ce système de dégradation des protéines
formées dans le RE est appelé le système ERAD.
7.3 – Système de Régulation de la synthèse protéique.
- Lorsqu’il y a trop de protéines formées dans le noyau, on va avoir un signal envoyé par le noyau qui
va indiquer la nécessité d’un « renfort » de protéine chaperons. Ce signal déclenche le système UPR.
- Ce système de régulation s’appuie sur l’’action de 3 complexes protéiques :
- IRE 1 : Protéine de signalisation entre le RE et le Noyau.
 Joue sur l’épissage d’un gène UPR
- PER-C : Kinase
 Bloque les ARNm sauf des protéines qui interviennent dans le système UPR.
- ATF : Activateur du Facteur de Transcription n°6.
 Augmente la transcription des gènes UPR.
Développement du complexe IRE-1
1) Reconnaissance des protéines mal repliées.
2) Nucléase qui enlève un intron dans un gène, ce qui aboutit à l’activation du gène. Ceci ce fais dans
le cytoplasme.
3) Le gène actif va donner une protéine UPR qui agit comme un Facteur de transcription, càd qui
rentre dans le noyau pour activer la région promotrice d’un gène qui code pour des protéines
chaperons.
4) La concentration en protéine chaperons augmente.
- Les protéines peuvent se fixer à la membrane via une Glycosyl-Phosphatidyl-Inositol (=GPI) qui va
d’abord fixer la membrane puis fixer la protéine.
- Pathologie liées
V - Mécanismes moléculaires du transport par des vésicules et maintien de la diversité des
différents compartiments.
A) Principe du transport, Problématique et question
B) Stratégie d’étude du transport par les véhicules
1 – Approche génétique
2 – Approche biochimique
3 – Approche dynamique – Etude de la GFP.
C) Plusieurs types de couvertures de vésicule.
- Lorsque les protéines sont transportées par des vésicules, celles-ci sont recouvertes de protéines de
transport qui forme un « manteau » de différente nature selon le type de protéine qui le forme.
- On peut dès lors, à partir de sa composition protéique, déterminer le lieu où se trouve le manteau
et donc la vésicule qu’il entoure.
1 – Vésicules recouvertes de Clathrine.
- Ce sont des protéines qui s’assemblent et initie la courbe de la membrane pour former une cage
polyhédrique et former une la vésicule.
2 – Vésicules recouvertes de Protéines COP I ou COP II.
- Tout comme les Clathrines, les protéines COP I et COP II initie la courbure de la membrane.
- Ces protéines sont retrouvées sur des vésicules sphériques (u tubules) localisée entre le RE et l’ADG.
- Leur diamètre est d’environ 100 nm.
3 – Différents types de couverture
- COP I : Utilisés pour les vésicules orientées du RE  ADG
- COP II : Utilisés pour des vésicules orientées de ADG  RE.
- Clathrine : Utilisés dans les mécanismes d’endocytose.
 Pré-Rappels sur l’Endocytose : Membrane plasmique  Endosome  Organites.
D) Mécanisme de formation de vésicules recouvertes
1 – Structure de la couverture de Clathrine.
- La Clathrine est une protéine de transport vésiculaire qui
- possède 3 chaines lourdes + 3 chaines légères.
- forme un Triskèle.
- Interagit avec d’autre protéine de Clathrine pour former une cage polyhédrique.
2 – Rôles des Phospho-Inositides et PIP de la membrane.
- L’inositol est un élément susceptible d’être phosphorylé (en 3’ ou 4’) par des enzymes qui sont
caractéristiques d’endroits précis de la cellule. Dès lors, les différentes formes phosphorylées de
l’inositol sont caractéristiques de la région membranaire où se trouve l’inositol.
3 – Assemblage et désassemblage de la couverture de Clathrine.
- Récepteur membranaire qui fixe la cargaison et qui interagit avec des molécules d’Adaptine qui font
le lien entre cargaison et Clathrine.
- L’attachement des Clathrines entraine un début d’incurvation de la membrane soit la formation de
la vésicule.
- Un fois la vésicule formée, celle-ci est toujours reliée à la membrane par un pédoncule. Ce dernier
sera clivé par une Dynamine (une GTPase) qui va libérer la Vésicule de la membrane mère.
 La Dynamine a été découverte par une approche génétique via la Drosophile.
E) Les Vésicules recouvertes de COPI et COP II.
F) Mécanismes moléculaires de transport par les véhicules.
1 – Assemblage des couvertures contrôlés par des GTPases monomériques.
- Nécessité du couplage GTP/GDP avec implication des protéines G. Les protéines G impliquées
peuvent se lier à la membrane SAUF lorsqu’elles sont liées au GDP.
 Liée au GDP : Pas de fixation ; Liée au GTP : Fixation. La présence ou l’absence de liaison (et
donc l’absence ou la présence de liaison à la membrane) est due à l’intervention de GEF
transmembranaire.
- Une fois fixées, les protéines G vont recruter les protéines COP II qui vont-elles-même recruter
d’autre protéines qui vont se fixer à des récepteurs de cargaison.
 L’activation des protéines G est cruciale pour la production de vésicule.
2 – Guidage des vésicules par les protéines Rab.
2.1 – Introduction & Présentation
- Il existe une 60aine de protéines Rab dans la cellule.
- Ces protéines sont spécifiques de certaines fonctions et de lieux cellulaires.
- Les protéines Rab présentent une activité GTPase et sont spécialisées dans l’arrimage des vésicules.
2.2 – Déroulement de l’arrimage de la vésicule.
- La liaison de Rab avec le GTP entraine sa fixation à la membrane de la vésicule.
- Rab va se fixer à une protéine d’attachement à la membrane cible : L’Effecteur de la protéine Rab.
- De manière parallèle, on va avoir action d’une autre protéine liée à la vésicule (la protéine v-Snare)
qui va s’attacher, sous forme d’hélice à une protéine liée à la membrane cible : la protéine t-Snare.
 Cette Action des 2 protéines vésiculaires va la fusion des membranes.
3 – Fusion des membranes grâce aux protéines Snare.
- Les protéines v et t-Snare vont être enroulées l’une à l’autre par leur hélice respectives :
- v-Snare : 1 hélice accrochée à la vésicule
- t-Snare : 3 hélices transmembranaires.
 Le complexe est très étudié car il est la cible de Neurotoxine (Botulique ou tétanique par exemple)
qui sont libérées par certaines bactéries.
4 – Dissociation des protéines Snare.
- Dissociation de v-Snare et t-Snare par la protéine Nsf qui utilise de l’énergie.
- Cette dissociation va permettre un recyclage des Snare et donc permettre de nouveaux transprts
vésiculaires.
5 – Stratégie similaire mise en jeu par les protéines de Fusion des Virus.
VI – Transport des protéines à travers l’appareil de Golgi.
A) Organisation de l’appareil de Golgi.
1 - L’ADG est polarisée dans la cellule.
- C’est un site de synthèse des Glycosamino-Glycanes et de nombreux polysaccharides de la paroi
cellulaire des plantes.
- Présente 4 à 6 Citernes entourées d’une face cis et d’une face Trans.
2 – Empilement en citerne distinctes
- Coloration à l’Osmium qui se précipite dans la partie Cis du Golgi.
- Action des Phosphatases visibles à la face Trans du Golgi uniquement.
 Action de Nucléosides Diphosphatases dans la partie Trans.
B) Principes généraux – L’arrivée vers l’ADG
1 – Départ du RE dans des vésicules recouvertes de COP I.
- Formation des Protéines dans le REG.
- Conformation par les protéines chaperons.
- Contrôle de qualité des protéines embarquées dans les vésicules.
- Une fois contrôlée par la Calnexine, les protéines sont arrimées vers la membrane du RE par des
molécules spécialisées : les « Binding Proteins. »
2 – Transport des Protéines du RE vers l’ADG dans des vésicules
- Ces vésicules peuvent, au cours du transport, s’associer entre-elles par fusion homotypes et former
des Tubules.
 Le principe de fusion est le même que décrit précédemment (avec les protéines Snare et NSF.)
- Ces vésicules peuvent migrer du RE vers le Golgi par le biais des MT qui sont dotés de moteurs
moléculaires qui nécessitent de l’énergie pour fonctionner:
- La Kinésine : Extrémité (-)

Extrémité (+)
- La Dynéine : Extrémité (+)

Extrémité (-)
3 – Récupération par le RE des protéines en sont parties.
- Les protéines associées au RE et qui doivent y retourner présentent un motif de 4 acides
aminés (KDEL) dans leurs séquences.
- Le passage de ces protéines vers le Golgi est alors simplement une voie de maturation.
4 – Deux modèles qui permettent d’expliquer le transport à travers l’ADG
4.1 – Transport par des vésicules
- Ces Vésicules se lient à des moteurs moléculaires (Cf précédemment) qui vont déplacer les vésicules
de la face Cis à la face Trans et inversement.
 Problème : Comment déterminer le passage d’une face à l’autre ou pas ? Non élucidé !
4.2 – Transport par maturation des Citernes.
- Après fusion de la membrane de la vésicule et de celle de l’ADG, les éléments du RE se retrouvent
au sein du réseau trans.
- Le 2° Modèle de transport serait alors une maturation de ce réseau Cis en citerne Cis  Citerne
intermédiaire  Citerne Trans  Réseau Trans.
C) Modification séquentielles dans des compartiments spécialisés.
- Une fois ces modifications effectuées, les protéines sont transportés vers :
- Les Lysosomes
- La membrane plasmique
- Les Vésicules
D) Conséquence pour les protéines modifiées – Exemple de la MPT : La Glycosylation
- Protection de la dégradation par les protéases
- Pas d’implication de la Glycosylation dans le transport.
 Sauf le Mannose qui va emporter la protéine vers les lysosomes.
- Participation au repliement des protéines et élimination si besoin.
- Solubilisation (Augmente la polarité)
- Adhérence entre les cellules via des lectines transmembranaires (Sélectines)
VII – Transport à partir de l’Appareil de Golgi
A) Différentes voies possibles
1 – Vers les Lysosomes.
- Via les endosomes tardifs.
2 – Vers les vésicules de sécrétion constitutives ou Régulées.
B) Voie vers les Lysosomes.
- Les lysosomes sont des organites denses qui présente :
- Une concentration en protéine élevée.
- Un pH très acide.
1 – Les Lysosomes : Principaux sites de digestion
- Le pH au sein des lysosomes est très acide (autour de 5,0)
- Ce pH est dû à l’utilisation de pompes à protons qui maintiennent la concentration en H+ dans
l’organite.
- La présence d’une acidité importante au sein du Lysosome est nécessaire pour l’action des
nombreuses (+ de 40) enzymes acides qui agissent au sein de l’organite.
- Ces Hydrolases fonctionnent à un pH acide car cela leur permet d’éviter de fonctionner en dehors
du Lysosome.
2 – Les trois voies de captures du matériel par les Lysosomes.
2.1 – Endocytose
- Endocytose  Endosome Initial  Endosome Terminal  Lysosome.
2.2 – Autophagie
- Création d’Auto-phagosome par formation d’une membrane autour de l’élément à envoyer vers les
Lysosomes. Cette membrane va former des vésicules qui vont transporter les éléments jusqu’au
Lysosome.
- Cette voies de Capture permet la dégradation de :
- La Mitochondrie.
- Les Péroxysomes.
 Le Mitochondrie présente une durée de vie de 10 jours environ dans les Hépatocytes.
2.3 – Phagocytose.
- Cette voie se fait uniquement dans les cellules spécialisées (les Macrophages ou les Neutrophiles)
car il faut que ces cellules présentent un cytosquelette capable d’accepter de gros éléments (Bactérie
ou grosses molécules.)
- Endosome  Endo-lysosome  Lysosome
 Il est difficile de définir concrètement ce qu’est un lysosome car celui-ci est en réalité un
continuum de structure.
3) Origines des enzymes destinées à agir dans le Lysosome.
 On parlera ici d’une Hydrolase Lysosomiale.
3.1 – Marquage et tri
3.1.1 – Localisation
- Dans le réseau Cis du Golgi, les enzymes destinées au Lysosomes sont phosphorylées au niveau de
leurs oses : ajout d’un Mannose 6 Phosphate.
- Ce M6P remplace un mannose initialement présent sur le N-Oligosaccharide de l’enzyme.
3.1.2 - Déroulement
- Tout d’abord, l’enzyme possède une région de signalisation qui va être reconnue par une
Transférase (N-Acétyl Glucosamine-transférase)
- Cette enzyme va hydrolyser la liaison de Mannose avec de l’UDP Glucose.
- On va voir une catalyse de d’UMP puis clivage du Glucose.
 Il va rester le M6P.
3.2 – Formation de la Vésicule qui emmène l’enzyme du Golgi vers les Lysosomes
- Traversée de l’ADG.
- Liaison à un récepteur au M6P.
- Formation de la Vésicule au niveau du Trans Golgi avec une couverture à Clathrine.
3.3 – Fusion de la vésicule.
- Fusion de la vésicule avec un endosome qui contient des ATPases.
- Libération dans l’endosome de l’Hydrolase Lysosomiale par abaissement du pH.
 Formation de l’Endo-lysosome qui digère les éléments dégradés.
3.4 – Recyclage
- Suite à l’import des enzymes, les éléments de transports sont recyclés vers le Golgi par le biais de
vésicule dont le manteau est constitué de protéine de type « Rétromère. »
- Ce rétromère est un dimère qui ne forme pas une structure polyhédrique autour de la vésicule,
mais plutôt une pince qui entoure cette vésicule.
- Le Mécanisme d’arrimage de la vésicule est le même que celui vu précédemment avec implication
de ces rétromères.
- Pour fixer ces protéines à la membrane de la vésicule, il y a 2 principes :
- implication de PIP spécifique : les PI3P ancrés dans la membrane de la vésicule cible qui
interagissent avec le rétromère.
- Interaction du rétromère avec des protéines d’arrimage.
4 – Maladie de Surcharge Lysosomiale
4.1 – Absence d’une ou plusieurs Hydrolases
- Engendre une dégradation incomplète des protéines qui s’accumulent dans le lysosome.
- Pathologies : Maladie de Hurler ou de Fabry.
4.2 – Défaut de Fonctionnement d’une enzyme des lysosomes.
- Pathologie : Maladie de Tay-Sachs.
4.3 – Altération de la N- Acétyl Glucosamine Phospho-Transférase.
- Pathologies : Maladie des inclusions cellulaires.
5 – Exocytose d’une partie des lysosomes dans des cellules spécialisées.
- Les Mélanocytes produisent et stockent la mélanine (protéine) produite.
- Dans ces cellules, des lysosomes spécifiques (= Les Mélanosomes) se spécialisent dans ce
phénomène de stockage.
- Pathologies : L’Albinisme induit une absence de sortie de la Mélanine des Mélanosomes, induisant
une absence de Pigmentation cutanée. (Fragilité particulière de la peau)
C) Voie vers les vésicules de sécrétion et la surface de la cellule : Exocytose.
1 – Voies de sécrétion constitutives et régulées
1.1 – Constitutive
- Par défaut
- Transport du Golgi à la membrane puis exocytose sans signal spécifique Man 6 P
1.2 – Régulée
- La Fusion de la vésicule à la membrane plasmique est induite par un signal externe (tel qu’une
hormone ou un Neurotransmetteur)
 Signal accompagné du Calcium.
2 – Transport automatique des lipides et de nombreuses protéines dans les cellules non polarisées.
- Ce transport automatique est effectué par la voie de sécrétion constitutive.
- Elle concerne les lipides et toutes les molécules qui ne comprennent pas de signal particulier.
3 – Transport régulé dans les cellules polarisées par des mécanismes variés
- Nécessaire pour que le Golgi adresse correctement les vésicules.
- Ces vésicules peuvent présenter différentes voies de sécrétion :
- Vers les Lysosomes : Présence d’un signal Man 6 P
- Vers la voie de sécrétion constitutive : Absence de signal
- Vers la voie de sécrétion régulée : Présence d’un signal
4 – Bourgeonnement des vésicules à partir du Trans. Golgi
- Construction du matériel d’exocytose à l’intérieur des vésicules.
- Plus les vésicules s’approchent de la membrane, plus la concentration en matériel transporté est
important.
 On observe un retour de vésicules vides à manteau de Clathrine vers le Trans Golgi. Dès la
formation de ces vésicules, les Clathrine sont libérées du Manteau.
5 – Maturation protéolytique lors de la formation des vésicules de sécrétion
- Lors du transport vers leur lieu de destination, les protéines transportées maturent.
- Exemples :
- Pro-Hormone « Pro-Opio-mélanocortine » qui, par maturation, donnent plusieurs composés.
- L’Albumine qui est formée dans des vésicules de sécrétion constitutive par clivage d’un
dipeptide « R-R » par l’enzyme « Furine ».
- Insuline (Voir les étapes de la Maturation dans le cours d’UE1.)
6 – Transport des vésicules d’exocytose le long des MT
- Rien à dire de (+) que ce qui est dans le titre ^^
7 – Attente d’un signal près de la membrane plasmique
- Concerne les vésicules de sécrétion régulée.
- Exemple dans un Mastocyte de Rat :
8 – Réponse localisée au niveau d’un segment de la membrane
- La fusion est permise dans la voie de sécrétion régulée lors de l’apparition d’un message localisé à
un endroit précis de la membrane.
- L’exocytose est également très localisée.
9 – Recyclage des composants de la membrane
- Equilibre entre l’apport de la membrane par exocytose et la réimportation de ces membranes par
endocytose.
10 - Transport dirigé aux domaines appropriés de la membrane plasmique.
- Chez le Neurone :
- Axone : Zone apicale
- Dendrite : Zone baso-latérale
11 – Membrane apicale et Baso-latérale de composition différentes.
12 – Membranes apicale et Baso-latérale séparées par une jonction serrée
13 – Deux voies de sortie de protéines de la membrane plasmique dans les cellules épithéliales.
13.1 – Voie directe :
- Passage du Trans-Golgi vers la membrane apicale.
- C’est l’Exocytose.
13.2 – Voie indirecte
- Passage du Trans-Golgi vers le Pôle baso-latéral où on observe un phénomène de tri et adressage
des protéines puis un passage de la vésicule vers un Endosome qui adresse la vésicule vers la
membrane apicale.
- Les Jonction serrées empêche le passage vers le pôle apical des molécules triées au pôle BL.
- C’est la Transcytose.
14 – Cas particuliers : Vésicules Synaptique formées à partir des endosomes.
- Gradient de protons qui permet (par un système d’échange) le passage des neurotransmetteurs au
sein des cellules.
- Dans les neurones, l’ADG produit des vésicules qui s’accumulent dans la terminaison nerveuse
 Stockage !
- Au niveau de l’Endosome, après utilisation, les vésicules sont reformées par la recapture de NT.
- Voici le détail du fonctionnement d’une synapse :
15 – Formation de l’enveloppe des virus.
- Empaquetage de l’ARN viral dans une nucléocapside par association de cet ARNm avec des
protéines de la Capside.
- L’exocytose de ce complexe forme un nouveau virus.
VIII – Transport à partir de la membrane plasmique : Endocytose
A) Introduction et définition.
- Visualisation en ME le phénomène d’endocytose.
- Endocytose dirigé : Récepteur membranaire qui va s’accrocher a des protéines extracellulaires et
accrochage également avec les protéines du manteau (les Clathrines par exemple.)
1 – Phagocytose
- C’est la première forme d’endocytose qui ne concerne que des particules (> 250nm.)
- Intégration de ces particules dans des Phagosomes.
- Peu de vertébrés capables de faire une Phagocytose.
 Protozoaires : La Phagocytose est une forme d’alimentation par digestion de levures.
 Dans les organismes pluricellulaires, la Phagocytose est liée la défense des organismes.)
- Macrophage, Neutrophile et Cellule Dendritiques sont les cellules spécialisées qui utilisent la
phagocytose dans le cadre de la défense des organismes.
- Les Macrophages servent également à l’élimination de cellules Sénescentes.
 Exemple : Les GR vont devoir être dégradés car moins fonctionnels au fil du temps. Les
Macrophage vont recycler les constituants de ces GR.
 Les Macrophage doivent phagocyter 100 milliard de GR chaque jour.
2 – Endocytose de type « Pinocytose. »
- Permet à la cellule d’incorporer ce qui est en solution à l’extérieur de la cellule.
- Création de vésicule de 100 nm.
- Endocytose constitutive qui ne sélectionne pas les molécules à l’entrée.
3 – Endocytose de type « Récepteur interposé. »
- Elle permet de sélectionner des molécules ou particules grâce à des récepteurs membranaires. Des
molécules en petites quantités, qui rentreraient très peu dans la cellule par Pinocytose, seront
emmenées spécifiquement dans la cellule grâce à ce type d’endocytose.
- Vésicule à Clathrine utilisée ici.
B) La Pinocytose
1 – Principe générale
1.1 - A lieu en permanence et en continu.
- Un macrophage ingère toutes les 30 minutes l’équivalent de toute sa membrane plasmique pour
former des molécules d’endocytose.
1.2 – Système dépendant des couvertures à Clathrine.
- Phénomène dynamique
– Un fibroblaste en culture forme 2500 vésicules chaque minute à partir de la membrane plasmique.
1.3 – Perte rapide de la couverture
- En quelques secondes.
- Vésicule fusionne avec des endosomes.
2 –Autre type de couverture en plus de celle de Clathrine : Les Cavéoles.
- Présentent dans la plupart des cellules
Seraient formées par des radeaux lipidiques qui contiennent une protéine plusieurs fois
transmembranaire : La Cavéoline.
- Les Cavéoles collectent une cargaison qui dépend de la composition de leurs membranes.
- Elles ne sont pas recouvertes et délivrent le contenu de leur cargaison à des structures du type
Endosome.
C) Endocytose par récepteur interposé
1 – Principe général
- Sélection du chargement par des récepteurs transmembranaires
- Vésicules à Clathrine formée
2 – Exemple des LDL extracellulaire au cholestérol et acides gras intracellulaires.
- Récepteur à LDL.
- Il y a une apoprotéine (environ 200 Da) qui agrège :
- des Phospholipides et du Cholestérol dans la sa zone périphérique
- La forme de Cholestérol présente dans le Sang dans sa zone centrale.
- Récepteur des LDL : Une seule protéine qui a un seul passage transmembranaire et qui contient un
peu plus de 800 acides aminés (dont 50 sont localisés dans le Cytosol.)
- Plusieurs fusions successives de vésicules (endosomes initiaux) vont donner après maturation un
Endosome terminal (dans lequel le pH est autour de 5.)
- A pH 5, les récepteur sort de l’Endosome par bourgeonnement de l’Endosome terminal
- Le LDL reste dans l’Endosome et va être dégradé en acides aminé et acide gras.
3 – Déficits génétique en récepteur aux LDL.
- Mutation du récepteur au LDL :
- On ne fixe plus le LDL
- On ne fixe plus les Adaptines (mutation interne) : On ne peut plus avoir d’endocytose de ces
LDL  Plus de recrutement  Activité d’endocytose des LDL très faible.
4 – Devenir des récepteurs « endocytés » : Recyclages ou dégradation.
- Visualisation par immunofluorescence
- Entre l’Endosome initial et Endosome tardif : Phénomène de recylage ou de dégradation.
D) Routes possibles après l’endocytose.
1 – Endocytose en vue d’un recyclage
- Après désassemblage de la Clathrine, On observe une fusion de la vésicule avec un Endosome
initial.
- A partir de cet Endosome, il y a recyclage des transporteurs qui partent dans des vésicules de
recyclage qui vont rejoindre la membrane plasmique.
- D’autres éléments vont transiter de l’Endosome initial vers des Endosomes de Recyclage par
d’autres vésicules de transports.
- L’Endosome initial va être le centre de décision de ce qui doit être recyclé ou pas.
2 – Endocytose en vue d’une Dégradation
- A partir de l’Endosome initial, passage de vésicules vers le Trans-Golgi.
- L’Endosome initial va former un corps multi-vésiculaire transporté vers les MT.
- Ce corps multi-vésiculaire est l’endocytose des protéines membranaire de l’Endosome qui va être
transporté jusqu’à un Endosome terminal.
- Un Endosome terminal est ensemble de Corps multi-vésiculaire qui va se transformer en Lysosomes
par passage à une structure : Endo-lysosome.
- Mono-Ubiquitine : Pour les Histones.
- Poly-ubiquitinylation ; Ajout d’une chaine d’Ubiquitines.
- Multi-ubiquitinylation : Ajout de plusieurs Ubiquitines seule.
3 – Transcytose
- Permet le passage d’un compartiment à une autre. C’est ce phénomène de transcytose qui permet
aux bébés d’être immunisés contre les Anticorps de la mère.
- Permet le passage des Immunoglobulines G à travers les cellules de l’épithélium intestinal.
4 – Stockage de protéines de la membranes dans un Endosome de Recylage.
E) Dans les cellules épithéliales 2 compartiments distincts d’Endosome initial.
IX – Matrice extracellulaire et adhésion cellulaire.
A) Quatre types (conjonctifs, épithéliaux, musculaire , nerveux) mais 2 façons de créer la résistance
mécanique des tissus.
B) Tissus conjonctifs
1 – Des propriétés mécaniques très divers.
2 – Les Collagènes sont les Principaux Constituants Extracellulaire des tissus Conjonctifs
- Vingt gènes différents.
- Propriétés mécaniques dues au type de collagène et à la proportion de ces collagènes dans la MEC.
3 – Structure des triples Hélices
- Triple hélice s’arrangent en fibrilles avec un résidu Glycyl tous les 3 résidus.
- Ces fibrilles de collagène sont reliées entre elles par d’autres types de collagènes.
4 – Production des Collagènes
- Formé par Exocytose dans les Fibroblastes, Ostéoblastes et Chondrocytes.
- Précurseurs non aggrégantes (collagénases qui vont couper ces précurseurs et vont donc induire la
maturation de ces précurseurs du collagène.)
5 – Destruction de la matrice
- Action de protéase.
6 – Orientation des fibres de Collagène par les fibroblastes.
- Définition d’un explant :
7 – Polysaccharidique et protéines de la matrice
- Les GAG hydratent les matrices plus ou moins selon leur concentration dans la MEC.
- Les GAG sont des répétitions de Disaccharides.
- Les Protéoglycanes sont des Assemblage de GAG à des protéines par O-Glycosylation.
8 – Les intégrines couplant la MEC et le Cytosquelette.
- Protéine intégrés dans le coupage entre Cytosquelette et MEC.
- Ce sont des protéines qui servent pur l’accrochage de molécules au support.
- Les intégrines marchent selon le même système :
- Protéine transmembranaire qui interagissent avec des protéine intra (Cytosquelette) et
extracellulaire (Collagène par l’intermédiaire de Fibronectine)
C) La Lame basale
1 – Introduction des fonctions varié On les retrouve pas dans tous les tissus :
- Epithélium
- Reins : où les lames Servent à la filtration des molécules qui doivent passer dans les
- Muscle : Dans la reformation des jonctions neuromusculaire lors de la lésion musculaire.
2 - Les Laminines sont les composants principaux des lames basales.
- Les Laminines structurent les lames basales.
- Ce sont de plusieurs protéines associées en Triple Hélice.
3 – Collagène IV
4 – Jonctions avec les cellules, les intégrines relient la basale et les FI des cellules à la matrice.
- Dychtiosome : Amas de Saccule Golgien.
- Intégrine : Traverse la membrane pour relier le Cytosquelette et la MEC.
- Beaucoup de cellules ont besoin d’attachement pour vivre.
- Envoi d’extensions pour un déplacement de la cellule.
D) Les tissus épithéliaux.
1 – Introduction.
- Ne synthétisent pas de la MEC (Hormis la lame basale), ils vont créer des adhérences pour former
un réseau de cellule qui va créer un réseau solide entre elles.
- Les cellules utilisent des intégrines pour interagir avec le tissu conjonctif.
- A l’intérieur de la cellule ces intégrine interagissent avec le Cytosquelette.
- On a des protéines transmembranaires qui vont :
- relier les cellules entre elle
- relier les cellules à la membrane basale.
- Différentes jonctions :
- jonctions serrées :
- Jonctions qui utilisent les Cadhérines :
- Adhérentes : Actine
- Desmosomes : Filaments intermédiaires.
- Jonctions communicantes qui créer de tunnels entre deux cellules (échange direct entre
Cytoplasmes.)
- Jonction de la cellule à la membrane basale :
- Hémi-Desmosome : Relié aux FI.
- Jonction de signalisation : Retrouvé au niveau des synapses. Les extensions des neurones
vont être attachées à la cellule cible par le même type de mécanisme que ceux vus
précédemment (Ils présentent soit un mécanisme reposant sur une protéine 2 fois
transmembranaire soit sur le même système avec les Cadhérines.)
2 – Jonctions serrées (=Occlusives)
- Pas de diffusion des traceurs entre les cellules car les jonctions serrées vont former un « joint »
imperméable.
- Ces jonctions sont créées par 2 protéines : Claudines et Occludines. Ces 2 Protéines
transmembranaire très ancrés dans les cellules adjacentes en forme de « fermeture éclair. »
- Cette interaction entre les cellules empêche le passage.
- Les jonctions serrées sont impliquées dans l’étanchéité,
- Elles sont reliées au cytosquelette (Actine) par des protéines adaptatrice : ZO1 et ZO2
3 – Les jonctions adhérentes.
- Former par des protéines du type « Cadhérines » qui dépendent de l’action du Calcium.
- Interaction Homo-Philique en forme de pince qui va conférer une interaction forte dépendante de
l’ion Calcium.
- Ces jonctions adhérentes sont organisées dans beaucoup d’épithéliums au même niveau dans tout
l’épithélium et sont reliées par un faisceau d’actine. Cette ceinture d’actine va pouvoir être
contractile et donc permettre un resserrage de la cellule.
 Permet une organisation du tissu. Exemple de la formation du Tube neural.
4 – Les Desmosomes donnent une force mécanise aux épithéliums.
- Interaction entre Cadhérine et Filament intermédiaire. Sinon c’est la même structure qu’une
jonction adhérente.
- Ces Desmosomes sont reliés partout dans la cellule.
- Les Hémi-Desmosomes vont avoir la même structure que Les Desmosomes sauf qu’ils ne relient pas
les cellules entre elles, mais les cellules à la membrane basale.
5 – Jonction Communicantes (« Gap Junction »)
- Permettent de faire communiquer le cytoplasme de 2 cellules.
- Formé de plusieurs connexons (composés de 6 sous unités : les Connexines.)
- Ceci a un intérêt dans les cellules (cardiaque notamment ou les cellules doivent se contracter de
manière simultané par échange de calcium qui se fait par ses jonctions communicante)
- Elles sont faciles à reconnaitre.
Amphipathique : Il y a une organisation des acides aminés « en domaine » selon leur propriétés
(charge, hydrophobie…) au sein de la protéine.
Amphiphile : La protéine présente des acides aminés aux propriétés différentes, comme les protéines
amphipathiques, sauf qu’il n’y a pas de réelle organisation.
Perméabiliser : Faire des trous dans la membrane par application d’un détergent.