TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE I. II. III. IV. V. Les mécanismes moléculaires du transport par membrane et le maintien de la diversité des compartiments Transport à partir du reticulum endoplasmique à travers le Golgi Transport du TGN vers les lysosomes Transport depuis la membrane plasmique vers l'intérieur de la cellule : endocytose Transport du TGN vers l'extérieur de la cellule : exocytose 2 IV - ENDOCYTOSE 3 Schéma routage 4 Introduction : formation d'une vésicule d'endocytose • Capture de macromolécules ou particules ou cellules • Le matériel est englobé dans une petite portion de membrane plasmique qui s'invagine puis s'individualise en une vésicule d'endocytose 5 Les deux types d'endocytose • Pinocytose (boire) – Liquides et solutés – Vésicules de pinocytose – 150 nm – Toutes les cellules • Phagocytose (manger) – Microorganismes ou cellules mortes – Vésicule = phagosome – Phagosome > 250 nm – Cellules spécialisées = phagocytes 6 Phagocytose = mode de nourriture • Protozoaires = nourriture – Phagocytose phagosome lysosome digestion cytosol = nourriture • Êtres multicellulaires : digestion extracellulaire importation des produits 7 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 8 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 9 Les phagocytes professionnels • Trois types de cellules phagocytaires 1. Macrophages 2. Neutrophiles (microphages) 3. Cellules dendritiques • • • • Proviennent des cellules souches hématopoiétiques Phagosomes taille variable eg une cellule entière ... Le phagosome fusionne avec les lysosomes dégradation sinon corps résiduel Parfois retour direct à la membrane plasmique 10 Macrophage • Défense contre les infections et les micro-organismes • Élimination des cellules mortes par apoptose • Très important en quantité : 1011 cellules sanguines éliminées chaque jour 11 Fig 13-39 Phagocytose par un macrophage de 2 cellules sanguines 12 Phagocytose • Nécessite des récepteurs qui doivent être activés pour déclencher le processus de phagocytose • Les meilleurs déclencheurs sont les anticorps • Les AC forment un manteau autour des micro-organismes avec la partie Fc tournée vers l'extérieur... 13 Fig 24-?? 14 Fig 13-40 Phagocytose par un neutrophile 15 Autres facteurs déclenchant la phagocytose • Complément • Oligo-saccharides à la surface de certains microorganismes • Cellules mortes par apoptose 16 Apoptose • Une cellule morte par apoptose perd la distribution asymétrique de ses phospholipides dans sa membrane plasmique • PS (chargée négativement) qui est normalement cytosolique devient externe • Déclenche la phagocytose 17 Particules inertes • Verre • Latex • Fibres d'asbestose 18 Pinocytose • Continue • Dans toutes les cellules • Macrophage – 25 % de son volume par heure – 3 % de sa membrane par minute – 100 % en 30 minutes • Fibroblaste < (1 % par minute) • Amibe > • Surface de la membrane diminue – exocytose cycle endo-exocytique 19 Cycle endo-exocytaire • Débute dans des puits revêtus de clathrine … • Phénomène très rapide : ½ vie 1 minute • Captation du fluide extra cellulaire 20 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 21 Fig 13-41 0,1 Formation de vésicules à clathrine 22 Importance des vésicules à clathrine • 2500 vésicules par minute dans un fibroblaste 23 Autres vésicules de pinocytose en dehors de la clathrine • Membrane plasmique cavéoles • Se forment à partir des radeaux lipidiques de la membrane plasmique riches en cholestérol, glycosphingolipides et protéines liées par GPI 24 Fig 12-57 25 On ne voit pas de manteau Fig 13-42 Cavéoles de la membrane plasmique d'un fibroblaste 26 Cavéoline • Principale protéine de structure des cavéoles • Protéine transmembranaire à plusieurs passages 27 Les cavéoles • Contrairement à vésicules à clathrine, COPI ou COPII – Ce n'est pas le manteau de protéine qui permet l'invagination de la membrane – C'est la composition lipidique de la membrane de la cavéole qui permet l'invagination de la membrane • Déversent leur contenu – Endosome ou un équivalent – Membrane plasmique d'en face (transcytose) • Utilisées par certains virus pour entrer dans la cellule 28 Les cavéoles Suppl. data • En cours… 29 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 30 Les 2 types d’endocytose • Non spécifique (sans récepteur) • Spécifique (avec récepteur) • Trans Golgi lysosome Membrane plasmique endosome • Concentration X 100 • Le plus bel exemple : capture du cholestérol 31 Cholestérol • La capture du cholestérol se fait le plus souvent par endocytose à récepteur spécifique pour fabriquer de la membrane • Si elle est bloquée accumulation dans le sang plaques d'athérome 32 3 millions de daltons 500 molécules Fig 13-43 800 molécules 1500 molécules •pour l'architecture générale •pour assurer la liaison spécifique entre la particule et le récepteur à la surface de la cellule 500 000 daltons 33 Une particule de LDL (Low Density Lipoprotein) : mode de transport du cholestérol dans le sang Récepteurs à LDL normal – Besoin de cholestérol fabrication de récepteur transmembranaire et insertion dans la membrane plasmique – Diffusion du récepteur dans la membrane et association à un puits à clathrine en cours de formation – Internalisation dans des vésicules recouvertes – Perte de la clathrine – Libération du contenu dans les endosomes précoces – Séparation de LDL et de son récepteur (pH acide) – Endosome tardif lysosome – Cholestéryl ester cholestérol libre Fig 13-44 (A) 34 Récepteurs à LDL mutés – Cholestérol sanguin élevé – Soit tout le récepteur manque – Soit le domaine de liaison extra cellulaire manque – Soit le domaine de liaison intra cellulaire Figd'internalisation 13-44 manque : pas (B) 35 Spécificité des récepteurs • Plus de 25 récepteurs pour l'endocytose spécifique • Pour LDL le récepteur entre dans un puits recouvert même si le ligand n'est pas lié (cas le plus fréquent) 36 Peptide signal d'endocytose • Présents dans les protéines membranaires • Se lient aux adaptines pour leur intégration dans les puits à clathrine • Quatre acides aminés : – Y-X-X-Ψ• Y = tyr • X = AA polaire • Ψ = AA hydrophobe • Rencontré dans de nombreux récepteurs 37 Cas particulier : LDL-r • La queue du récepteur possède un signal unique : Asn – Pro – Val – Tyr 38 Diversité des vésicules recouvertes • Il peut y avoir jusqu'à 1000 récepteurs différents dans une même vésicule recouverte • Tout arrive dans le même compartiment ! 39 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 40 Les deux compartiments endosomaux • Mis en évidence en microscopie électronique en utilisant un traceur (peroxydase) • Milieu extra-cellulaire tubes limités par une membrane direction vers le Golgi – Endosome précoce • Périphérique sous la membrane plasmique • En moins d'une minute – Endosome tardif • Périnucléaire près du Golgi • En 5 à 15 minutes • Plus acide que le précoce 41 Circulation dans les compartiments endosomaux • Endosome précoce endosome tardif lysosome destruction • Endosome précoce membrane plasmique 42 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 43 Les deux sorts des ligands • Analogie – Golgi endosome tardif – Membrane plasmique endosome précoce • Deux voies – Dissociation ligand – récepteur (environnement acide des endosomes) destruction du ligand dans le lysosome – Pas de dissociation ligand - récepteur le ligand suit le sort de son récepteur 44 Les trois sorts des récepteurs 1. Retour à la membrane plasmique qui leur a donné naissance recyclage 2. Membrane plasmique mais dans un autre domaine transcytose 3. Lysosomes où ils sont détruits dégradation Si le ligand reste lié à son récepteur dans l'endosome, il suivra le même chemin que son récepteur 45 Fig 13-45 Trois devenirs possibles des récepteurs transmembranaires qui ont été endocytés 46 Quatre exemples de trafic de récepteur 1. Récepteur à LDL : recyclage du récepteur vers la membrane plasmique 2. Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand 3. Récepteurs aux opiacées 4. Récepteur à l'EGF 47 Vésicules à clathrine Fig 13-46 1 cycle toutes les 10 minutes 1 . Endocytose des LDL (médiée par récepteurs)48 2 . Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand • Transférine = protéine soluble qui transporte le fer dans le sang • Transférine-récepteur arrive dans le compartiment endosomal pécoce par endocytose spécifique • Libération du fer mais ligand-récepteur restent liés • La transférine qui a perdu son fer s'appelle apotransférine • Apotransférine-récepteur est recyclé vers la membrane plasmique • Dissociation de apotransférine-récepteur dans l'espace extra cellulaire • Nouveau cycle… tout se passe sans les lysosomes 49 2.Tri des protéines membranaires par endocytose Récepteurs 30 minutes après endocytose • récepteurs à la transférine (recyclage) • récepteurs opioïdes (dégradation dans les lysosomes) Fig 13-47 50 3 . Récepteurs aux opiacées • Liaison ligand récepteur • Arrive dans le compartiment endosomal précoce • Direction vers le compartiment endosomal tardif • Dégradation dans les lysosomes 51 4 . Récepteur à l'EGF (receptor down-regulation) • Liaison de EGF à EGF-r • Accumulation dans des puits à clathrine • EGF + EGF-r sont dégradés dans les lysosomes • Diminution des EGF-r à la surface de la cellule • Diminution de la sensibilité de la cellule à EGF (receptor down-regulation) 52 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 53 Passage de l'endosome précoce vers l'endosome tardif • Migration le long des microtubules vers le centre de la cellule • Pendant la migration, nombreuses invaginations et formation de vésicules à l'intérieur de l'endosome • Le nom de corps multivésiculaire (ou endosome multivésiculaire) 54 Corps multivésiculaire dans une cellule végétale Fig 13-48 55 Devenir des corps multivésiculaires Il y a recyclage vers la membrane plasmique tout le long du trajet • Soit fusionnent entre eux • Soit fusionnent avec des endosomes tardifs préexistants • Et reçoivent des vésicules du réseau trans golgien (hydrolases acides) Deviennent des lysosomes 56 Voie endocytaire de la membrane plasmique aux lysosomes Fig 13-49 57 Rôle de tri des corps multivésiculaires • Certaines protéines membranaires (EGFEGF-r eg) qui arrivent dans les corps multivésiculaires doivent être détruites • D'autres protéines membranaires qui arrivent dans les corps multivésiculaires ne doivent pas être détruites et être recyclées 58 Séquestration de protéines endocytées dans les membranes internes des corps multivésiculaires Fig 13-50 (permet la destruction totale : protéine + récepteur + membrane) 59 Rôle de la mono-ubiquitinylation • A lieu quand le récepteur activé est encore dans la membrane plasmique • Facilite la capture des récepteurs dans les vésicules d'endocytose • Permet l'invagination de la membrane du corps multivésiculaire 60 Rôle de la lipide kinase • Phosphoryle le phosphatidyl inositol 61 Plan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose 62 Transcytose • Exemple : transport des anticorps du lait de la mère à travers l'épithélium intestinal… 63 Mécanisme • Endosome périphérique • Endosome de recyclage 64 Transcytose Fig 13-51 65 Endosome de recyclage • Permet de réguler la sortie des protéines • Exemple : transporteur de glucose dans les adipocytes et les cellules musculaires 66 Fig 13-52 Stockage de protéines de la membrane plasmique dans des endosomes de recyclage 67 Cellule épithéliale • Deux domaines – Baso latéral – Apical • Deux compartiments endosomaux précoces – Baso latéral – Apical • Un seul compartiment tardif – Dégradation dans les lysosomes 68 Les deux compartiments endosomaux précoces d'une cellule épithéliale Fig 13-53 69