BICH 4223 – Mécanismes cellulaires Trafic intracellulaire des protéines Fonctions associées Hiver 2010 Plan du chapitre Fonctions associées Formation des vésicules Insertion et translocation des protéines Maturation des protéines 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 1 Plan de la section Fonctions associées o Sécrétion constitutive et induite o Biogénèse et recyclage des membranes o Absorption du matériel extracellulaire Phagocytose Pinocytose Endocytose Recyclage des récepteurs et découplage o Transcytose o Recapture 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 2 Sécrétion 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 3 Sécrétion o ER -> golgi -> TGR -> vésicule -> sécrétion via mb plasmique o transport d'un compartiment à l'autre o formation de vésicule (fission) à partir de la mb de départ o incorporation de vésicule (fusion) sur la mb d’arrivée o TGR = TGN => triage des protéines selon leur destination 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 4 Sécrétion constitutive (continue) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 5 Sécrétion constitutive sécrétion continuelle au fur et à mesure de leur synthèse pas d'accumulation ni de concentration intracell. o Exemples Anticorps protéines de transport: albumine, a,- b-globuline protéines structurales: collagène... fonctions spécialisées: fibrinogène, prothrombine 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 6 Sécrétion induite (discontinue, sur commande) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 7 Sécrétion induite sécrétion sur commande après un signal externe (hormone, situation physiologique, signal nerveux...) accumulation et concentration sécrétion dissociée de la production Exemples protéines digestives: trypsinogène, pepsinogène, lactosidase... hormones: glucagon, insuline, EGF... 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 8 Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 9 Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites La membrane plasmique et celles des organites possèdent des protéines qui doivent être insérées dans la membrane. Les organites et compartiments intracellulaires possèdent des enzymes ou protéines structurales dans leur lumière (protéines résidentes) qui doivent y être introduites. Dans de très nombreux cas, cette insertion et cette introduction se fait au cours la synthèse des protéines. 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 10 Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites Protéines internes des organites (et qui doivent rester dans l'organite) = protéines résidentes Protéines des principaux compartiments de transport suivent le même patron mais arrêtent de migrer une fois rendu dans leur compartiment 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 11 fusion et fission des membranes => changements de surface o certaines cellules absorbent 25% de leur propre volume/heure o = 3% de leur membrane/minute (100%/demi-heure) la membrane ne doit pas s'agrandir ou rapetisser 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 12 les récepteurs membranaires doivent être remplacés o non fonctionnels, abimés, inutiles recyclage constant des membranes Golgi est le point central de ce trafic 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 13 Récupération et absorption du matériel extracellulaire entrée de molécules dans la cellule apport nutritif: LDL, Fe, destruction (cellules spécialisées) phagocytes élimination de protéines endommagées 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 14 Récupération et absorption du matériel extracellulaire processus en deux parties distinctes: o internalisation (ingestion, (entrée): endocytose (+/- récepteurs), pinocytose ( plupart des auteurs: = endocytose sans récepteur) phagocytose (avec/sans récepteurs) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 15 o digestion (absorption): Destruction Transformation Dégradation du matériel ingéré par les lysosomes 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 17 Forme amiboide de Physarum polycephalum phagocytosant des levures 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 18 Phagocytose formation de projections de la membrane plasmique autour d'une particule ingestion de particules grosses vésicules (1-2 mm) destinées à un compartiment cellulaire spécialisé (phagosome, peroxysome, vacuole digestive, ...) spécifique (avec récepteurs) ou non (sans récepteurs) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 19 Phagocytose animation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 20 Phagocytose avec récepteurs surtout chez les animaux (espèces supérieures) cellules spécialisées: macrophages, monocytes mécanisme en fermeture-éclair ("zipper") 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 21 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 22 Présence de ligands spécifiques sur la cellule/particule à phagocyter Présence de récepteurs sur la membrane des phagocyte Interaction récepteur-ligand déclenche le mécanisme de formation de pseudopodes 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 23 Formation pseudopodes par assemblage de microfilaments autour particule guidée par l'interaction récepteur (sur macrophage) vs ligand (sur la particule) le matériel acheminé ensuite à des lysosomes spécialisés o phagosomes o peroxysomes (production de peroxyde détruire des bactéries) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 24 Exemples: o élimination de bactéries "étiquetées" avec des anticorps o élimination de micro-organismes ou virus reconnus à leur protéines de surface o élimination des vieux globules rouges et autres cellules endommagées (1011 globules rouges/jour) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 25 Pinocytose (endocytose sans récepteurs) la plupart des cellules ont une activité de réabsorption de sa propre membrane plasmique certaines cellules absorbent 25% de leur propre volume/heure par invagination petites vésicules: 0.1- 0.2 mm 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 26 aucun signal ????? observé par ingestion de particules colorées (ex. encre) pas de récepteur spécialisé o exemple: protozoaire ingérant des particules ou molécules du milieu pour sans nourrir 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 27 matériel pinocytosé: gouttelettes de milieu extracellulaire, pouvant contenir des substances solubles (sucres, protéines...) systèmes spécialisés: ex. vacuoles digestives de certains protozoaires surtout chez les micro-organismes et certains types cellulaires spécialisés 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 28 Pinocytose sans récepteurs: animation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 29 Endocytose à récepteur quelque fois appelée micropinocytose capture de protéines (ou particules) spécifiques libres dans le M.E.C. = ligands 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 30 Endocytose à récepteur présence de récepteurs spécifiques aux ligands sur les membranes plasmiques des cellules formation de structures à base de clathrine (puits et vésicules recouverts) Formation d’un endosome 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 31 2 phénomènes distincts o interaction ligand récepteur o internalisation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 32 interaction ligand récepteur o + ou – passif o Afinité ligand-récepteur très forte: Kd = 10-8 o aucune énergie requise o simple affinité 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 33 Description générale de l'endocytose à récepteur 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 34 Lysosomes Ingestion et assimilation du matériel absorbé 2 types de lysosomes o primaires (non actif): stocker les enzymes o secondaires (actif): digérer le matériel = fusion de lysosomes primaires + endosomes Enzymes hydrolytiques acides digérant/détruisant le matériel absorbé o DNases,Traffic Rnases, protéases, etc. 2010 des protéines: fonctions associées Diapo 35 imperméable aux grosses molécules à digérer perméables aux petites molécules (monosaacharrides, acides gras, acides aminés, etc.) résultant de la digestion et pouvant être utilisées par cell. transport de protons: acidifier la lumière du lysosome (pompe à protons, ATPase H+dépendante) (protection de la cellule) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 36 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 37 Recyclage des récepteurs: vésicules de découplage 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 38 Découplage récepteurs = protéines complexes et "couteuses" à synthétiser => recyclage séparer le ligand (à être hydrolysé) du récepteur (à être récupéré et réutilisé) recyclage se fait par des vésicules de découplages (uncoupling vesicules, CURL) lumière de vésicule découplage est acide (pH 5) et favorise la dissociation du ligand de son 2010 Diapo 39 récepteurTraffic des protéines: fonctions associées Découplage pH 7 (MEC, cytop.) : favorise association ligandrécepteur pH < 5 (lumière lysosome, lumière vésicule découp.) : favorise dissociation ligand du récepteur 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 40 Exemple du transport et de l'assimilation du cholestérol (LDL) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 41 récepteur accumulé dans une section de la vésicule cette section se sépare de la vésicule et va se fusionner à la membrane ramenant les récepteurs à la membrane plasmique pour réutilisation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 42 ligand s'accumule dans une autre section de la vésicule celle-ci se détache et va fusionner avec un lysosome (primaire ou secondaire) et déversant le ligand dans ce dernier le ligand peut y être hydrolysé 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 43 Exemple du transport et de l'assimilation du fer apoTrnf + Fe3+ => ferroTrnf (milieu extracell.) récepteur Trnf: o pH 7: milieu extracellulaire grande affinité pour ferroTrnf faible affinité pour apoTransf o pH5 (intérieur de vésicule) grande affinité pour apoTrnf faible affinité pour ferroTransf 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 44 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 45 Transcytose 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 46 Recapture 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 47 enzyme lysosomale sécrétée par erreur danger pour le MEC et les cellules environnantes récupération via des récepteurs capables d'identifier les enzymes lysosomales (= asialoprotéines) recapture des enzymes lysosomales et retour à un compartiment adéquat 2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 48