Les Peroxysomes

Les Peroxysomes
Cours du Professeur B. Leheup 2002-2003.©
Ils sont délimités par une seule membrane.
Ils sont impliqués dans la respiration cellulaire, respiration peroxydative.
I. Leur analyse morphologique en microscopie électronique se fonde sur la
démonstration de leur activité catalase par technique histochimique.
Les peroxysomes sont présents dans toutes les cellules.
La concentration la plus élevée : au niveau des glandes sébacées cérumineuses du conduit auditif externe où
ils forment un réseau : réticulum peroxysomal.
Au niveau du foie, les peroxysomes représentent 1,5 à 2% du volume cellulaire.
Les protéines internes des peroxysomes ne sont pas glycosylées.
Leur membrane comporte des protéines de transport de type ABC (= « ATP binding cassette »).
Le peroxysome présente de nombreuses activités enzymatiques.
II. Les fonctions des peroxysomes sont multiples.
A. Fonctions anaboliques de synthèse :
1). Biosynthèse des plasmalogènes (EXCLUSIVE) :
Ce sont des structures phospholipidiques complexes qui rentrent dans la constitution des membranes et
peuvent représenter de 5 à 20 % des phospholipides.
La proportion de plasmalogènes est plus importante au niveau des gaines de myéline (système nerveux
central et périphérique).
Des maladies peroxysomales peuvent entraîner des anomalies d’organisation de la substance blanche du
système nerveux central, exemple : la leucodystrophie ⇒ anomalie de la marche, régression cognitive ...
2). Biosynthèse du cholestérol (ACCESSOIRE) :
Cette biosynthèse est liée à une enzyme : l’HMG-CoA Réductase. Cette enzyme est également présente au
niveau de la matrice mitochondriale et sa synthèse se fait alors à partir d’un autre locus génique.
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3). Biosynthèse des acides biliaires (EXCLUSIVE) :
Sécrétion d’origine hépatique, elle est le reflet de l’activité peroxysomale des hépatocytes.
Les acides biliaires participent à la formation des micelles pour l’émulsification des lipides et donc favoriser
leur digestion luminale.
4). La gluconéogenèse :
C’est la synthèse de glucose à partir de certains acides aminés : les acides aminés glucoformateurs.
La première étape s’effectue dans la matrice des peroxysomes et consiste en une désamination. Ensuite, ils
se barrent. Cette étape n’est indispensable que pour certains acides aminés glucoformateurs.
B. Les fonctions cataboliques et de détoxification :
1). La respiration peroxysomale :
Elle aboutit à la production de H2O2.
R’’H2
R’’
O2
H2O2
O2
H2O2
R-H2
R
Cette réaction correspond à 20% de la consommation d’O2 au niveau hépatique et elle est découplée des
phénomènes de phosphorylation oxydative donc l’énergie est simplement libérée sous forme de chaleur.
Ensuite il faut éliminer l’ H2O2 car c’est un catabolite toxique.
Et c’est le peroxysome qui va lui-même éliminer l’ H2O2 grâce à l’activité catalasique :
O2
H2O2
CATALASE
R’-H2
2 H2O
R’
⇒ Cette réaction est utilisée notamment pour la détoxification de l’éthanol.
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2). La β-Oxydation des acides GRAS :
La β-oxydation est variable suivant le type ou la longueur des acides GRAS :
Quand la chaîne est courte, elle s’effectue dans la mitochondrie.
•
Quand la chaîne est longue (>24 C), elle sera peroxysomale.
•
Donc, en cas de déficit fonctionnel des peroxysomes, on aura l’accumulation des acides gras à très longue
chaîne.
III. Prolifération des peroxysomes :
Elle s’effectue par bourgeonnement :
Le contrôle métabolique de la prolifération est sous la dépendance de voies complexes de réponse : PPAR.
PPAR = récepteur d’activation et de prolifération des péroxysomes sur lequel se fixent des facteurs de
prolifération (facteurs de contrôle, de régulation), comme l’ACTH qui stimule la biosynthèse de la
corticosurrenale.
ACTH
(facteur de prolifération)
Produit
PPAR
PPARE
ADN
Ceci conduit à la biosynthèse des éléments du peroxysome, c’est une voie très régulée.
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IV. Biogenèse et renouvellement des peroxysomes.
A. Biogenèse et synthèse des composants :
Augmentation du volume du peroxysome par inclusion de protéines matricielles et membranaires, division,
bourgeonnement : apparition d’un nouveau peroxysome :
Protéines qui s’agrègent
Volume critique
P
P
(Le plus ancien va disparaître)
½ vie = une dizaine de jours.
B. Adressage protéique et biogenèse des peroxysomes.
Les protéines à destinée peroxysomale ont 2 voies de routage appelées PTS :
a). La voie PTS1 (= la principale) :
Le motif d’adressage PTS1 est situé en C-term :
C-term
Cette séquence sera reconnue par un récepteur appelé « Pex 5p » (=PTS1 R).
(groupe de protéines impliquées dans la voie peroxysomale = peroxine = pexine).
PTS1
+ Pex 5p
+ Pex 6p
Ce groupe de 3 trois protéines sera reconnu par une protéine de dockage et d’internalisation : Pex 13.
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Pex 13
Internalisation de PTS1
Il existe des maladies autosomiques récessives où il y a un défaut de synthèse des Pex. Alors les protéines
peroxysomales ne seront pas mises en place ⇒ grave.
b). La voie PTS2 :
La séquence PTS2 est située en N-term.
Ce motif est reconnu par Pex 7p.
Le complexe Protéine-PTS2 + Pex 7p + autres protéines est reconnu par un récepteur pour être internalisé.
Une fois dans le peroxysome il y aura un clivage du motif PTS2 pour avoir la conformation finale de la
protéine.
Là encore si il y a une anomalie de Pex 7p ou autres ⇒ déficit enzymatique, mais les répercutions seront
moins importantes sur l’activité de biosynthèse peroxysomale car la plus grande proportion des protéines
arrive grâce à la voie PTS1.
* Les anomalies :
1). De la voie de transport PTS1.
2). De la voie PTS2 (- grave, l’activité catalasique est conservée).
3). Anomalie mono-enzymatique ...
4). Déficit lié à des protéines de transport.
* Biogenèse :
Protéines impliquées
dans l’assemblage
PTS1
PTS2
Protéines impliquées
dans la prolifération
Protéines impliquées dans la
fusion et le bourgeonnement
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