Système endomenbranaire
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Système endomembranaire Réticulum endoplasmique lisse 2 compartiments -Intra cellulaire -Extra cellulaire Vésicules Appareil de Golgi Lysosomes Réticulum endoplasmique granuleux Systèmes endomembranaires : Compartiments membranaires intracellulaires fonctionnant en relation intracellulaires fonctionnant Systèmes endomenbranaires : Compartiments membranaires la membrane plasmique. enavec relation avec la membrane plasmique. 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Définitions et généralité Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch ! Un organisme vivant est constitué par des cellules, et que ces cellules ont fabriqués de la MEC qui s'est ensuite accumulé entre les cellules. On a 2 compartiments, intra et extra-cellulaire et dans la cellule on a aussi 2 territoires, celui qui va rester dans la cellule, et un qui va pouvoir produire des protéines qui vont pouvoir sortir de la cellule et fabriquer la MEC par exemple. C'est le système endomembranaire, qui est constitué par des compartiments membranaires en continuité dans le temps et dans l'espace est en continuité avec la membrane plasmique. Toutes ces cavités, qui ont une lumière blanche, sont en continuité avec le milieu extracellulaire. Et les membranes sont en continuité avec la membrane plasmique dans le temps et dans l'espace. On a des réticulums, des lisses et granuleux, l'appareil de Golgi, et différents types de vésicules (donc les lysosomes). On a des compartiments avec des tailles, des formes et des positions variables et différentes. Ils sont tous entourés par une membrane qui est une bicouche phospholipidique. En continuité dans le temps et dans l'espace avec la membrane plasmique. Fonctions du système endomembranaire. Les fonctions de ce système sont très importante dans la synthèse de ce milieu extérieur, car le milieu extra-cellulaire est en continuité avec les lumières dans lesquelles sont produites dans protéines, des glycoprotéines en particulier. Système endomembranaire : Fonctionnements : - En perpétuel dynamique (synthèses, échanges entre les compartiments, dégradation) - Echanges avec la membrane plasmique et le milieu extérieur (vésicules, exocytose, endocytose) Système endomembranaire : Fonctions : - Synthèses - Métabolismes - Catabolismes - Transports intracellulaires, sécrétions Il va aussi synthétiser les membranes, la membrane plasmique, et celles des différents membranes internes de la cellule. Phénoméne d'exocytose Phénomènes de phagocytoses, englobement de grosses particules par une cellule qui se fait pas un système d'englobement tapissé par la membrane plasmique et celle des phagosomes. Cette phagocytose est impliqué dans la destruction, et en particulier dans le renouvellement de la MEC. Il y a des phénomènes de métabolisme: par le biais d'endocytose des particules contenant du cholestérol. Qui est ensuite impliqué dans la fabrication des membranes. Systèmes endomembranaires Réticulum endoplasmique lisse Réticulum endoplasmique granuleux Synthèse protéïque (traduction) Synthèse de lipides et de stéroïdes Stockage et libération du calcium Autres fonctions Appareil de Golgi Tri et adressage Modifications moléculaires post-traductionnelle et autres Formation de vésicules Lysosomes Peroxysomes Protéasome Lysosome Hydrolyse Dégradation Grain de Sécrétion Sécrétion régulée Vésicule de transport Sécrétion constitutive 2011- 2012 Il y a des transports, des mouvements, et grâce à ces mouvements des orientations UE2 - La cellule et les tissus certaines vésicules vont allé a tellesetou telles pôles dePrlaB.Bloch cellules, on va avoir une Systèmes endomembranaires trafics intracellulaires. compartimentation cellulaire. On a les vésicules de transport qui assure la sécrétion, les grains de sécrétions qui assurent la sécrétion régulée, la mission est de libérer des composés par exocytose. phénomènes d'exocytoses régulables Les lysosomes et peroxydoses comportent des cytomembranes, qui sont des enzymes de dégradation, et le protéases mais nʼa pas de cytomembrane. Cavités : citernes intercommunicantes délimitées par des endomembranes composéesdʼune bicouche de phospholipides, elles sont intercommuniquantes. (Reticulum, appareil de Golgi … ) Systèmes endomembranaires ± structure CAVITES : Citernes intercommunicantes délimitées par des endomembranes 5pWLFXOXPV$SSDUHLOGH*ROJL«« Bicouche de phospholipides Protéines et sucres associés Bicouche de phospholipides Protéines et sucres associés VESICULES : Systèmes clos. Une endomembrane entourant un contenu /\VRVRPHV(QGRVRPHV*UDLQVGHVpFUpWLRQ«« 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Vésicules : système clos, rond, sphérique, une cytomembrane entourant un contenu. Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Selon le compartiment, les protéines seront de nature différentes (lysosome, endosome, grains de sécrétion … ) Synthèses, métabolismes et transports intracellulaires dans le cytoplasme (Pancréas exocrine) Exocytose Grains de sécrétion (grains de zymogène) (Stockage et exocytose) Appareil de Golgi (métabolisme et formation de vésicules) Réticulum endoplasmique granuleux (synthèse protéique) 2011- 2012 Ces composants sont organisés spatialement dans des dispositifs spécifiques de chaque UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch population cellulaire, que ce soit par la nature des contenus ou dans le positionnement a lʼintérieur de la cellule. La cellule pancréatique exocrine a pour fonction de produire des enzymes libérés dans le tube digestif, ce sont des protéines stockées dans des grains de sécrétion (grains de zimogène) qui stockent des enzymes et les libèrent par exocytose dans le milieu extérieur. Le REG va produire ces enzyme, lʼAG va empaqueter ces enzymes. La cellule du pancréas exocrine (exocrine : libération dans une cavité en contact avec le milieu exterieur) : elle a pour but de fabriquer des enzymes de la digestion qui vont être libérées dans le tube digestif, et qui vont servir a la digestion. Les enzymes sont des protéines, la cellule est donc spécialisée dans la fabrication de protéines, a destination du milieu extra-cellulaire. On a donc toute la machinerie nécessaire a la production d'une grande quantité de protéines: REG ou se fait la traduction, un AG territoire en interface entre les réticulum et ses dérivés, orientation des composés présents dans la cellule, des modifications des protéines et la formation de vésicules. Les enzymes sont emballées sous forme inactive dans des vésicules, dans des grains de sécrétion (grains de zymogène dans le pancréas) .Quand on mange signal qui explique a la cellule pancréatique qu'il faut qu'il libére les enzyme → exocytose. Réticulum endoplasmique lisse (REL) s endoplasmiques Réticulum endoplasmique Granuleux (REG) ypes cellulaires I- Le réticulum endoplasmique 2011- 2012 a cellule ! UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Présents dans (tous) les types cellulaires la membrane plasmique 50% des membranes de la cellule à 30 fois selon la surface de la membrane plasmique REG très10 variable besoins et Abondansce du REL et du REG très variable selon les besoins et types cellulaire et en FWLRQGHO¶DFWLYLWpGHODFHOOXOH fonction de lʼactivité de la cellule ntes délimitées une bicouchedélimitées par une bicouche phospholipidique Citernespar intercommunicantes - plus mince que la membrane plasmique (pas de cell coat) - memes catégories de lipides brane plasmique (pas deenzymes cell coat) - protéines (dont ++) pides s ++) 2011- 2012 1- Caractéristiques générales cellule et les tissus ! es et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Le réticulum, on a deux types, le lisse et le granuleux. Le réticulum est une citerne bordée par la bicouche phospholipidique plus mince que celle de la membrane plasmique mais avec les mêmes constituants, les mêmes catégories de lipides mais en proportions différentes, des protéines y sont enchâssées, dont certaines seront des transporteurs et d'autres des enzymes. Ces citernes sont plus ou moins abondantes selon les besoins de la cellule. On a des cellules riches en REL ou en REG; on a des régulations de quantité dans le temps. Lymphocyte = cellule au repos, qui n'as pas d'activité importante au repos. Si ces récepteurs reconnaissent un antigène, il s'active, on a un transformation, et une augmentation du REG pour fabriquer des protéines pour se défendre. Les cellules seront soit actives, soit sous forme de cellule mémoire au repos (avec un RE de faible quantité ) En moyenne ces réticulums représentent une part importante des membranes cellulaires (50% environ), c'est 10 à 30 fois la surface de la membrane plasmique. Ces réticulums se répartissent dans certains territoires, la localisation est différente selon les cellules. Les réticulums dans la cellule pancréatique exocrine et le neurone Corps cellulaire (réticulum granuleux et lisse) Grains de zymogène Axone (réticulum lisse) Appareil de Golgi Réticulum endoplasmique granuleux Pancréas exocrine Neurone 2011- 2012 Exemple du pancréas exocrine: cellule avec bcp de REG, qui se retrouve en position infra UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch et péri nucléaire. Les réticulums - microscopie optique Réticulum endoplasmique granuleux (Corps de Nissl; neurone) Réticulum endoplasmique lisse (Corticosurrénale; cellules endocrines SURGXFWULFHVG¶KRUPRQHVVWpURwGHV 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Exemple du neurone: REG abondant, et du REL (role fondamental dans la production des hormones stéroides) présent de façon très abondante en particulier des citernes, le long de l'axone, et vont être impliqués dans le stockage du calcium. En MO: on voit pas grand chose, on voit les cellules qui ont du REG abondant. Le REG est basophile, c'est à dire qu'il fixe les colorants basiques (en général bleu), il est granuleux car il a des ribosome (acides nucléiques). Organisation du réticulum endoplasmique (microscopie électronique) Réticulum endoplasmique lisse Endomembranes et cavités intercommunicantes Réticulum endoplasmique granuleux Endomembranes, cavités, ribosomes et molécules associées (ARN messager, ARN de transfert) Microscopie électronique Membranes Ribosomes http://class.kmu.edu.tw 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Le REL peuSystèmes visibleendomembranaires en MO, suretla photo les cellules sont rosées, claires, le côté claire n'est lié pas au REL lui même mais au fait que ces cellules stockent les lipides. Tout ce qui est lipidique fond dans les préparations histologique, donc on a quelque chose de clair. En MET les citernes du REL sont anastomosés, pareil pour le REG sauf que pour ce dernier les faces externes des citernes sont tapissés des ribosomes, qui sont des grosses particules qui contiennent des protéines et des acides nucléiques, qui sont visibles en MO, qui tapissent la face externe de la membrane de chaque REG. Et aussi les différents ARN pour la synthèse des protéines. Il y a des zones de continuité et de contact et dʼéchange. 2- Le Réticulum endoplasmique lisse (REL) ! Le REL à un aspect de citernes anastomosés, mais il est relativement peu développé dans la plupart des cellules, sauf pour les cellules qui ont des besoins spécifiques, et même pour ces cellules, l'abondance peut être variable. La cellule du foie (hépatocyte) contient du REL qui est impliqué dans les phénomènes de détoxification de l'alcool ou de médicaments. Quelqu'un qui prendra un médicament dont le catabolisme est assuré par la foie, pendant le traitement on aura une augmentation du nombre de réticulums endoplasmique lisse et après l'arrêt du traitement, le REL aura diminué. On a un coté régulable des quantités de REL. Les REL sont abondants dans les cellules à sécrétion stéroïdes, comme les surrénales. (dans les cellules qui produisent les lipides, ou dans les hépatocytes pour une fonction de détoxification). Les tubules L stockent le calcium. Localisation intracellulaire dépend des besoins locaux : - Neurone : corps cellulaire et prolongements où il libère le calcium qu'il concentre, et agit dans la dépolarisation membranaire. - Cellules musculaires : REL = sarcoplasme (qui stock le calcium) les citernes sont entre les myofibrilles et la libération de ce calcium entraine la contraction. Fonctions des REL - Synthèse des phospholipides membranaires : dans le REL (nécessaire au renouvellement des endomembranes), à la face cytosolique de ces citernes, se situent des enzymes qui sont impliqués dans des phénomènes de synthèse de phospholipide, on aura donc production de membrane. (présent dans toutes les cellules). - Stockage, concentration et libération brutale du calcium (muscle, neurone, … ) - Hydroxylation de molécules cytochrome P450 (enzymes) (elles vont modifier et inactivée des molécules à lʼintérieur de lʼorganisme comme la bilirubine au niveau foie qui sont des molécules naturelles ou alors des molécules introduites dans lʼorganisme) : détoxication et solubilisation de molécules (éthanol, médicaments, bilirubine) par les hépatocytes. Phénomène important pour le métabolisme du foie et pour la détoxification de l'organisme. - Production des hormones stéroïdes sexuelles et surénaliennes. Des enzymes vont agir pour modifier le cholestérol, ces enzymes sont dans la membrane du REL ou la membrane interne de la mitochondrie. - Participation à la production de glucose (glucose-6-phosphatase) : dans le foie, dans l'intestin et aussi dans le rein. - Production d'ion H+ et Cl- : dans certaines cellules de l'épithélium gastrique. Cellules productrices d'hormones stéroides &HOOXOHSURGXFWULFHG¶KRUPRQHVVWpURwGHV Gouttelettes lipidiques http://class.kmu.edu.tw Réticulum lisse Mitochondries à crêtes tubulaires Goutelette lipidique Corticosurrénale (glucocorticoïdes; aldostérone) Réticulum endoplasmique lisse 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Les cellules de la corticosurrénale, sont claires en MO, car elles ont des gouttelettes lipidiques qui sont des masses de cholestérol. Elles ont stockée ces lipides qui sont des réserves. Elles ont un REL et des mitochondries (a crêtes tubulaires) abondantes. Entre le REL et la mitochondrie, vont se faire les synthèse des hormones stéroïdiennes a partir des gouttelettes lipidiques qui contiennent le cholestérol. Ces trois territoires intéragissent pour former la synthèse des hormones stéroidiennes. Biosynthèse des hormones stéroïdes 'Bprégnénolone Mitochondrie Cholestérol Hormones stéroïdes surrénaliennes Cholestérol Progestérone Gouttelette lipidique Hormones stéroïdes sexuelles Réticulum endoplasmique lisse Oestrone; testostérone 2011- 2012 Le cholestérol est fournit lacellule cellule (REL) ou stocker dans les goutelettes lipidiques. UE2à- La et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Au niveau des mitochondries, transformation du cholestérol en prégnénolone, qui est amené a la membrane du REL qui la modifie, et en fonction de la cellule, on aura production d'œstrone, de progestérone, de testostérone... Ou alors ces métabolisme vont repartir vers la membrane interne de la mitochondrie pour produire des hormones stéroides surénaliennes : le cortisol ou l'aldostérone. Il y a des échanges entre les deux membranes de ces métabolisme du cholestérol, et des interactions très importantes entre les enzymes, et on a une cascade de modification du cholestérol, pour aboutir selon la cellule a la testostérone, au cortisol... En MET cette cellule de la corticosurrénale est spécialisée dans la formation du cortisol, elle à donc la machinerie enzymatique dans son REL et dans sa membrane interne de la mitochondrie, pour fabriquer au final, du cortisol. Le REL peut être très peu abondant, ou au contraire, dans des cellules très spécialisées il peut être très abondant. 3- Le réticulum endoplasmique granuleux ! Localisation et structure du REG Abondance variable selon le besoin de synthèse protéique, les neurones et cellule du pancréas exocrine en possèdent en grande quantité. Lʼabondance va etre le reflet des phénomènes de protéosynthèse. Localisation intra-cellulaire péri ou sous nucléaire quand les cellules sont polarisées. On a une association entre les citernes anastomosés et les ribosomes, tapissée sur leur face externe par des ribosomes, et la toute première citerne correspond a la citerne de l'enveloppe nucléaire, qui a sa face externe a la même structure que le REG. Le REG est en continuité avec le REL et la citerne de l'enveloppe nucléaire. ME: particulièrement basophile, car riche en ARN. Cela fait des mottes qui s'appellent de corps de nissl dans certaines cellules. Neurone et cellule pancréatique exocrine http://class.kmu.edu.tw Corps de Nissl Grains de zymogène Grains de zymogène Appareil de Golgi REG Réticulum endoplasmique granuleux 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Rappels : si on veutendomembranaires que un gène (porté par l'ADN) soit exprimé dans une cellule, ici on prend le gène de la lipase (enzyme qui détruit les lipides) dans le noyau, fabrication de l'ARNm qui va pouvoir sortir du noyau et aller dans le cytoplasme, c'est la copie du gène de la lipase. C'est une succession de nucléotides. (4bases) Le but est de fabriquer la lipase, qui est une protéine, qui est une succession d'acides aminés (20). Il faut transformer une chaine de nucléotides en une chaine d'acides aminées → Traduction possible grace au code génétique. 3 nucléotides = 1 acide aminé. Ces phénomènes de traduction se font grace a une machinerie dans lequelle le ribosome est impliqué, l'ARNm et dans lequel les AA sont amenés. Le code génétique est assuré par les ARNt, on a autant d'ARNt que de codons possibles. Les codons sont reconnus par des anti codons sur l'ARNt (il apporte lʼaa). Le ribosome Petite sous-unité Petite sous-unité ARN messager ¶ ¶ Grande sous-unité Exit Peptidyl Aminoacyl ARN messager ¶ ¶ Grande sous-unité Exit Peptidyl Aminoacyl ARN transfert Arg Peptidyl transferase 4 1 ¶ 5 5 3 ¶ NH2 2 1 Peptidyl transferase Poly(ribo)somes 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch ¶ ARNm ¶ ARNm ¶ ¶ ¶ Exit Exit Peptidyl 5 Aminoacyl Peptidyl Aminoacyl Peptidyl transferase 6 4 3 2 Peptidyl transferase ¶ ¶ 1 2011- 2012 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch UE2 - La cellule et les tissus L'ARN m est maintenu par la petite sous unité du ribosome. Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch - le site A : fixation de l'ARN qui amène l'AA - le site Peptidyl : pour l'élongation - le site Exit pour faire sortir la protéine ! Pour 3 nucléotides donnés, on a un seul acide aminé donné, cela ne change pas. La peptidyl transferase assure la fixation de l'acide aminé. Protéosynthèse dans le réticulum endoplasmique granuleux ARNm ¶ ¶ 2) Allongement de la protéine 1) Synthèse du peptide signal (20 à 40 aa) - hydrophobe - N terminal - linéaire 3) Clivage du peptide signal et passage dans les citernes du réticulum 4) Repliement (Chaperonnes) 5) Clivages par des ***endopeptidases 6) Glycosylations/ déglycosylations 2011- 2012 La cellule Comment cela interfère avecUE2 le -REG ? et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Au niveau du REG on a des ribosomes a la surface. Les première synthèses protéiques correspondent a un peptide signal. Ce peptide signal est une courte séquence de 20 à 40 aa, hydrophobe, linéaire et avec un Nterm. Ce peptide signal va permettre l'entrée de la protéine dans le REG. Le fait qu'il y ait ce peptide signal va faire que le ribosome et le peptide en cours de formation va s'approcher du REG et que la synthèse va se faire dans la citerne du REG. Ce peptide est hydrophobe, il va rester dans la membrane, et le protéine va continuer sa synthèse, le peptide signal est tjs présent, on aura par la suite un clivage de ce clivage.(lors de lʼapparition du codon stop) Cette protéine va ensuite être soit libérée dans la citerne du REG, soit une partie de cette protéine pourra avoir des domaines transmembranaires si certaines parties de la protéines sont hydrophobes. Dés le début de la synthèse, il y a des modifications de la protéine, avec une cupule glucidique dans la région Nterminal, ce qui déclenche l'interaction de la protéine chaperonne qui replie très rapidement la protéine La protéines subit des modifications post-traductionnelles qui sont très variables, on a des mécanismes de repliement de la protéines qui vont conduire a lʼacquisition de sa structure tridimensionnelles qui dépendent de la composition en aa (structure I) et la présence de protéines spécifiques particulière (chaperonnes) qui sʼassocient a la protéines pour moduler leur configuration tertiaire. Il peut y avoir des clivages par des endopeptidases (ils vont libérer des composés biologiquement actifs), de glycosylations (les glycoprotéines) ou déglycosylations. (par exemple la production de lʼinsuline ou le précurseur de lʼinsuline est élaboré). Cʼest la présence du peptide signal qui est le marqueur de ces mécanismes pour des protéines qui vont etre libérées sécrétées à lʼextérieur de la cellule. Comment le peptide signal peut etre orienté vers le REG ? Passage des protéines dans les citernes du réticulum endoplasmique granuleux ¶ ¶ Système G¶DQFUDJH PRS ( Particule de reconnaissance du signal ) Récepteur de la PRS Protéine chaperonne Translocon Clivage du peptide signal 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch La particule Systèmes de reconnaissance du signal dans le cytoplasme, reconnaît le peptide signal et s'y fixe. Cette particule, quand elle est fixée au peptide signal, elle va stoper momentanement la poursuite de la traduction. On a initialement le ribosome qui n'est pas fixé au réticulum, qui commence la traduction par le peptide signal, PRS se fixe dessus se qui stop momentanément la poursuite de la traduction. L'ensemble ribosome, peptide signal et PRS vont reconnaître le récepteur de la PRS qui lui est situé sur le REG. Ce récepteur est étroitement associé a un canal: le translocon (pores qui laissent passer les protéines), ils sont associés a des protéines chaperonnes et au contact des ribosomes on a un système dʼancrage (PRS et son récepteur). Récepteur de la PRS et translocon vont fixer la PRS qui elle même est fixée a son peptide signal. La fixation PRS – RECEPTEUR PRS fait que la PRS se dégage et la traduction repart. Le translocon fait que la protéine rentre dans le REG, et ensuite elle est repliée grâce aux protéines chaperonnes. On a des systèmes de vérifications du repliement, puis clivages. La première partie synthétisée permet son orientation dans les citernes du réticulum endoplasmique. La protéine rentre, s'allonge et est libérée dans la lumière. Plus tard elle sera clivée et glycosylée dans l'appareil de Golgi en majorité. Protéosynthèses Réticulum endoplasmique granuleux Poly(ribo)somes associés à des cytomembranes Protéines sécrétées Poly(ribo)somes libres www.botany.hawai.edu Polysomes libres Protéines de la chromatine, du cytosquelette, GHVULERVRPHVGHVPLWRFKRQGULHV«« 2011- 2012 UE2 - La cellule les tissus Dans le RE, fixation de la particule de etreconnaissance du signal au peptide signale, qui Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch permet l'arrêt de la traduction. Cette particule est reconnue présente sur le REG. La protéine est face a un translocon qui permet son entrée dans le REG. La particule de signale est enlevée, la traduction peut commencer. Dés le début de la synthèse, glycolysation immédiate, ce qui permet l'action de protéines chaperonnes pour replier la protéine. Si une protéine a en début de synthèse un peptide signal, elle ira vers le REG. Si elle n'a pas ce signal, elle sera synthétisée grâce a des ribosomes qui seront libres dans le cytoplasme = poly(ribo)somes libres. La protéine est synthétisée dans le cytoplasme et ensuite orientée vers différentes zones du cytoplasme (cytosquelette, mitochondries, noyau...) On a deux voies de synthèse protéique - une voie de synthèse qui va passer par le système endomembranaire: elle permet de fabriquer des protéines du système endomembranaire, de toutes les citernes, ou des protéines de la membrane plasmique, ou des protéines libérée dans le milieu extra cellulaire. - une voie de synthèse qui n'y passe pas II- L'appareil de Golgi Réticulum endoplasmique lisse Réticulum endoplasmique granuleux Synthèse protéïque (traduction) Appareil de Golgi Tri et adressage Modifications moléculaires post-traductionnelle et autres Formation de vésicules Lysosome Hydrolyse Dégradation Grain de Sécrétion Sécrétion régulée Vésicule de transport Sécrétion constitutive 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch ! C'est un système de réseau complexe de membranes lisses (pas de ribosomes dessus) ! ! Saccules : citernes aplaties, parallèles de 1µm de diamètre 1 dictosome ou plusieurs! Nombreuses vésicules Vésicule + saccules = dictyosome. L'appareil de golgi est en position juxtanucléaire ou supra nucléaire (cellules polarisées), cette position est corrélée à la présence des microtubules : leur dépolymérisation (colchicine) entraine une dispersion de Golgi. Ce dictiosome est une structure orienté : - face cis proche du noyau : face de formation (au voisinage du réticulum) - face trans orientée vers les grains de sécrétion : face de production de ces vésicules. Face trans Face cis 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Variation Systèmes quantitative de l'appareil golgi (dictiosomes +/- nombreux) en fonction de : endomembranaires et traficsde intracellulaires. Pr B.Bloch - la spécialisation fonctionnelle de la cellule - l'activité métabolique En microscopie électronique : De part et d'autre des citernes on a des vésicules de transport pour amener des molécules et en particulier des protéines d'une citerne a une autre /¶DSSDUHLOGH*ROJLHWODSURGXFWLRQ de protéines dans la cellule pancréatique exocrine 20 minutes 5 minutes 60 minutes Grains de zymogène Appareil de Golgi Réticulum endoplasmique granuleux Leucine radioactive incorporée dans les protéines 20112012 Les dérivés sont les trois types de vésicules. UE2 - La cellule et les tissus 5 à 10 saccules empilés par dictyosomes, la face cisPrde formation est au voisinage direct Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. B.Bloch du REG. On progresse vers la face trans de maturation du premier vers le dernier saccule golgien est au contact des vésicules qui dérivent de lʼAG. Ces saccules sont bordés dʼendomembranes lisses, dilatées aux extrémitiés et ont ce caractère incurvé. Entre les saccule on a pas de composants particuliers. Une face concave et une face convexe. Associé a ces saccules, différents systèmes vésiculaires : - des vésicules interposées entre le REG et le premier saccule golgien, elles vont servir de navette permettant le transport des constituants du REG vers les éléments de la phase cis. Elles sont associées a des petites protéines qui correspondent à des moteurs moléculaires (vésicules à cotamères) ou la clathrine (associée aux grains de sécrétion) - vésicules au niveau de la phase de maturation (dans la concavité du dernier saccule golgien) : elles constituent le TGN : cʼest un système de vésicules à lʼorigine des 3 grands types de vésicules, vont naitre lysosomes, grains de sécrétion et vésicules de transport (phase trans de maturation) - vésicules situées latéralement de part et dʼautres des saccules golgien (au niveau des dilatations) elles vont permettre le transport des constituants transitant à lʼintérieur de lʼAG de la phase de formation vers la phase de maturation (ce sont des vésicules à cotamères). On a aussi des systèmes rétrogrades qui sont minimes (système lysosomal, ou phase de formation lors de la destruction par le protéasome) Les constituants des saccules sont très variables selon leur positionnement à lʼintérieur de lʼAG (dépend du type cellulaire aussi). On va trouver des molécules en transit (véhiculées et stockées à lʼintérieur des dérivés vésiculaires) et tout un équipement nécessaire aux modifications de ces vésicules (enzymes résidents à lʼintérieur de lʼAG) qui vont modifier les vésicules en transit. Différents selon la phase, ou dans les dérivés vésiculaires. Noyau a Face de maturation (trans) Trans Golgi network Face de formation (cis) 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Appareil de Golgi. Compartimentation fonctionnelle Golgi face cis Golgi median Golgi face trans 2011- 2012 cellule et les tissus spécifiquement localisés au niveau de la Lʼéquipement enzymatiqueUE2 de- La lʼAG : enzymes Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch phase cis, dʼautre au niveau des saccules de la phase trans et dʼautres dans les compartiments médian. Sécrétion constitutive Sécrétion régulée Grains de sécrétion Vésicules de transport à coatamères Voie lysosomale Pré-lysosomes Organites cytoplasmiques Trans Golgi Network Face Trans, de maturation Vésicule à clathrine Vésicule à coatamères Vésicules latérales Saccules Face Cis, de formation Réticulum endoplasmique granuleux 2011- 2012 UE2 - La celluleTransport et les tissusrétrograde Transport antérograde Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch L'appareil de golgi est dynamique, il fait suite au REG. Transport intracellulaire des protéines à travers le Golgi : marquage des protéines à l'aide d'un acide aminé marqué, administré in vivo ou in vitro. Après élimination du précurseur, Tri, adressage et concentration dans différents compartiments 3 étapes successives : à transporter concentrée e vésicule pard'un pincement dumanteau) bourgeon. permet 1 – Formation bourgeon (entouré dʼun à partir de la Cette membrane étape d'un compartiment donneur, pour recruter la molécule a concentrer. du compartiment donneur - manteau (clathrine ou COP ou II) à sa face cytoplasmique, il tapisse le bourgeon conduisant à la formation dʼune vésicule qui va sʼisoler de la citerne - protéines transmembranaires - protéines transporter concentrée, surqui le versant vésicule au àcompartiment la interne reconnait. Fusion 2 – Formation d'une vésicules par pincement du bourgeon. Cette étape permet d'isoler une fraction du compartiment donneur. vésicule déverse son contenu dans le compartiment accepteu 3 – Arrimage de la vésicule au compartiment qui la reconnaît. Fusion membranaire; La vésicule déverse son contenu dans le compartiment accepteur et sa membrane sera intégrée à ce dernier. intégrée à ce dernier. 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus mes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Réticulum endoplasmique lisse Réticulum endoplasmique granuleux Appareil de Golgi Modifications moléculaires post-traductionnelles et autres Tri Concentration Adressage Lysosome Hydrolyse Dégradation Grain de Sécrétion Sécrétion régulée Vésicule de transport Sécrétion constitutive 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Le point commun de ces 3 dérivés est la nature vésiculaire, et la présence dʼun contenu dont la nature et le role est variable. Les lysosomes contiennent des hydrolases acides impliquées dans des phénomènes dʼhydrolyses et de dégradation. Les grains de sécrétion contiennent des protéines qui vont permettre une sécrétion régulée de grains de sécrétion à lʼextérieur de la cellule destinés à une fonction à distance de la cellule. Les vésicules de transports incorporent à la cellule des constituants nécessaire à son métabolisme. Les fonctions de l'appareil de Golgi - Formation de dérivés vésiculaires : prélysosomes, grains de sécrétion, vésicules de transport - Tri et adresage - Concentration - Métabolisme post-traductionnel (des protéines) : protéoluse des précurseurs (hormones), glycosilations, déglycosilations des protéines, phosphorylation (mannose...), sulfatation et création des ponts disulfures (insuline, mucus, substance fondamentale), amidation (activité biologique des hormones) - Couplage des glycolipides - Participation à la synthèse des protéoglycanes et des glycoaminoglycanes Tri et adressage à partir de l'appareil de Golgi Partie terminale de lʼAG, phase de maturation (vésicules du TGN). - Les grains de sécrétion naissent à partir des TGN contiennent des constituants protéiques ou peptidiques soit pour libération des hormones soit pour des sécrétion exocrine (grains de zimogène), ils vont à partir du TGN véhiculés les protéines qui sortent de lʼAG au voisinage de la mp et vont fusionner leur m avec la mp pour déverser leur contenu à travers la cellule, soit dans le compartiment sanguin si on a a faire à une hormone soit dans un canal si on a affaire a une sécrétion exocrine. On parle de sécrétion régulée, car ce mécanisme se fait à la commande sous lʼinfluence de stimulus que recoit la cellule. (libération par exocytose). - La sécrétion constitutive (opposée à la sécrétion régulée) est un phénomène constant, (absence de stimuli) qui va distribuer dans la cellule des composés nécessaire au métabolisme cellulaire. Ces éléments sont composés de vésicules de très petite taille avec un contenu en ME très peu visible, et sont associés à des vésicules de transport : la cotamère (contenu dense aux e-) et sont associés à des protéines de clathrine. Ces vésicules de transport à c vont aller vers les différents territoire de la cellule pour alimenter les différents organites, et parmis ces territoire la mp, (meme type de mécanisme dʼexocytose), mais des composés qui vont soit sʼintégrer à la mp (ex : récepteurs) ou des composés qui rester au contact de la mp (ex : composés qui vont participer à la MEC en relation avec la mp). (protéoglycanes, GAG) - Le système lysosomal : a partir du TGN voit transités des composés très spécifiques : les hydrolases acides à travers les prélysosomes. 7ULHWDGUHVVDJHjSDUWLUGHO¶DSSDUHLOGH*ROJL Hormones peptidiques Sécrétions exocrines Exocytose; sécrétion régulée Protéoglycanes et polysaccharides (membrane plasmique, matrice extracellulaire) Sécrétion constitutive Grains de sécrétion Vésicules de transport à coatamères Voie lysosomale Pré-lysosomes Organites cytoplasmiques Trans Golgi Network Face Trans, de maturation Les grains de sécrétion sont délimités par2011une2012 endomembrane, qui fusionne à la demande de la mp pour permettre le phénomène sécrétion régulée. UE2 - Lade cellule et les tissus 7ULHWDGUHVVDJHjSDUWLUGHO¶DSSDUHLOGH*ROJL Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Sécrétion régulée - Grains de sécrétions Sécrétion régulée Grains de sécrétion (hormones peptidiques/ sécrétions exocrines) Exocytose par fusion de la membrane des grains de sécrétion et de la membrane plasmique cellbio.utmb.edu/cellbio/end7.jpg 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Vésicules de transport qui vont fusionner avec la mp pour donner par ex : le cell coat. 7ULHWDGUHVVDJHjSDUWLUGHO¶DSSDUHLOGH*ROJL Sécrétion constitutive Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule Microvillosités avec cell coat (flèches) 2011- 2012 Dans toutes les cellules, on va trouver des vésicules de la sécrétion constitutive, le - La cellule et les tissus système lysosomal mais lesUE2 grains de sécrétion ne seront présent que dans des Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch populations destinées à les exporter à lʼextérieur de la cellule. Etapes de glycosilation et de déglo : ces étapes sont complexes. Le produit qui va sortir de lʼAG, va etre différent de celui que lʼon a laissé dans le REG. On a différents sucres, qui vont venir se brancher sur les différents aa, et on va avoir la fixation de sucre pour des phènomènes de glycosilation grace a des glycosyl transférases spécifiques à chacun des sucres, qui vont apporter des sucres aux protéines, et en meme temps dégly qui vont supprimer les sucres. On va se retrouver a la sortie de lʼAG avec des protéines qui auront des sucres totalement différents de ceux fixer au niveau du REG. Jeu spécifique de chaque protéines et va conduire a des glycoprotéines. On a au niveau de lʼAG des phénomènes de protéolyse qui vont fragmenter les protéines qui rentrent dans lʼAG, de manière telle quʼon aura initialement dans le REG une seule protéine qui va commencer a etre fragmenté par les endopeptidases avec un certain nombre de sucres et a la sortie plusieurs protéines avec des sucres différents lié à la gly et dég. Glycosylations-déglycosylations GHVSURWpLQHVGDQVO¶DSSDUHLOGH*ROJL N-glucosamine Fucose Galactose Acide sialique Trans Glycosylations ( glycosyl-transférases ) Médian Déglycosylations PDQQRVLGDVHV« Cis (Glucose)3-(Mannose)9-(N-acétylglucosamine)2 Asp / Try Asp / Try REG REG 2011- 2012 UE2 - La cellule et les tissus de production dʼhormones : lʼinsuline et la pro-opio-mélanocrotine Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Deux exemples On a des phénomènes de protéolyse, dʼamidation et de sulfatation. - Lʼinsuline est une hormone peptidique composée de deux sous unités alpha et béta associées par des ponts disulfure. Cʼest une glycoprotéine, qui est ici dans le grains de sécrétion. Le pont de départ de lʼinsuline est la production de la préproinsuline (précurseur de haut PM) avec un peptide signal et toute une série de segments clivés par les endopeptidases. On va passer de la préproinsuline (première molécule synthétisée, inactive, une centaine dʼaa) à la proinsuline (inactive 86 aa) par la disparition du peptide signal et le passage dans les citernes du REG. La proinsuline va dʼune part etre glycosilée/dégly puis fragmenté dans le REG par des peptidases puis dans lʼAG pour conduire a la fabrication de 3 constituants : la chaine alpha, la chaine béta et le peptide c. Chaine béta et chaine alpha vont sʼassocier au niveau de lʼAG puis des grains de sécrétion, création de ponts disulfure : création de lʼinsuline définitive. Insuline et peptide c vont etre associés dans les grains de sécrétion pour etre libérés a lʼextérieur de la cellule. Produit fini très différent du précurseur inactif. Ce sont des mécanismes de biosynthèse indispensables à lʼélaboration de protéines qui ont une activité biologique. - Meme situation dans la production dʼautres hormones a partir dʼun précurseur la préproop. Ce précurseur est à lʼorigine de plusieurs hormones qui ont des propriéts opioïdes : les endorphines, de pigmentation (alpha MSH) les cortines (lʼACTH) qui stimulent la cortico-surrénale. On a un précurseur inactif la préproopio qui va disparaitre pour donner la pro (inactive), clivage protéolytique, amidation, sulfatation.... ce qui va conduire a la formation de grains de sécrétion qui vont contenir plusieurs hormones, issues dʼun meme précurseur inactif. Production des hormones peptidiques à partir de leur précurseur protéique S S Insuline Ponts disulfures Chaine D 30 aa Grain de sécrétion S S Peptide C S S S S Peptide C 35aa Protéolyse Amidation Sulfatation Glycosylations Déglycosylations Proinsuline (91 aa) DMSH ChaineE 21aa DMSH (17 aa) E-endorphine (31 aa) ACTH (39 aa) E-lipotropine Appareil de Golgi ( 86 aa ) ACTH E-endorphine E- lipotropine Pro-opio-mélanocortine (185 aa ) Réticulum Endoplasmique Granuleux Pré-proinsuline Prépro-opio-mélanocortine 2011- 2012 Adénohypohyse; encéphale UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics Site de glycoslylation Point de clivage protéolytiqueaa basiques ( Lys; Arg )intracellulaires. Pr B.Bloch Pancréas endocrine III- Lysosomes 1- Introduction Ils correspondent à des vésicules issues de lʼAG, qui ont des caractéristiques très spécifiques dans leur contenu : elles contiennent des hydrolases acides (enzymes actifs spécifiquement en pH acide), qui sont impliquées dans des processus de dégradation a lʼintérieur de la cellule. Dégradation = catabolisme (pas uniquement de la destruction de constituants mais participation à des mécanismes divers). 3 systèmes de dégradation : lysosome, peroxysome, protéasome (pas associé a des endomembranes) Les lysosomes sʼinscrivent dans une dynamique intracellulaire tel que lʼaspect les caractéristiques, le contenu est très variable, hétérogène selon le positionnement des lysosomes. Ce SL se caractérise par la présence de système vésiculaire cytoplasmique dans lequel sont actifs des enzymes les hydrolases acides qui agissent sur des substrats divers. Elles sont actives à pH <5,5 : elles dégradent un substrat donné pour donné deux métabolites (produits de dégradation). On a donc trois types dʼacteurs : substrats a dégrader, produits de dégradation et hydrolases. Elles sont présentes a lʼintérieur de cytomembranes qui limitent leur activité. Lʼaction des hydrolases sʼeffectuent à lʼintérieur du SL sinon elles détruiraient la cellule. On peut avoir des hydrolases inactives ou active, avec ou non la présence de substrats. Toutes les cellules contiennent des lysosomes dʼou lʼhétérogénéité fonctionnelles. Hétérogénéité morphologiques : toutes les cellules contiennet des l, lʼabondance et la nature va dépendre du type cellulaire et de son activité. On a une relation directe entre la nature du système lysosomal et son action cellulaire. Hydrolases acides peuvent etre mises en évidence par des techniques dʼhistochimie, on les voit quand elles sont abondantes, en MO. Ce sont des polynucléaires très riches en lysosomes sous forme de granulation à lʼintérieur du cytoplasme et on les voit aussi en ME, : association dʼendomembrane et dʼun contenu dont lʼaspect est très variable selon la nature du substrat, selon le stade dʼactivité des lysosomes. Caractéristiques du système lysosomal Cytomembrane Hydrolases acides +/substrats Vésicules cytoplasmiques A-B + H2O A-H + B-OH Substrat(s) Produits de dégradation Action d’hydrolases acides ( actives à pH < 5,5 ) 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) On définit les hydrolases par la nature de leur substrat. On a des hydrolases communes et spécifiques. Elles ont a leur surface des glycoprotéines, donc des sucres, et un résidus mannose qui est phosphorylé. On parle de mannose 6 phosphorylé. Ce résidu est le marqueur de toutes les hydrolases lysosomales et qui permet le tri de ces hydrolases a travers lʼAG, il est reconnu par un récepteur spécifique. Certaines ont un spectre large, et certains sont à spectre étroit (ne dégrade quʼun seul substrat). Types dʼhydrolases acides : Hydrolases des glycoprotéines et des polysaccharides : - Béta-galactosidase - Alpha-glucosidase (glycogène) * - Hyaluronidase Lipases : - Estérases - Phospholipases - Glucocérébrosidase * - Galactocérébrosidase * Nucléases : - RNase - DNase Phosphatases acides : - Pyrophosphatase (ostéoclastes) Protéases : - Cathepsines Hydrolases acides Hydrolases acides - Collagénases oprotéines téi et d des polysaccharides lpeptidases h id : -t Autres gène) * Récepteur du mannose 6 phosphorylé Résidu mannose phosphorylé : astes) Hydrolase acide lysosomale On trouve dʼautres enzymes qui ne sont pas actifs en milieu acides. Selon le type 2011-2012 UE2 - La on cellule et les tissus cellulaire trouve lʼassociation de plusieurs hydrolases acides au sein de la meme mes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch cellule(2°etpartie) du meme lysosome. Les * indiquent les maladies lysosomales dont la majoritée sont dues à lʼinactivité dʼune hydrolases (maladies génétiques). Composants du système lysosomal Composants du système lysosomal : • Pompe à proton activée • Bas pH < 5,5 • Plus de récepteur au mannose-6-phosphate • Hydrolases activ(é)es Lysosome (hétéro ou auto) Vésicules contenant les substrats • Endosome • Phagosome • Vacuole autophagique Vésicules pré-lysosomales • Présence du récepteur au mannose 6 phosphate • Pompe à proton • Présence d’hydrolases acides inactives avec mannose phosphorylé Golgi face trans - A partir de lʼAG naissent des vésicules prélysosomales (présences dʼhydrolases acides 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch qui sont inactives, et on trouve leendomembranaires récepteur de mannose 6p qui va orienter les hydrolase) : (2° partie) ce sont des lysosomes en attente de fonctionnement. - Vésicules qui contiennent les substrats destinés a etre dégradés par les hydrolases acides peuvent venir de lʼintérieur ou de lʼextérieur de la cellule : elles sont délimitées par une cytom et contiennent un substrats La fusion de ces deux types de vésicules va conduire a la formation des lysosomes en activité dans le quel les hyd a rencontrent les substrats et les détruisent. Après fusion les da sont actives car le pH a diminué (<5,5), car elles ont été activées au moment de la fusion. On les observe en ME, ou MO : Lysosomes - morphologie Lysosomes morphologie : Ostéoclaste Polynucléaire y Phagocytes Polynucléaire Lipofuschines Macrophage Macrophages (poumon) Neurones 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Exemple des polynucléaires qui ont besoin dʼun système lysosomal très efficace. On voit Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch partie) des lysosomes qui ont été en (2° activités et qui ont accumulés des substrats mal dégradés. Présence de lysosomes qui contiennent des substrats non dégradés appelés des lipofushines : substrats stables, inactifs à lʼintérieur de la cellule. Lysososomes morphologie (ultrastructure) Membrane plasmique Neurone Hépatocyte Hépatocyte En ME : endomembrane et leur 2011-2012 UE2contenu. - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) 2- Fonctionnement et fonctions du système lysosomal Selon lʼorigine des substrats on parle de deux pop de lysosome : - hétérolysosomes : substrats proviennent de lʼext de la cellule - autolysosomes dont les substrats proviennent intérieur de la cellule QQ soit lʼorigine de ces substrats, à lʼétat de repos, présence de vésicules sortant de lʼAG, avec la présence dʼh a inactives avec un mannose P, la présence du récepteur au mannose 6P qui permet la reconnaissance et lʼorientation et une autre molécule : une pompe a protons qui est aussi située au niveau de la membrane des vésicules qui va apporter des protons a lʼintérieur des lysosomes et donc diminuer le pH a lʼintérieur des lysosomes : elle va activé les hydrolases, par diminution du pH. A ce stade elle est inactive. Les vésicules contenant les substrats sont de nature et dʼorigine diverse : endosomes : vésicules dʼendocytose : - Il y en a qui contiennent des constituants très volumineux, : des bactéries a la suite du processus de phagocytose permettant lʼendocytose dʼ éléments figurés volumineux (bactéries, virus) et très impliqués dans des mécanismes de défense immunitaire et processus de nutrition : formation des hétérolysosomes - vacuoles flagiques : vésiucles a lʼintérieur du cytoplasme : formation des autolysosomes, Ces deux vésicules vont fusionner, en limitant le territoire dʼinteraction pour restreindre lʼaction des hydrolases au contenu du lysosome constitué, résultant de la fusion de ces deux vésicules. (Hétérolysosomes ou autolysosome). Lʼaspect de ces lysosomes va etre hétérogène, selon son stade de vie, et selon lʼinteraction entre les hydrolases, substrats et nature des substrats. La pompe a proton est activée grace au processus de fusion membranaire entre les vésicules contenant les substrats et les vésicules prélysosomale : pH diminué, hydrolases activées, disparition de récepteur au mannose 6P. Lysosome en formation Mannose 6 phosphate Récepteur au mannose 6 phosphate Clathrine Hydrolases acides Pompe à protons H+ + + H H H+ Vésicule pré-lysosomale Vésicule contenant le substrat (endosome,…) Substrats 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch Etape de fusion de la vésicule contenant le substrats : ensemble des constituants : fusion (2° partie) des membranes, les substrats, les hy a avec leur mannose 6P et le récepteur situé à lʼintérieur de la membrane de la vésicules prélysosomale, a ce moment la le récepteur va disparaitre et va etre recyclé a lʼintérieur de lʼAG. Et les pompes a proton (m du lysosome en formation) qui pompent activement des protons a lʼintérieur de cette vésicule en formation. Des molécules de clatherine tapissent la face externe des vésicules et disparaissent. Modalités de fonctionnement du système lysosomal Exocytose des hydrolases Phagocytose Hétérolysosomes y Appareil de Golgi Endocytose Phagosome TGN Pré-lysosomes y Voie endosomale Clathrine Passage dans les métabolismes ét b li cellulaires ll l i Lysosome Exocytose Glycogène Autolysosomes Corps dense UE2 - La cellule et les tissus résiduel Organites2011-2012 : Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (mitochondries; grains de sécrétion,…) (2° partie) Modalités de fonctionnement : AG, TGN, prélysosomes. Le système des hétérolysosomes donne une vésicules par des voies qui dépendent de la nature du substrat et des types cellulaires. La phagocytose est restreinte a certaines pop cellulaire. (Caractère particulé de lʼélément endocyté) (alimentation de la cellule). Processus dʼendocytose qui ont des fonctions diverses (nutrition, recyclage, apport de constituants, facteurs de croissance) .Phénomène permanent au niveau de la mp. Il emprunte la voie endosomale qui est complexe : transformation des endosomes selon le type dʼendosomes ou de substrats : injection de constituants moléculaires délimités par une endomembrane a lʼintérieur de la voie lysosomale. Les autolysosomes vont se constituer par formation dʼune endomembrane a lʼintérieur du cytoplasme qui se forment autour de constituants appartenant a la cellule pour les dégrader. Fonctions de nature diverse : soit faire disparaitre des constituants en fin de vie (ex : mitochondries), soit contribue au métabolisme de la cellule (ex : glycogène). Après la fusion 3 possibilités : - soit les substrats sont complètements dégradés et sont intégrés au métabolisme cellulaire (glycogène => glucose) - soit les substrats sont incomplètement dégradés et libérés par exocytose à lʼextérieur de la cellule : constitution de la bile par exemple : défaitation cellulaire - soit les substrats restent à lʼintérieur de la cellule de manière stable, inactive (lipofushines) ou pathologique (goudron) : on parle de cordence résiduelle. Une dernière voie est restreintes a qqtypes cellulaires : déversement direct des h a a lʼextérieur de la cellule pour agir sur des susbtrats a lʼextérieur de la cellule. On le voit dnas deux situations : destruction de la matrice osseuse, et le phénomène de fécondation. La fonction des lysosomes est diverses ; certaines sont communes a tous les types cellulaires, dʼautres sont très spécifiques et restreintes. - Nutrition cellulaire et métabolisme (protozoaires, LDL: fourniture de cholestérol à travers les LDL, ....) - Phagocytose (macrophage, polynucléaire) : pour les cellules du SI. Destruction dʼagent infectieux par le SL. - Production dʼhormones (thyroïde) : elles produisent les hormones tyroidiennes en les captant la colloide (au centre) qui est la zone de stockage des précurseurs des hormones tyroidiennes. Elles vont chercher dans la colloide par endocytose des précurseurs des hormones et produisent ces hormones. Phénomène indispensable pour la production dʼune hormone a partir de son précurseur. Fonctions des autolysosomes : - Métabolisme (glycogène) - Renouvellement des organites (mitochondries, ...) - Crinophagie : autodestruction, la cellule régule la qté dʼhormones (adénohypophyse, pancréas) - Autodestruction programmée de la cellule (embryogenèse, métamorphose, involution utérine et mammaire) Libération directe des hydrolases dans le milieu extérieur : - Résorption osseuse (ostéoclaste) - Fécondation (spz) - Inflammation, défenses Acrosome Noyau Ostéoclaste Spermatide 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) Métabolisme intracellulaire du cholestérol après endocytose Particule de LDL ((Low Density y Lipoprotein) p p ): Acides aminés (Apo A); cholestérol; triglycérides. Compartiment sanguin Récepteurs du LDL Endocytose Y Vésicule tapissée Clathrine Y Endosome précoce (pH 7,4) Endosome tardif Vésicule de découplage (pH 6,5) Vésicule prélysosomale Acides aminés Lysosome (pH 5) Recyclage des récepteurs 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Acides gras Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) Cholestérol Fourniture de cholestérol à la cellule : captation et dégradation a aprtir du compatiment sanguin de LDL, (voies de transport du cholestérol dans le sang). Elles ont un coeur constitué de lipoprotéines (aa : Apoprotéine A, cholestérol, triglycérides). La celluel se nourrit en captant les particules de LDL a travers la présence de récepteurs du LDL, fixation au niveau de la mp, endocytose médiée par les récepteurs (vésicules de clathrine : vésicules tapissées qui contiennent la clatherine, récepteur des LDL et particule de LDL). Cette particule de LDL va participer par la voie endosomale au SL, elle rencontre une vésicules prélysosomale. On parle dʼendosome précose (pH 2) , tardif diminution du pH : les LDL vont se séparent de leurs récepeturs, les hy deviennent actives et le lysosome défintif dans lequel les ph sont a 5,5 et hydrolases vont détruire les LDL. Fomation de métabolites simples (les acides aminés (apoprotéine A), formation du cholestérol et des acides gras) On a un phénomène connexe qui est le recycle des récepteurs des LDL, tel quʼau moment des lysosomes se forment un deuxième type de vésicules qui contiennent les recepteurs des LDL séparés des LDL . Récepteurs des LDL libérés par exocytose libérés au niveau de la mp et vont rechercher des nouveau LDL. Phagocytose Phagosome Destruction éventuelle des bactéries Mort de la cellule Phagocytose des bactéries par les macrophages et les polynucléaires (bactéricidie) Phagosome 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) Ex du phagosome avec des bactéries en cours de dégradation, phénomène de bactéricidie. Deux conséquences : destruction des bactéries et éventuellement mort de la cellule. Recyclage des récepteurs au mannose 6 phosphate • Pompe à proton activée • Bas pH < 5,5 • Hydrolases activées Lysosome Vacuoles • Endosome (tardif). • Phagosome. • Vacuole autophagique. p gq Vésicules du Trans Golgi Network (TGN) ( pré-lysosomales ) • Présence du récepteur au mannose 6 phosphate • Pompe à proton • Hydrolases H d l acides id inactives i ti avec mannose phosphorylé Golgi face trans 2011-2012 - Latrans cellulede et lʼAG. les tissus Recyclage des récepteurs au mannose 6P UE2 : face Ils sont recyclés au Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch moment de la fusion des deux vésicules ly, contenant (2° partie)le substrats qui repartent à lʼintérieur de lʼAG pour apporter les h a. 3- Lysosomes et pathologie Système lysosomal dépassé par les éléments (normal) : - Composants endocytés résistants à la dégradation ou incomplètement dégradables (goudrons pour le poumon) - Toxicité du matériel endocyté : dispersion des hydrolases dans la cellule qui vont détruire la cellule où la bactérie persistera - Blocage de la synthèse ou du fonctionnement de la pompe à protons Ex de maladies : - Crise de goutte (articulation) (cristaux dʼurate détruisent les articulations résistants à la dégradation) (1) - Maladies infectieuses : tuberculose, streptococcie, listériose (2) - Pneumonioses (asbestose (intoxification par lʼamiante résistance aux hy a), silicose (silice), intoxication tabagique (goudrons)) : troubles au niveau du poumons a cause dʼéléments incomplètement ou pas dégradés (1) - «Vieillissement» cellulaire (lipofushines) Maladies lysosomales (maladie de surcharge ou thésaurismoses). Domaines des maladies lysosomales : dysfonctionnement du SL, maladies génétiques par mutation dʼun gène (une dizaine) qui code pour une hy a : absence de production des hy ou hy inactive => pas dʼactivité hydrolasique. Déficit enzymatique. On classe ces maladies par la nature de lʼenzyme inactif. Conséquence : a travers ce déficit, absence de produits de dégradation et accumulation du substrats pas dégrader par lʼhydrolases. Lysosomes géants (mégalysosomes) vont encombrer la cellule et entrainent un gonflement de la c, des tissus, et des organes et perturbationsMaladies métaboliques très graves. lysosomales ( maladie de surcharge ou thésaurismoses ) Origine génétique Absence ou inactivité d’une seule hydrolase • Par anomalie du contenu Substrat ( Produit à dégrader g ) ( Accumulation du substrat dans l’organisme dans des mégalysosomes ) Produit de dégradation Déficit enzymatique Absence de produit de dégradation Glycogénose : absence dʼalpha-glucosidase, accumulation de glycogène, absence de Glycogénose : Absence d’ D-glucosidase; accumulation de glycogène; production de glucose absence de production de glucose Maladie de Gaucher : déficit en glucocérébrosidase (accumulation de glucocérébrosides) Maladie de Gaucher : Déficit en glucocérébrosidase (accumulation de glucocérébrosides) Maladie lysosomale 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) Accumulation de lysosomes geants dans un macrophage 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus - Par anomalie du triendomembranaires des hydrolases Systèmes et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie)du mannose : N-acétylglucosamine Déficit de lʼenzyme de phosphorylation phosphotransférase) (mutation du gène) : fixation du P sur le mannose. La cellule ne peut plus orienter les ha. Conséquence : absence dʼorientation des hydrolases acides vers le récepteur du mannose 6P et les vésicules prélysosomales. => Orientation des hydrolases vers les voies de sécrétion et exocytose anormales des hydrolases => Accumulation anormale des substrats non dégradés dans la cellule par absence de vésicules pré-lysosomales Absence de N-acétylglucosamine phosphotransférase Anomalie du tri par déficit enzymatique Normal Lysosome Absence de formation d lysosomes; de l exocytose des hydrolases Vésicules du Trans Golgi Network (TGN) ( pré-lysosomales ) Pas de N-acétylglucosamine N-acétylglucosamine Golgi g face trans phosphotransférase phosphotransférase 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus Systèmes endomembranaires et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch (2° partie) Fonctionnement du protéasome Ubiquitine (Chaperone)) (Ch Protéine à dégrader Complexe p d’ubiquitinylation q y Dégradation totale en acides aminés Protéasome : ( Protéases hydrolysant à pH 7 en présence d’ATP) Formation de complexe antigène – CMH 1 Autres fonctions 2011-2012 UE2 - La cellule et les tissus et trafics intracellulaires. Pr B.Bloch passentSystèmes dans unendomembranaires système multienzymatique dispersé dans la (2° partie) Les protéines cellule sans aucune relation avec les endomembranes) polymères qui hydrolysent en présence dʼatp a ph neutre. Les protéines recoivent des étiquettes (ubiquitine qui se collent sur la protéine a dégrader) complexe dʼubiquitination, ubiquitines qui permettent aux protéines dʼetre reconnues par leur protéasomes, elles sont dégrader et donnent des fragments nécessaires à la cellule selon le type de c, de protéines, et le stade de fonctionnement (conséquence : dégradation totale dʼaa, formation des complexes antigènes CMH1 : présentation de lʼag : les macrophages informent les lymphocytes pour les RI spécifiques restreint a une population cellulaire). Fonctions du protéasome : - Dégradation de protéines cellulaires anormales : le protéasome dégrade les protéines reconnues comme anormales mais aussi les protéines en fin de vie - Production de peptides antigéniques : cʼest le protéasome qui produit les peptides qui sont dirigés vers le CMH-1 - Régulation du cycle cellulaire (en dégradant des cyclines par exemple) - Régulation de la transcription (maturation de facteur de transcription : activation des gènes) - Régulation de lʼapoptose : le protéasome dégrade les IAP (inhibiteur dʼapoptose) ....
