Résumé G.Chakib 2015-2016

Système endomembranaire (SEM) :

– Le SEM est un réseau de membranes internes interconnectées divisant la cellule en compartiments fonctionnels et structurels → la membrane nucléaire, le RE, l’appareil de Golgi , les lysosomes, les vacuoles, les vésicules, les endosomes et les phagosomes.

– Les cavités du SEM communiquent entre elles et avec le milieu extracellulaire par échanges vésiculaires.

– Le phagosome est alimenté par les vésicules à hydrolases d’origine golgienne chez les cellules phagocytaires.

– Il caractérise les cellules eucaryotes.

I/ Le réticulum endoplasmique : Le RE est un réseau étendu et complexe d’un assemblage de saccules et tubules délimités par une membrane unitaire. Il y a le réticulum endoplasmique rugueux (RER) ou granuleux (REG) = Ergastoplasme et le réticulum endoplasmique lisse (REL) = réticulum agranulaire.

1-Répartition cellulaire et tissulaire :

*REG : en continuité avec l’enveloppe nucléaire situé au niveau des cellules embryonnaires, cellules à secrétions peptidiques, cellules mitotiques et cellules nerveuses.

*REL : en continuité avec le REG situé au niveau des cellules stéroïdes, adipocytes, hépatocytes et cellules musculaires.

2-Caractéristiques ultrastructurales du REG :

    • Compartiments = cavités/citernes aplaties.
    • Face cytosolique garnie de ribosomes.
    • Membrane de 60 A°.

R! Le REG est une extension de l’enveloppe nucléaire. / R! Dans les cellules à grande activité de synthèse protéique, les citernes sont dilatées par l’accumulation de produits synthétisés.

3-Caractéristiques ultrastructurales du REL :

    • Compartiments = réseau de tubules/cavités circulaires.
    • Face cytosolique lisse.
    • Membrane de 60 A°.

• Procédé d’isolement du RE : Se fait par la technique d’UCD-UGD.

4-Composants chimiques des membranes du REG :

    • Lipides (riche en AG insaturés et peu de cholestérol).
    • Glucides (de faible teneur et coté luminal).
    • Protéines (enzymatiques comme les flippases et les glycosidases / structurales comme les récepteur SRP et les translocons…).

5-Fonctions du REG : Synthèse des protéines et modifications co- et post- traductionnelles.

      • Translocations et élongation des protéines solubles et des protéines transmembranaires.
      • Modifications co-traductionnelles (N-glycosylations et C-glycosylations et repliement et mise en place des ponts S-S)
      • Modifications post-traductionnelles (vérification des ponts S-S et acquisition de la configuration en 3D et contrôle de qualité).

R! Seules les protéines portant la séquence signal d’adressage sont acheminées vers le REG / R! La reconnaissance du peptide signal (séquence d’Aa hydrophobes) par la SRP est le signal d’adressage de la protéine soluble ou membranaire vers la membrane du REG

*Translocations et élongation des protéines solubles :

•  La liaison de la SRP au peptide signal provoque une pause de la traduction.

•  L’activité GTPasique de la particule SRP assure son recyclage suivi de la translocation de la chaine peptidique.

•  En fin de la traduction, le peptide signal est clivé par la peptidase du signal et la protéine néoformée est libérée dans la lumière du REG.

•  Fermeture du translocon inactif en fin de traduction.

*Translocations et élongation des protéines transmembranaires : Les séquences d’hydrophobes d’arrêt déterminent le nombre de domaines hydrophobes.

•  Translocation de la chaine polypeptidique suivie par son insertion dans la membrane.

*N-glycosylation : Elle consiste à accrocher une arborisation sucrée sur la protéine en cours d’élongation. Se fait comme suit :

•  Formation d’une chaine osidique de 14 sucres dans le cytosol.

•  Accrochage de la chaine au phosphodolichol membranaire.

•  Flip-flop du dolichol et translocation de la chaine vers la lumière du RE.

•  Transfert en bloc de la chaine sucrée sur le N-Asn par une N glycosyl transférase.

•  Elagage de 4 sucres (3 glucose + 1 mannose) par une glycosidase.

*Vérification des ponts S-S : La PDI contrôle le réarrangement de ponts disulfures qui ont été formés de façon incorrecte. Il contrôle le bon repliement de la protéine en réparant les ponts S-S.

*Contrôle de qualité : détermine le devenir des protéines solubles ou membranaires. Si le contrôle est positif, la protéine reste dans le REG et se dirige vers l’appareil de Golgi dans des vésicules de transition. Alors que si le contrôle est négatif, la protéine sera dégradée dans les protéasomes.

R! Le translocon peut aussi déplacer les protéines incorrectes car il assure un transport bidirectionnel des protéines. Les molécules concernées par ces activités sont :

• Les protéines solubles destinées à l’exportation ; variables selon le type cellulaire (hormones dans le foie par ex, les enzymes digestives, les immunoglobulines…).

•  Les protéines périphériques externes de la MP (fibronectine, laminine).

•  Les hydrolases et acides lysosomales.

•  Les protéines transmembranaires (perméases, récepteurs de la MP, translocon, récepteur SRP…).

6-Fonctions du REL :

    • Biosynthèse des phospholipides membranaires.
    • Synthèse des hormones stéroïdes.
    • Stockage du Ca++ extracellulaire.
    • Détoxification.

II/ L’appareil de Golgi :

1-Définition : C’est un appareil réticulé interne en forme de croissant formé d’un ensemble de dictyosomes (1 dictyosome = 4 à 10 saccules empilés incurvés à bords dilatés + vésicules de tailles différentes + tubules).

R! Le dictyosome est situé près du noyau.

R! La localisation tissulaire et l’appareil de Golgi dépend de la forme de la cellule et de son activité de synthèse.

2-Orientation cellulaire : Chaque dictyosome est polarisé, partagé en 3 régions :

    • FaceCis (face d’entrée des protéines secrétées).
    • Région médiane.
    • FaceTrans (face de sortie des vésicules).

– 3 types de vésicules accompagnent le dictyosome : Vésicules de transport / Vésicules de transition / Vésicules de sécrétion.

R! La polarité et la dynamique des dictyosomes sont maintenues essentiellement par les microtubules.

3-Fonctions : Les dictyosomes golgiens assurent les modifications post-traductionelles regroupant le tri, l’emballage et l’adressage.

    • Tri : correspond à une caractérisation des protéines et glycoprotéines par addition ou élimination de grpments phosphate, ose…Il est spécifique à chaque saccule en raison de la spécificité des enzymes. Les saccules d’un dictyosome assurent un étiquetage des molécules avant de les emballer dans les vésicules de transport.

– Les saccules CIS assurent la phosphorylation des résidus mannose en position C6 de glycoprotéines solubles destinées à assurer la fonction d’hydrolases acides (le processus de phosphorylation se fait comme suit : Formation d’un complexe nucléotide–sucre P dans le cytosol, importation du complexe à travers une perméase antiport membranaire, dissociation du complexe importé dans la lumière et recyclage du nucléotide déphosphorylè, accrochage du phospho-sucre sur le C6 d’un mannose de la chaine sucrée par la GlcNAc –Phospho transférase (marqueur du cis) et enfin libération du sucre GlcNac sous l’action de la phospho glucosidase).

– Les saccules cis-médians-trans assurent la maturation des protéines N glycosylées grâce à l’élimination de 5 mannoses et l’addition de nouveaux sucres (Gal, GlcNAc, GalNac, NANA).

– Les saccules médian-trans assurent l’O-glycosylation (Se fait comme suit : Les sucres synthétisés dans le cytosol sont apportés un à un liés à des nucléotides (ex : UDP – galactose), importation du couple nucléotide–sucre dans la lumière du golgi (trans ensuite médian) par une perméase antiport, déphosphorylation du nucléotide et libération du sucre sous l’action de l’enzyme spécifique du Golgi ; la nucléoside diphosphatase enfin le sucre est lié par un O glycosyl -transférase sur l’oxygène porté par un Aa ; Sérine ou Thréonine de la protéine).

– Les saccules Trans assurent la sulfatation des composants de la MEC (le processus de sulfatation se fait comme suit : Construction cytosolique du donneur du sulfate : le PAPS, entrée dans la lumière du Trans par une Translocase –PAPS, transfert du groupement SO4- par une sulfotransférase sur la glycoprotéine. L’accrochage se fera sur les Aa : Serine/Tyrosine/thréonine et les oses de la chaine de glycosylation).

– Les TGN et les vésicules assurent la maturation des produits de sécrétion par clivage protéolytique.

    • Emballage : L’appareil de Golgi gère la distribution des protéines dans la cellule en les emballant dans des vésicules. Les vésicules portent un revêtement spécifique (clathrine, Cop I, Cop II et cavéoline) nécessaire pour le bourgeonnement et il y a aussi la présence de protéines transmembranaires (V.Snares et T.Snares) pour la reconnaissance entre compartiments.

R! Les protéines Cop II revêtent les vésicules de transition alors que les Cop I revêtent les vésicules de retour.

R! Les SNAREs sont des protéines de reconnaissance puis fusion membranaires.

    • Adressage : Le TGN assure l’emballage et l’adressage des protéines aux compartiments post golgiens. La nature et le rôle du contenu des vésicules de sécrétion destinées à l’exportation (exocytose) varient selon le type cellulaire. Les protéines membranaires et solubles sont adressées à la MP par exocytose constitutive et régulée.

4-Interactions fonctionnelles entre les compartiments :

*Voies centrifuges :

    • RE→ CGN par des vésicules de transition à COP II.
    • CGN→ TGN par des vésicules de transport à COP II.

*Voies d’exocytose constitutive :

    • Voies d’adressage à la MP à partir du TGN : renouvellement des composants de la MP et de la MEC grâce à des vésicules de sécrétion lisses et renouvellement des rafts→ cavéoline.
    • Voies d’adressage à la MP à partir de l’endosome tardif : renouvellement des récepteurs à la MP→ cavéoline et clathrine.

*Voies d’exocytose régulée : voie d’adressage à la MP à partir du TGN : libération d’hormones, enzymes digestives…et renouvellement des composants de la MP grâce à la clathrine.

*Voies de digestion intracellulaire : voie d’adressage à partir du TGN : bourgeonnement des vésicules à contenu enzymatique→ endosomes, vacuoles autophagiques et hétérophagiques (phagosomes).

*Voies centripètes :

    • Voie d’adressage à partir de la MP : MP→ endosome→ vésicules lisses, clathrine et cavéoline.
    • Voie de recyclage des récepteurs M6P à partir de l’endosome : endosome tradif→ TGN grâce à la clathrine.
    • Voies de retour des protéines résidentes du REG : TGN→ CGN grâce à des vésicules de transport à COP I. CGN→ REG grâce à des tubules à COP I.