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Compartiments membranaires et trafic intracellulaire.

1/ O RGAN ISA T I O N DU SYSTÈ M E ENDO M E M B R A N A I R E : Dans la cellule eucaryote, le cytosol représente la moitié du volume de la cellule, une autre partie est occupée largement par le noyau. Dans le cytosol vont se dérouler les réactions de métabolisme important. Une part nn négligeable contient de grandes variétés d’organites et de vésicules, de vacuoles intra cytoplasmiques qui sont donc des structures entourées d’au moins une membrane.

La différenciation de ces différents compartiments, permet à la cellule eucaryote de pouvoir faire des réactions chimiques de façon simultanée et qui pourraient ds certaines situations, être incompatibles.

Ces compartiments, même si ils peuvent êtres liée les uns avec les autres par des systhèmes de vésicules ils sont indépendant pour ce qui st en tt cas de leur fonctionnement. Par exemple : un certain nombre de réactions chimiques doivent avoir lieu dans un pH acide hors le pH dans le cytoplasme est neutre donc pour pouvoir permettre ces réaction et bien ces réaction vont se faire dans ce compartiment séparé physiquement par des membranes. .

Pour faire ces réactions, en ce qui concerne cette compartimentation endomembranaires on distingue deux voies qui font intervenir ces différents compartiments : ­

Une voie dite « exportatrice » au cours de laquelle il y aura un certain nombre de synthèse un certain nombre de substance (lipides ou protéines), des phénomènes de sécrétion et ceci par un mécanisme général d’exocytose.

Cette voie fait intervenir essentiellement le réticulum sous ces deux formes et l’appareil de golgi ainsi que ces dérivées (ces vésicules qui constituent l’appareil de golgi ainsi que le réseau transgolgien..).

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Une voie « importatrice » ou on l’appel par fois voie lytique : cette voie permet à la cellule de faire un certain nombre de réaction de digestion à l’intérieur de la cellule, digestion intracellulaire différente que celle que nous avons vu par le système des protéasomes.

Là vont intervenir le réticulum en particulier pour la fabrication d’enzymes, l’appareil de golgi et une structure particulière : les lysosomes qui sont des structures vésiculaires contenant des enzymes permettant la fameuse digestion intracellulaire d’un certain nombre de substances. Alors on retrouve une différence entre la cellule animale et végétale, les lysosomes vont assurer cette fonction dans la cellule animale alors que dans la cellule végétale, cette fonction est assurée par LA vacuole qui est souvent unique chez les végétaux.

Quand on parle de métabolisme cellulaire, il comporte deux modèles : ­ ­

La fabrication Synthèse, Elaboration de macromolécules complète : anabolisme Dégradation de substances qui sont soit, normalement, à dégradé, soit qui ont était ingérer: Catabolisme Le métabolisme c’est les deux voix : ça comprennent à la fois la synthèse : l’anabolisme et la dégradation : le catabolisme.

Tout ceci se fait dans un certain nombre de compartiments.

Dans un premier temps nous allons voir comment sont organiser ses systèmes endomembranaires en commencent par le REl et le REr.

A/ Le réticulum endoplasmique Il est en continuité avec l’enveloppe nucléaire. Il est sous deux formes ayant des aspects fonctionnels différents : Le RE granulaire (REG) qu’on appel par fois rugueux (REr) qui porte par définition sur sa face hyaloplasmique (dc externe) des ribosomes qui pourront servir à la traduction. Et c’est celui là qui est en continuité avec l’enveloppe nucléaire qui peut elle aussi être parsemai de quelques ribosomes (il n’y en a pas beaucoup mais il peut y en avoir quelques uns).

La deuxième forme de RE qui ne possède pas de ribosomes sur ça surface c’est ce qu’on appel le RE lisse (REl) et peut être en continuité avec le REr et qui sera le siège essentiellement de la synthèse des lipides.

Ce RE c’est l’organite le plus importent dans la plus part des cellules eucaryote (là on parle en volume) ça membrane comporte prêt de la moitie des membranes cellulaire et on estime qu’il délimite un espace qui est de l’ordre de 10% du volume totale de la cellule. Ça c’est valable pour le réticulum d’une manière générale à la fois le lisse et le rugueux.

Qu’il soit lisse ou rugueux le RE est morphologiquement très variable, et ça dépend du type cellulaire dans le quel on peut l’observer, et même au sin d’un même type cellulaire l’aspect de ce RE peut varier en fonction de l’activité du métabolite de la cellule.

Donc il est très difficile d’en faire une description globale. On peut néanmoins l’observer sous différentes forme.

1. D’une part on peut trouver du RE sous forme de tubules relativement fin contourné, c’est ce que l’on va observer essentiellement dans les cellules où le RE lisse est très abondent. Donc quand il y aura beaucoup de RE lisse, il cerna plus toto sous forme ce RE de fin tubules contourné c’est dans les cellules pas exemple ou les métabolismes des lipides est particulièrement actif. C’est le cas des cellules qui fabriquent des hormones stéro ï des (dont les précurseurs du cholestérol).

Et c’est aussi dans les cellules musculaires sous cette forme que va être le réticulum endoplasmique 2. L’autre possibilité, sous formes de vésicules globulaires

3. La troisième forme c’est cellule qui est la plus commune qui est sous forme de sac aplaties qui vont formé des nappes parallèles les une avec les autres. Et c’est plus tôt sous cette forme là qu’on va retrouver le RE rugueux dans les cellules qui on une capacité de fabrication des protéines très élevés. Dans les cellules qui fabriques beaucoup de protéines, le RE rugueux sera essentiellement sous cette forme de sac apâlîtes forment des nappes qui sont parallèles les unes au autres.

B/ L’appareil de GOLGI En ce qui concerne l’autre élément de cette compartimentation membranaires ce sont l’appareil de golgi. L’appareil de golgi aussi à une morphologie variable, ça dépende de l’état d’activité des cellules. Il est constitué par l’ensemble d’élément qu’on appel des dictyosomes, chaque dictyosomes est constituer d’un empilement de saccules dont le nombre varie selon les types cellulaires : 4 à 8 saccules pour constituer ses dictyosomes. Ce sont des sacs aplatis dont les 2 extrémités s’élargissent pour former des ampoules.

Et dans les cellules animales les dictyosomes sont souvent associer pour former un véritable réseau tendis que dans les cas des cellules végétales ses dictyosomes sont le plus souvent isolé et réparti un peut partout dans les cellules.

L’appareil de golgi on va le retrouver de façon très abondent dans les cellules sui secrètent un certain nombre de produite en particulier lorsque ses produit sont riche en polysaccarides. Et nous verrons que c’est l’appareil de golgi qui va participer à la maturation d’un certain nombre de (…? 54min43secondes) mais aussi à l’élaboration des polysaccarides c’est le cas par exemple pour les cellules qui dans l’intestin secrètent du mucus qui est très riche en mucine qui est un polysaccaride, ces cellules tussigènes de l’intestin on un appareil de golgi particulièrement développé. Le mucus qui je vous rappel, est fait pour protéger la paroi de l’intestin qui est soumise à des contrains impotentes.

Les dictyosomes constitué de saccules golgien sont constituer de sac empilés qui sont orientés en effet il y a une face de formation, un endroit où va ce faire l’appareil de golgi et une partie où il ce termine.

La face de formation est appelé la face sic et la pace de maturation sera ce que l’on appelé la face transe. Même si on ne peut pas toujours observer toutes ces parties dans toutes les cellules, ça dépend essentiellement de l’activité des cellules. Néanmoins on peut imaginer que dans toutes les cellules, le golgi est organisé à peut prêt de la même manière même si on ne le voit pas toujours forcément. ­

En haut on voie le RE rugueux, qui comporte en rouge ses ribosomes. A partir du REr vont bourgeonner un certain nombre de vésicules. Ces vésicules fusionner les unes avec les autres et vont donner ce qu’on appel le compartiment cis de l’appareil de golgie. Ce compartiment interagi avec le RE grâce à ce système de vésicules qui sont des vésicules de transition RE/compartiment cis.

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Compartiment médian qui comporte qlq saccules qui sont empilées régulièrement les uns sur les autres. Et là je vous le rappel le nombre de saccules varie e fonction du type cellulaire.

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Le compartiment médian est prolongé par le compartiment trans, qui est le plus souvent vas ce terminer sous forme de vésicules.

C’est à partir de ce compartiment trans qu’on va avoir une région qu’on appel le réseau trans golgien ou la région trans golgi. A partir de cette région les saccules du compartiment trans vont se mettre sous forme de vésicules entouré de clathrine ou autre types de protéines de couvertures et permettre le départ de l’appareil de golgi vers les différent autres structures membranaires de ses vésicules qui sont recouvertes. Et ce sont des vésicules recouvertes soit de clathrine ou autres types de cotomères qui seront en suite déshabillé.

C/ Les lysosomes Sur le plan morphologique ce sont des structures très hétérogènes. Ce sont des organites dont la structure peur allez de 0.05µm à 0.5µ voire même un peut plus pour des cellules qui ont une activité lysosomales intense.

Ils ont été mis en évidence par Christian de Duve en 1955 qui a eu un prix Nobel en 1974 pour cette mise en évidence. Ces lysosomes contiennent des enzymes digestives capables de dégrader la plus part des macromolécules biologiques. Donc à l’intérieur d’un lysosome il existe un arsenal enzymatique tel que presque tout ce qui sera à l’intérieur sera dégradé . Les lysosomes sont des vésicules qui contiennent ses enzymes mais c’est évidement à l’intérieur des ses structures que vont ce faire la dégradation elle-même. C’est dc véritable estomac cellulaire.

Et compte tenue de ce qui contiennent ces lysosomes, si ce compartiment venez à s’ouvrir, la libération de sont contenue pourrai tuer la cellule t simplement à cause de très fort tôt d’enzymes présents dans ces lysosomes. Et donc ce sont les organites dans lequel va se faire la digestion et le contenu de ces lysosomes pourrait être à l’origine de la dégradation complète d’une cellule par son contenu enzymatique.

On observe des lysosomes essentiellement dans des cellules animales. Il existe un équivalent (qui remplace les lysosomes) dans la cellule végétale qui est représenté par le compartiment vacuolaire qui, suivant le type de cellules végétales, est soit sous forme de petites vacuoles réparties dans le cytoplasme ou soit, dans les cellules végétales bien différenciés et à ce moment on a à faire à une vacuole unique.

Sachant que dans le cas des cellules végétale le système est un peut particulier dans la mesure où ses vacuoles, qd elle est unique elle sert nn seulement de lieu de digestion (de système de dégradation) mais c’est elle aussi qui contient les réserves. Dc c’est à la fois un estomac et une zone de mis en réserve de produit pour les cellules.

Ces lysosomes sont des sacs plus ou moins sphériques contenant des enzymes qu’ont appels des hydrolases à pH acide (càd des enzymes qui ont un optimum de fonctionnement à un pH qui est de l’ordre de 4-5 unités de pH). Je vous rappel que le pH qui règne à l’intérieur d’une cellule est un pH qui est quasiment neutre dan le cytoplasme. A l’intérieur du lysosome par contre, le pH est acide pour permettre le fonctionnement de ses fameuses enzymes de types hydrolases. Incompatible avec plein d’autres actions du métabolisme. Il y a de très nombreux enzymes à l’intérieur des ses lysosomes. On conna ît au moins 50 enzymes différentes à l’intérieur de ce lysosome qui sont hermétiquement enfermés dans une membrane du lysosome (l’intégrité de cette membrane est nécessaire car si il y a une fracture de cette membrane le contenue du lysosome pourrai dégrader quasiment tout les constituent de la cellule elle même) et ayant plusieurs caractéristiques :

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Maintenir le système clos

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Puisque le milieu est acide, cela veut dire que des protons rentrent à l’intérieur pour maintenir le pH faible, donc elle possède, à la surface des lysosomes, des pompes à protons (H+ ATPase) pour maintenir un pH qui permet à ses enzymes de fonctionner correctement.

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Puis c’est des lieux de dégradation. Et qui dit dégradation qui fabrication de molécules simples (Acide aminés, sucres simples, lipides simples…). Il faut don que la membrane laisse ressortir ces éléments simples pour permettre d’être réutilisé par la cellule elle même.

Ceci implique que le produit de digestion de ses lysosomes doivent ressortir et nécessite la présence de perméase ou de porines dans cette membrane.

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A l’intérieur des ses lysosomes règne un pH acide et contient de nombreuses enzymes pouvant dégrader la membrane du lysosome, dc pour éviter que la membrane elle-même ne ce soit digéré par sont contenue, elle est protégée recouverte à l’intérieur par un revêtement de type glycoprotéique (qui forme un véritable bouclier de protection) constitué de LAMP qui constitue un parapluie de protection. Les LAMP sont des glycoprotéines qui sont associé à la membrane du lysosome. Il en existe plusieurs types LAMP 1, 2… qui sont des glycoprotéines spécifiques qui ont un très grand domaine luminale qui ont donc une partie transmembranaire et une toute petite queux du côté du cytoplasme. Un grand domaine à l’intérieur donc de la lumière du lysosome avec beaucoup de sucres accroché à ce domaine luminale pour permettre essentiellement une protection importent de la membrane de ce lysosome.

Ces lysosomes sont de tailles différentes, plusieurs aspects différents de lysosomes selon les types cellulaires 3 gd catégorie de lysosomes qu’on retrouve dabs une cellule.

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les phagolysosomes structure qui sont issus de la fusion de phagosome qui sont des vésicules d'endocytose spécifique que sont les phagosomes et de vésicule chargés d’hydrolases acide venant de l’appareil de golgi et devenir un phagolysosome qui va contenir microorganisme ou particule dont l'organisme doit se débarrasser. C’est le cas surtout des les cellules de type macrophages dont la fonction essentielle est la phagocytose. On trouve cela dans les macrophages et essentiellement les globules blanc

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Les lysosomes dits classiques reçoivent du système endosomale des éléments extracellulaires qui on été internalisé par pinocytose de façon a dégrader leur contenus provient de la fusion de vésicules chargés d’hydrolases acides avec des vésicules du système endosomale donc issues du phénomène d’endocytose (valables pour tout les autres phénomènes d’endocytose)

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Les autophagolysosomes qui sont aussi des vacuoles autophagique :Ce sont des vésicules issues de l’intérieur même d’une cellule qui doit se débarrasser d’un certain nombre d’organite comme par exemple des mitochondries (voir schéma page 6) que la cellule doit dégrader mitochondrie va être entouré d'une membrane ensuite elle va se trouvé dans un autophagosome va fusionner avec vésicule d'hydrolase acide et va donner un autophagolysosome . Il ya a des pathologies associées a ce phénomène d'autophagie avec des cellules qui on un mécanisme particulièrement actif mais qui vont mener a certaine pathologie

Donc c lysosomes quelque soi leur origine il reçoive tous des vésicule chargé d'hydrolase acide c fameuse enzyme hydrolytique elles viennent du réticulum et tt d’abord de l'appareil

de golgi puisque ce sont des enzymes qui st fabriqué par des cellules elle même et qui vont suivre la voie classique transcription ARNm, fabrication dans réticulum maturation par l'appareil de golgi et c a partir de là que va se former des vésicules qui ensuite vont aller dans la cellule fusionner avec les systèmes endosomale

Ils sont assez difficiles de les isoler (comme les autres organites) et en particulier de les différencier car ce sont des vacuoles et il est assez difficile de les différencier de façon biochimique On peut utiliser des marqueurs pour différencier ces lysosomes et en particulier des marqueurs enzymatique qui vont faciliter leur reconnaissance

Le fractionnement cellulaire On peut étudier la composition et la fonction des différents compartiments par le fractionnement sub cellulaire. Il consiste à isoler par centrifugation les unes après les autres les éléments d'une série on utilise pour cela la centrifugation différentielle elle permet comme son nom l'indique de sépare les différents organites. Il suffit de déposer un broya cellulaire sur un tube contenant un gradient de concentration (sa peut être gradient de saccharose) la concentration dans ce tube n'est pas la même par tt on va créer artificiellement un gradient de concentration On dépose l’échantillon en haut du tube que l’on centrifuge de l’ordre de 100 000 tours par minutes. La centrifugation donne une force qui va entra îner les différents composants vers le fond du tube cette force entraine d'autant plus vite que leur taille leur densité et ceci d'autant plus vite (sa dépend du gradient qu'on utilise) que la molécule est volumineuse ou kel a une densité importante on obtient plusieurs fraction chaque fraction appartenant a différentes partie de la cellule (noyau ...). On peut faire cette manipulation de façon plus fine de façon à obtenir par exemple les différents éléments d'une membrane.

Il consiste par centrifugation à isoler les différents organites par centrifugation différentielle. Il suffit de déposer sur un tube contenant un gradient de concentration (qui est normalement un gradient de saccharose). On dépose l’échantillon en haut du tube que l’on centrifuge de l’ordre de 100 000 tours par minutes. La centrifugation donne une force qui va entra îner les différents composants le long du tube suivant leur poids c'est-à-dire que plus ils sont gros lourds et denses et plus ils vont vers le fond du tube. On peut faire sur des fractions de RE ou de manière générale des fractions membranaires, on obtient trois fractions au total : ­

la fraction la plus légère ou fraction vésiculaire légère : contient essentiellement du REl et des membranes plasmiques : c’est la fraction de type « microsomes lisses ».

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la fraction moyenne : contient la membrane de l’appareil de golgi. Car dans la membrane de golgi contient des complexes protéique plus importants.

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la fraction lourde : contient le REr ou REg car elle contient un certain nombre de ribosomes : elle correspond à la fraction microsome rugueux.

D/ Les endosomes Le système endosomale est constitué de vésicules qui sont issus des phénomènes d’endocytose et sont retrouvés en périphérie des cellules et ils existent deux types d’endosomes les précoces et les tardifs.

Les endosomes précoces : Ces des vésicules d’endocytose qui sont internalisés à partir de la membrane plasmique et ceci par la formation de puits recouvert de clathrine ou par des phénomènes d’endocytose issus de vésicules non recouvertes (ou recouvert par d’autres systèmes comme le système de type calvéoline.)

Ces vésicules sont des résultantes des endosomes précoces qui vont servir de compartiment de tri car en effet à partir de ces endosomes on va pouvoir voir s’il y a possibilité de recyclage d’un certain nombre de substance (comme par exemple les récepteurs permettent le début de l’endocytose). Ces vésicules précoces se trouvent sous la membrane, en périphérie des cellules là où ils viennent de ce formé. Tandis que les tardifs sont ancrés profondément à l’intérieur de la cellule et vont fusionner avec des vésicules chargées d’hydrolases acides et se transformeront en système de type lysosomale. Les molécules endocyté peuvent être :

 Soit recyclé en retournent directement à l’extérieur en repassent par des systèmes vésiculaires. Toutes ces vésicules d’endocytose, ces endosomes vont constituer ce qu’on appel le système endosomale. Et à partir de ce mythème endosomale des vésicules vont pourvoir ce reformer et éventuellement retourner à la membrane plasmique pour permettre le recyclage d’une partie du contenue dont la cellule par exemple n’aurai pas besoin.  Et l’autre partie va suivre sont chemin vers la voie de la dégradation, càd il v y avoir engagement de ces vésicules vers la vois lysosomale pour permettre ainsi la dégradation du contenue de ses endosomes précoce.

Endosomes tardifs :

Ces endosomes précoce vont subir une maturation et vont ce transformer en ce que l’on appel un endosome tardif.

Lorsque les substances endocytées doivent être dégradés par voie lysosomale, il y aura un tri au niveau des endosomes précoces puis les substances qui doivent être dégradés vont passer dans les tardifs par l’intermédiaires des corps multi- vésiculaires qui vont servir de navette entre les précoces et tardifs. Ces corps vésiculaires vont aussi servir à faire la navette avec la membrane plasmique. Ce qui est endocyté provient du milieu extérieur et proviennent d’un milieu à pH neutre (7).

Toujours est-il que l’endosome tardif va en suite, lors ce qu’il sera mature, fusionner avec une vésicule qui sera chargé d’hydrolase acide qui elle provient de l’appareil de golgi et ceci permettra la dégradation du contenue.

Au cours de la maturation des endosomes, il y aura une acidification progressive des endosomes grâce à l’existence de pompe à proton. Cette acidification se poursuit dans les précoces puis dans les tardifs. C'est le phénomène de maturation. Le pH dans les précoces est de l’ordre de 6 et celui des tardif est de l’ordre de 5.

Cette baisse de pH est du a l’importation de proton par les pompes à pH. Cette faculté d’acidification est importante pour deux raisons : 1. Comme ces vésicules de types endosomes vont en suite fusionné avec des vésicules qui contiennent des enzymes qui elles fonctionnent à pH acide.

Pour permet le fonctionnement des enzymes, les hydrolases acides, il faut que ce pH soit acide. Il faut que nécessairement à un moment donné il y ai eu acidification du milieu par entrée de proton dans ce type de structures.

2. Cette acidification va aussi permettre le détachement des molécules endocités de leur récepteur. Lors qu’il s’agit de système d’endocytose recouvert de clathrine avec système de récepteur, il formation d’un endosome qui est au départ un endosome précoce. Le pH descend de 7 à 6 (voir 6,2) dans les endosomes précoces va permettre de libérer le ligan de sont récepteur, Ce qui va permettre dans un second temps de rassembler tt les récepteurs dans une région de l’endosome précoce pour permettre le retour à la membrane plasmique sous forme de vésicule de transport pour permettre le recyclage de ses récepteurs qui vont pouvoir aller fixer d’autre molécules de ligans.

2 / A CTI V I T É PHYS IO LOG I Q U E DE CES COMPAR T I M E N T S A/ La biosynthèse des lipides Cette biosynthèse à lieu intensément dans le RE et en effet le RE possède tout l’équipement enzymatique nécessaire à la réaction métabolique et anabolique pour la fabrication de ces lipides. Il existe trois principaux types de lipides rentrant dans la constitution de la membrane : les phospholipides (les plus nombreux), les sphingolipides et le cholestérol.

A/ La biosynthèse des phospholipides

Celle-ci est très importante car elle permet d’assurer le renouvellement des membranes perdues par endocytose ou phagocytose.

Ce ci se fait par des réactions successive. Cette biosynthèse se fait par élongation d’acide gras simple en utilisant des précurseurs dans le cytosol qui sont hydrosolubles et sont des dérivés de l’acétyl coenzyme A., ces Aco on étés préalablement synthétisé par les mitochondries, elles vont sortir aller dans le cytosol et vont être utiliser pour permettre la bisoynthese de phospholipides.

Ce sont ces précurseurs (acétyl-CoA présent dans le cytosol) qui permettent la biosynthèse des phospholipides. Les enzymes nécessaires sont localisés à la surface cytosolique du RE.

La première étape est l’association de ces dérivés d’acides gras qui s’associent à du glycérol-3-phosphate pour permettre la formation d’acide phosphatidique. Qui va ensuite subir un certains nbre de modification en particuliers par perte du groupement phosphate c'est çà dire, une première transformation pour aboutir a un diacylglycérol qui lui-même va être modifié par des réactions et en fonction du phosolipide obtenue. L’exemple que je vous ai mis là est celui de l’acétyle choline, de la CDP-choline va être synthétisé grâce à une enzyme qui est présente sur la membrane du RE qui est une choline phospho-transférase, elle va transférer ce groupement de type choline sur le diacylglycérol pour permettre la formation de ce phospholipide qui est la phosphatidylcholine.

A chaque phospholipide l'enzyme va transférer le groupement spécifique, chaque enzyme va être différente en fonction du phospholipide considéré. Sur la membrane du RE serons présent toutes les enzymes qui sont nécessaires, toutes ses transférases, elles sont présentes pour permettre la formation de ce phospholipide.

Ces phospholipides au moment de leur synthèse seront incorporées à la membrane et vont être transférés pour certains d’entre eux d’un feuillet à l’autre grâce à des protéines de type flipases qui vont permettre de basculer ces phospholipides. Ces phospholipides sont insérés a la membrane durant leurs synthèses, grâce a l'existence de chaine charbonnés qui vont permettre l'insertion dans la membrane du RE , ceci va se faire sur un des deux feuilles : le feuillet cytoplasmique de la membrane et ensuite , il va y'avoir un phénomènes de basculement grâce a des protéine de type chaperonnes, basculement du feuillet cytoplasmique vers le feuillet luminal , ceci pour permettre d'apporter à la membrane de nouvelles molécules nouvellement synthétisé. Pour équilibrer la quantité de phospholipide dans les deux feuillets.

Ces phospholipide ont peut leurs accroches des sucre, c’est le cas par exemple avec le galactose ou des acides sialiques ces modification se feront ultérieurement par un autres compartiment membranaire et en particulier, l'appareil de Golgi.

B/ Biosynthèse des triglycérides ou triacylglycérol

Ils sont constitués de trois acides gras liés par un glycérol.

Cette biosynthèse est effectuée par le RE l à partir de précurseur qui sont les mono glycérides provenant de l’alimentation et des acides gras,

Cette biosynthèse a lieu dans de nombreuses cellules : hépatocytes, adipocytes, cellule situé sous la peau, qui ont pour fonction de synthétisé et de stockage de lipides que ce soit dans les hépatocytes ou dans ces cellules de types adipocytes le REl est très abondant pour fabriqué des triglycérides.

Il y'a d'autres types de cellules comme les cellules entérocytaire, les cellules intestinales, qui sont aussi capable de fabriquer des triglycérides.

Cela commence avec la synthèse d'acide phosphatidique. Cette biosynthèse par un phénomène de déphosphorylation et d’estérification qui permet d’aboutir à la formation de triglycéride. L’acide phosphatidique va être déphosphorylé (perdre un phosphate) pour donner un diglycéride qui va ensuite être estérifié par la fonction alcool pour donner un triglycéride.

C/ Synthèse du cholestérol

Dans les cellules animales, elle se fait principalement dans les hépatocytes (cellules majoritaires dans le foie) où le RE l est très développé. Toutes les cellules sont susceptibles de faire du Cholestérol

L’origine du cholestérol est présent et provient soit de l’alimentation , soit il est fabriqué par l’organite lui-même c'est la voie endogène : ­

Le cholestérol alimentaire est transmis par le sang par des complexes multimoléculaires associant ces molécules de cholestérols avec des protéines particulières qui sont des lipo protéines qui vont associés ces molécules de cholestérol avec des triglycérides, des phospholipides et donc ces fameuses protéines permettant le transport dans le sang et aboutissent à différentes classes, 5 classes aboutissant à différents complexes multimoléculaires, dont les poids moléculaire varie qui sont les VLDL (very low density lipoprotéine),VHDL, LDL, HDL, et les IDS, Ces sont des protéines assez volumineuses qui servent à transporter le cholestérol dans le sang et le conduire dans les différents cellules qui vont avoir besoin de l’utiliser.

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Voie endogène. L’autre part du cholestérol est synthétisé par les cellules qui viennent du foie majoritairement. Ceci est du à une réaction de synthèse commençant dans le cytoplasme à partir du hydroxy- méthyl- glutaryl coenzyme A (HMG CoA). Qui va en suite être transformée en mevalonate puis par des

réactions successives biochimiques le mevalonate sera transformé en farnésyldiphosphate et enfin en cholestérol . A chaque foi il y a des enzymes présentes, il y a toute une série de transformation chimique aboutissant à la formation de ce cholestérol.

Il passe par une fabrication d’intermédiaires qui sont fabriqués pour d’autres mécanismes comme par exemple le farnésyl-diphosphate qui est soit transformé en cholestérol, soit en dolichol par phénomène de glycosylation (donc accrochage de sucres sur la protéine).

Le RE est engagé dans cette synthèse et modification, ils interviennent dans la formation d’hormones stéro ï des : testostérone dans les testicules, progestérone dans les ovaires, cortisone dans glande surrénales qui sont crées au moins partiellement à partir de cholestérol dans le REL.

B/ La biosynthèse, Transfert et adressage des protéines Ils existent deux types de protéines : Les protéines sont synthétisés sur les polysomes libres et vont donc constitués les protéines cytosoliques et certaines protéines sont destinés à certains compartiments comme dans le noyau ou pour les protéines des membranes mitochondriale, ou d’autres organismes de types péroxysomes… Ce sont des protéines qui sont synthétisés entièrement dans le cytoplasme sur des polysome libres : càd un ARNm sur le quel sont fixée des ribosomes.

D’autre part, il existe des protéines synthétisées sur les polysomes qui sont liés au RE et qui constitueront soit les protéines destinées à être sécrétées, exporter hors de la cellule par un système de vésicule.

Ou bien c’est le cas aussi des protéines membranaires pour la membrane plasmique ou celles d'autres compartiments. Ces protéines sont synthétisées sur des polysomes liés à la membrane du Re et Entre dans cette catégorie aussi un certain nombre d'autres protéines qui sont elles aussi destinées a certains compartiments, en particulier les protéines destinées à aller vers des lysosomes.

Nous verrons comment ces protéines sont envoyées dans certains compartiments….

Un certain nombre de questions vont ce poser sur la manière dont vont ce faire le trie des ces protéines. Soit vers les polysomes et resté sur les polysomes libres. Ou au contraire aller vers les polysomes lier.

Les protéines commencent à être synthétisé quelque soit leur devenir, dans le cytoplasme. Soient synthétisées à partir des polysomes libres ou liés commencent de la même manière, c'est-à-dire par la phase de traduction (initiation, élongation et terminaison).

Ou les protéines sont synthétisées ?

Nous l'avons vu elle commence quelque soit le devenir de ces protéines, dans le cytoplasme. Ça commence toujours dans le cytoplasme . Et c'est éventuellement après que les protéines destinées à aller dans les membranes par exemple et bien vont être reconnues par tout un système de machinerie leur permettant de rejoindre la membrane.

Ce phénomène de synthèse des protéines nous l'avons vu, c'est la traduction, nous avons parlé en détail ultérieurement. Elle est constituée de 3 étapes: l'initiation, l'élongation et la terminaison.

Il existe une expérience relativement simple qui a permis de montrer ou est localisé les protéines qui sont destiner à être secrétées pdt ou après leur synthèse :

L'expérience consiste a prendre des cellules. A les faire poussées en présence d'un radio isotope, en l’occurrence la leucine tritié. La leucine est un acide aminé qui va entrer dans la constitution des protéines et donc ce que l'on va pouvoir suivre ce sont les protéines qui serons radioactives puis qu'elles auront, si elles ont été formées au moment où l'on a mis la leucine tritié, ces protéines serons devenu radio actives et donc on va pouvoir les suivre.

Après cette culture cellulaire et l'ajout de leucine on rince évidement pour éliminé toute la leucine tritié qui n'aura pas était incorporé. On récupère les cellules et a partir des cellules en culture on va faire des expériences de fractionnement subcellulaire, Je vous le rappel, qui permet de faire des séparations des membranes.

On peut en particulier récupéré, après un certain nombre de centrifugation, ce que l'on appelle la fraction des microsomes rugueux. Je vous rappel qu'en fonction du gradient celles ci vont être plus lourdes et donc on va pouvoir les séparer des fractions de microsomes lisse par exemple.

Cette fraction de microsome rugueux peu très bien a l'aide d'appareillage particulier, mesuré d'éventuelle radioactivité dans cette fraction. On va s'apercevoir qu’effectivement si il y a eu synthèse de protéines, on va retrouver dans cette fraction de microsome rugueux de la

radioactivité. Ce qui signifie que les polypeptides ont étaient formés pdt la période ou l'on a mis a leucine trité, c'est ce que l'on appelle le PULS et que cette radioactivité et donc ces polypeptides sont associés a ces microsomes.

Après sur ces microsomes on va faire 2 types d'expériences: ­

Dans un cas on va ajouter de la protéinase dont la fonction est de dégradés les protéines. On s'aperçoit que si l'on traite ces fractions de microsomes rugueux avec des enzymes de type protéinase et bien on obtient des polypeptides qui au final les protéines serons intacte. Il n y a pas de modification.

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Si dans un 2éme lot de microsome rugueux on traite préalablement a la protéinase avec un détergent et bien si l'on précède d'abord a l'utilisation d'un détergent et après par une action ou l'on ajoute de la protéinase et bien on observe que les polypeptides sont dégradés.

L'explication est la suivante:

Dans le cas où l'on a mis juste de la protéinase. La protéinase n'a pas agit sur les polypeptides tout simplement parce que ceci sont protégés de quelque chose. Ils sont protégés par la membrane des ces microsomes. Ça signifie effectivement que la plus grande partie des polypeptides sont à l'intérieur de ces vésicules.

A l'inverse si on fait agir un détergent. Vous le savez que le détergent va avoir comme fonction de faire des trous dans les membranes. A ce moment la on va pouvoir mettre en contacte l'intérieur de ces microsomes avec la protéinase. L'orque l'on va ajouter la protéinase cel ci va dégrader ces polypeptides qui ne serons plus protéger par l'enveloppe du microsome. On va partir de ce moment obtenir des polypeptides qui aurons été au moins partiellement dégradés par l'enzyme en question. Ça montre que dans ce système que la synthèse de la protéine elle ce fait a l'intérieur de ces microsomes qui représente je vous rappel la face luminal du RE. Donc la synthèse ce fait dans la lumière du RE.

Vous le savez la synthèse de la protéine commençant dans le cytoplasme sur d'abord les polysome qui sont des polysomes libres.

Comment peu t on imaginé que ça commence dans le cytoplasme et que dans un cas particulier de certaines protéine et en particulier les protéines transmembranaire on est a faire a ensuite a une traduction qui ce poursuit a l'intérieur du réticulum ?

Ceci était du a l'existence sur les protéines de séquences particulière que l'on appelle les séquences signal qui sont, lorsque le polypeptide est en cours de fabrication il v y avoir dans la séquence de la protéine, des codons qui vont qui vont être évidement dur ARN messager et qui vont coder pour une séquence tout a fait particulière et qui va justement être une information pour la cellule.

La machinerie reconnait cette séquence spécifique et permet a la protéine être ensuite être synthétisé dans la lumière du réticulum et non pas a l'extérieur. De manière a qu'il ait incorporation de la protéine a l'intérieur de la lumière, dans la cavité du réticulum.

Au départ les ribosomes sont libres dans le cytosol. Elle ce fixe au moment de la traduction sur ARN messager. Ils vont avec un système de scannage de l'ARN messager et puis au bout d'un certain tps lorsque le ribosome va rencontrer le codon d'initiation qui est un codon AUG qui code pour une méthionine, je vous l’ai dit pas n'importe la quelle, ça dépend de l'environnement. Mais celui qui est le premier de la protéine et bien a ce moment là il va y avoir une synthèse qui va commencer la traduction.

Il y a l'extrémité N terminale qui va d'abord être fabriquée sur une distance qui est variable mais dés que l'on aura environs une 15 à 30 acides aminés et bien il va y avoir dans cette séquence une information c'est ce que l'on appelle la séquence signale qui est composé en général d'AA a radicaux hydrophobe et qui vont pouvoir être reconnu pas un système qui fait intervenir ce que l'on appelle une particule de reconnaissance de la séquence signale qui est la SRP .

Au début de la synthèse il va y avoir cette séquence signal qui va être reconnu par cette particule qui est une SRP , je vous rappel que cette particule est une ribonucléoprotéine , çad une particule qui est dans le cytoplasme. Il est constitué de 6 polypeptides différents associé à un ARN l'environs 300 nucléotides.

C'est cette ensemble de polypeptides et d'ARN qi constitue la ribonucléoprotéine qui est cette fameux SRP. Cette SRP est dans le cytoplasme. Elle est capable de reconnaitre cette séquence signal et de conduire, d'apporter cette séquence signal avec le ribosome et l'ARN message qui va avec, de le conduire vers la membrane du réticulum.

Vous voyez que cette molécule SRP elle reconnait cette signal et elle est capable en ce fixant à l'ensemble de venir ce fixer sur le RE rugueux. C'est donc une molécule qui fait la navette dans le cytosol entre le réticulum et ces fameux polysomes de manière à conduire certains polysomes qui sont entrain de fabriquer des polypeptides qui contiennent cette séquence signalent.

Cette SRP est capable de s'attacher non seulement a cette séquence signale mais elle ce fixe aussi sur le site A du ribosome. Ainsi en ce fixant sur le site A, c'est sur le site A sur le quel les ARN de transfert associé leur AA viennent ce fixer pour permettre l'élongation, et bien comme cette SRP va ce fixer sur le site A, les ARN de transfert ne vont plus pouvoir ce fixer sur le site A et la traduction va s'arrêter de façon temporaire et ceci jusqu'a que l'ensemble soit associé au réticulum a ce moment là la SRP va partir, libéré et la traduction va pouvoir reprendre.

Ceci est très important. Ça va permette de faire faire une pose au ribosome et si il y a pas cette pose a ce moment là de la traduction et bien le risque serais que la traduction continuant il y est des repliements qui ce fait dans le polypeptide et après ça pourrait empêcher l'entré plus tardive de la protéine.

Si il y a des arrêts c'est sur tout pour permettre d'avoir encore un polypeptide qui est encore longitudinal, qui n'a pas subit de repliement et va ainsi pouvoir pénétré a l'intérieur de la lumière du réticulum.

Cette SRP je vous l'ai dit ce fixe sur le site A du ribosome, sur la séquence signale qu'elle a reconnu. Elle va ensuite cette SRP apporter le système vers la membrane du réticulum. La membrane du réticulum qui contient un récepteur pour cette fameuse SRP. En effet sur la membrane du réticulum ici en orange. Vous avez ici cette masse rouge qui est un récepteur spécifique de la SRP. Donc sur la face cytosoliques du RE granulaire. Va permettre d'arrimé le système a la membrane du réticulum. C'est ça qui va permettre que le ribosome, le polysome en entier vienne s'accrocher, s'associer à la membrane du réticulum.

Cette fixation du SRP + ribosome sur son récepteur ceci va entrainer la mise en place d'un tunnel qui va s'ouvrir et permettre l'entré de la protéine qui a était partiellement fabriquer. Il va y avoir formation d'une structure qui est ce que l'on appelle un translocon qui va être un port aqueux a travers le quel le polypeptide qui a commencer à être fabriqué va pouvoir pénétré a l'intérieur de la lumière du réticulum.

Ensuite une fois que ceci est fixé, la SRP va quitter le système puisque cette SRP ne servait qu'a une chose c'est de reconnaitre la séquence signale stopper momentanément la traduction et conduire le polysome vers le réticulum.

Une fois que ceci est fait la SRP va quitter l'ensemble.

Maintenant le ribosome est bien encré a la membrane du réticulum et le port que a était ouvert permet l'entré du polypeptide.

La SRP ayant quitté le site A. De nouveaux ARN de transfert associer à des AA vont pouvoir venir ce fixé et la traduction va pouvoir reprendre.

Ce canal ce forme dans la membrane du réticulum. C'est un canal qui s'aménage qui se forme dans la membrane du réticulum de manière a permettre l'entrée du polypeptide.

La séparation de la SRP consomme de l’énergie sous forme de GTP faisant intervenir la protéine G et a ce moment la reprise de la traduction (et le phénomène de translocation qui dépend de l’hydrolyse d’ATP).

Le polypeptide commence à entrer dans la lumière du réticulum et dans la membrane du réticulum il y a une protéine qui s'appelle une clipase ou une signale peptidase qui va séparer la séquence signale du reste de la protéine et ça c’est vrai à la fin de l'élongation quand il y a lecture du codon stoppe il y a une protéine qui accroché à la face du coté luminal du RE, cette protéine qui est appelé une clipase ou une signale peptidase qui intervient et va séparait la séquence signale (ou peptide signale du reste de la protéine. Vrai essentiellement pr les protéines destinés à êtres secrétés et qui ne sont pas des protéines transmembranaires. Ceci va permettre ainsi, une foi la protéine terminé de libérer la protéine dans la lumière du RE. Ensuite par des modifications et des transite successives sans des vésicules la protéine va vers son lieu de destination qui est en générale l'extérieur de la cellule.

Vous voyez que dans ce cas précis, la séquence signale est un signale transitoire, elle sert a un moment donné d’information dire a la cellule que cette protéine doit aller au réticulum puisque qu'elle est destiné a finir sa synthèse dans la lumière du réticulum .

Pour les protéines destinées à rester dans la membrane , il existe des séquences particulières qui vont informer que la protéine doit rester dans la membrane. Il y a des protéines a passage unique ou multiple c'est au moment de leur formation que vont se faire ces insertion dans la membrane .

Pour les protéines transmembranaires, elles peuvent avoir des traversées uniques ou multiples dans la membrane. Ceci est du à l’existence dans la protéine de séquences topogeniques (ceci est codé évidemment génétiquement) : Région en générale sous forme d'hélice alpha ce sont des séquences hydrophobes mesurant 20 à 30 acides aminés.

Ces protéines permettent l’ancrage dans la membrane du réticulum.

Il existe deux types de séquences topogenique : La séquence de départ de transfert (indique une la protéine doit commencer à être transféré à l'intérieur du réticulum) Et la séquence d’arrêt de transfert (info disant a partir de cette région il ne faut plus faire enter la protéine à l'intérieur).

Et c’est en fonction du nombre de séquences topogéniques et de leur place dans la protéine , il y aura des intégrations de protéines de façon différente dans la membrane aboutissant à des protéines soit à traversée unique ou soit à traversée multiple et avec différentes orientations.

Protéine reléguée dans la lumière.

Pour une protéine relégué dans la lumière, on aura une séquence signale va être clivé par la clipase et comme il n'y a qu'une seule séquence dans ce type de protéine et bien l'ensemble de la protéine va d'abord rester ancré dans le tunnel grâce a cette séquence signal et puis lorsque la protéine va être terminé d'être fabriqué la séquence signale va être clivé par la clipase, la protéine n'étant plus lié a quoi ke ce soit la protéine va être libéré dans la lumière (secrété et partent dans des vésicules)

Protéines à un seul passage, N-terminale du coté luminal

Pour une protéine à traversée unique avec son coté C-Terminale dans le cytoplasme, on a la séquence de signale départ qui a indiqué que la protéine devait être fabriqué dans le réticulum, apparait au bout d'un certain temps une séquence signale d'arrêt de transfère a partir du moment où il y a cette séquence la protéine va être retenu dans le tunnel, être associé aux protéines qui forment ce tunnel la fin de la protéine va être synthétise a l'extérieur.

Et dans ce cas la une fois qu'il y aura eu la fin de l'élongation de la protéine on aura la clipase associé à la membrane du RE qui va couper et détaché cette séquence signale et on se retrouve avec une molécule comme celle ci l’extrémité C-term du côté Cytoplasmique et extrémité N-term qui est dans la lumière du RE.

Protéines à un seul passage, N-terminale du coté cytoplasmique

Pour une protéine à traversée unique avec son coté N-Terminale dans le cytoplasme, Dû au fait que la séquence de départ au lieu d'être dans les tt premiers aa est un peu plus loin dans la protéine une partie de la protéine. Une partie de la protéine va ressortir, elle va rester fixé ici par cette séquence signale sur la paroi du tunnel en question et comme il n'y a pas de séquence d'arrêt de transfère, tt le reste de la protéine va être synthétisé dans la lumière. Il n'y aura pas de clivage de cette séquence qui est une séquence particulière (hydrophobe) qui va permettre de maintenir cette protéine.

Protéine membranaire à deux passages transmembranaires avec extrémité Nter dans le cytoplasme :

En fct° de comment st localisé et comment st insérée ces région on peut avoir des protéines à 2 passage transmembranaire avec les 2 extrémités du même cotés il est facile de comprendre que en fct de l'endroit où st placés ces séquence et leurs nombres qu'on est des insertions des protéines différentes.

Terminale se retrouvent à l’extérieur, il faut qu’il y est une séquence de départ beaucoup plus loin pour que le coté N-Terminale soit à l’extérieur suivi un peu plus tard d’une séquence d’arrêt pour que la partie entre les deux séquences se retrouvent à l’intérieur et que le coté C-Terminale se trouvant après la séquence d’arrêt ne soit pas transféré et donc soit à l’extérieur de la cellule.

Protéine à passage multiple multitude de c séquence topogenique (signale de départ signal d'arrêt etc...) et ceci va faire que certaine partie du polypeptide vont être synthétisé soit à l'intérieur soit a l'extérieur et c comme sa ke l'on peut obtenir des protéines qui st insérées de façon différente dans la membrane et ceci montre que c lors de leurs synthèse dans le RE que va ce faire et leurs orientation et leurs insertion dans la membrane ce qui explique kil n'est pas pu être observé passage d'une protéine d'un feuillet à l'autre car l'insertion se fait uniquement durant la synthèse une fois que ceci est fait les régions hydrophobes st inséré entre les queues des phospholipide de la bicouche et il n'y a pas de possibilité de se retourner pour ces protéines.

Donc c’est pour ça qu’on obtient les différents types de protéines inséré de façon différente dans les membranes, que ce soit dans le RE, dans le golgi ou dans d’autres types de membranes.

Une fois que c protéines vont être insérées elle st pr la plus part c'est vrai aussi pr les protéines secrétées transportées on c ke protéines st fabriquées le cytoplasme puis éventuellement pr certaine d'entre elle dans le RE voir la lumière du RE pr les protéines destinées à être secrétées.

Comment sont triées ces protéines et transférées dans les différents compartiments ?

Le transfert des protéines dans les cellules : Deux techniques, une biochimique et une morphologique : Techniques biochimique Le principe de base est le même. On prend des cellules qui secrètent de très nombreuses protéines, c’est le cas par exemple des cellules du pancréas qui sont des cellules qui fabriques de très nombreuses enzymes (du fait que c’est un organe qui intervient dans la digestion) et que le pancréas fabrique une quantité incroyable d’enzymes susceptibles de dégrader tout les aliments que allez ingérés. Ceci est dut au fait que le pancréas à une

capacité de synthèse d’enzymes extrêmement varier et capable de dégrader de très nombreux substrats au cour de la digestion.

C’est un bon model de chois puisque c’est des cellules qui fabriquent beaucoup de protéines et qui dit fabrication de beaucoup de protéines dit un appareil de compartiment membranaire càd RE et appareil de golgi particulièrement développé :

On procède de la manière suivante : On fait de la culture organotipique, on prend un cobaye, on prend son pancréas, on en fait des tranches on les met en cultures avec un mieux de survit. On les cultive en présence d’un marqueurs des protéines càd un acide aminée tritiée en l’occurrence de la leucine tritier.

Pendent tout cette période les cellules du pancréas vont fabriquer des protéines elles vont utiliser cette leucine tritier et si la protéine en question contient de la leucine, cette leucine tritiée sera incorporer aux protéines en coure de formation et les protéines deviendrons radioactives. En suite on va pouvoir suivre cette radioactivité dans les différentes fractions que l’on va obtenir.

Une fois qu’on a rincé pour éliminer toute la leucine tritiée qui n’aurait pas était incorporée dans des protéines. On prend les tranches de pancréas et on va faire un broya cellulaire et on va procéder à des fractionnements cellulaires de façon à obtenir 4 fractions :

on s’arrange à obtenir 4 fractions : • •

une fraction de microsome rugueux, une fraction microsome lisse (correspondent au membrane du RE lisse et aussi au membrane de l’appareil de golgi et au dérivée càd un certain nb de petites vésicules, • une faction de grosses vésicules qu’on appelé les grains de secrétions, • et en fin on a ce qu’il y a au tour de ces différent compartiment dans la cellule càd le cytoplasme (correspondent au surnagent).

Apprêt un pulse (càd apprêt un certain temps de contacte entre les trench es de pancréas et l’élément radioactif on va mesurer la radioactivité dans chacune de ces fractions. Donc on va reporter en fonction du temps, la radioactivité qui est mesurer en nombre de coup (c’est l’appareil de mesure qui mesure des coups par minutes) et on le rapporte, pour être standardisé à un poids de protéines.

On observe :

Dans la fraction des microsomes rugueux on à une activité impotente dès le début de l’expérience ce qui signifie qu’on est au début de la synthèse des protéines et que cette synthèse des protéines est d’abor fabriqué sur le RE rugueux. Au fur et à mesure qu’on l’esse passer le temps (on cultive des trenches de pancréas et au bout d’un certain temps on en prend quelques unes, on en fait le fractionnement cellulaire, on mesure la radioactivité, on lesse passer le temps, pour d’autres trenches de pancréas un peut plus long et comme ça on fait de mesures à intervalles réguliers.)

Au début il y a une forte radioactivité dans le microsome rugueux, au fur et à mesure la radioactivité diminue.

Alors qu’elle augmente dans la fraction correspondent au microsomes lisses (qui je vous le rappel correspond non seulement aux membranes de l’appareil de golgi donc compartiment golgien mais aussi à un certain nombre de petites vésicules) ça sous entend que en diminuent dans l’un et diminuent dans l’autre (il me semble que la frase est « comme en diminuent dans l’u et augmentent dans l’autre » il est possible que la laque du prof ai fourché) on sous entend qu’il y a passage de ses élément radioactives du RE vers le compartiment golgien.

On voit que la radioactivité augment dans la fraction golgienne.

Et qu’au bout d’un certain temps elle diminue dans cette fraction, et que parallèlement elle augment dans la fraction des grains de secrétions jusqu'à atteindre un maximum. Ça sous entend là encore que la radioactivité qui apparait dans le RE rugueux en suite dans le golgi et on la voit au coure du temps apparaitre dans les grains de secrétions.

La radioactivité dans le sur nagent n’est pas nul, c’est normale on a un peut de synthèse protéique dans le cytosol d’où incorporation de leucine tritiée. Ce qui est importent de voire est que cette radioactivité elle ne bouge pas au coure de l’expérience. Il n’y a pas d’augmentation pendent toute cette expérience de la radioactivité du surnagent (elle existe cependant du à la synthèse des protéines cytosolique mais elle n’augmente jamais) ce qui signifie qu’on passe d’un compartiment à un autre mais à aucun moment les protéines radioactives elle ne passe par le cytosol. Ce qui signifie que le passe d’un compartiment à un

autre ce fait toujours par une mythème de vésicule ce qui a était montré par un autre type d’expérience :

Le transfert des protéines dans les cellules.

On peut utiliser deux techniques utilisant toutes les deux du pancréas de cobaye car ce sont elle qui fabrique des protéines à très grande quantité.

Pour la technique biochimique : on met en culture une tranche de pancréas dans la leucine tritiée, on fait un prélèvement à des temps variables pour exécuter un fractionnement subcellulaire de façon à obtenir plusieurs fractions : une de microsomes rugueux (en vert), une de microsomes lisse (en violet), une de grains de sécrétion (en jaune) et enfin une avec le surnageant (en rouge). On mesure la radioactivité des différentes fractions au cours de différents temps ou temps de « chasse » c'est-à-dire que l’on fait un pulse d’abord, on incube pendant un certain temps la tranche de pancréas dans un milieu de leucine puis on le retire, on rince et on le met dans un milieu sans leucine tritiée et c’est cela un temps de chasse c'est-à-dire que l’on laisse pendant un certain notre échantillon dans un milieu de leucine tritiée puis on le retire pour l’observer.

On observe que la radioactivité dans le surnageant est faible par rapport au reste et constant donc a aucun moment les protéines passent dans le surnageant. La radioactivité des microsomes rugueux est très rapidement forte et diminue au cours du temps en même temps que la radioactivité des microsomes lisses augmente ce qui signifie que très rapidement les protéines sont synthétisés dans cette partie (microsomes rugueux) puis la radioactivité baisse dans cette partie donc il y aura un passage du REr vers le REl et l’appareil de golgi qui atteint un maximum vers 17 à 20 minutes dans les microsomes lisses (REl et appareil de golgi) puis va baisser. Au cours du temps, la radioactivité des grains de sécrétion va augmenter donc lors de la synthèse des protéines il y a d’abord synthèse dans le REr puis va passer dans l’appareil de golgi et à partir du golgi, des vésicules d’exocytose vont se former donc les grains de sécrétion pour permettre le tri dirigeant les protéines soient dans la membrane ou soient une exportation à l’extérieur de la cellule. Tout ce fait par un système de vésicule car on n’a pas de radioactivité dans le cytoplasme.

Techniques morphologique Expérience par observation de type microscopique grâce à de l’autoradiographie : on fait la même expérience. Ce qui est représenté c’est des cellules de pancréas qui sont des

cellules qui sont vaguement en forme pyramidale avec la partie supérieure qui est tronqué, car ces cellules ce rassembles pour faire ce que l’on appels des acinus ou des acini pancréatiques. Et que ces cellules font synthétiser et secréter des protéines à l’extérieure dans la lumière de cet acinus encratique.

On peut faire la même expérience que celle des mesures biochimiques mais au lieu de faire du fractionnement subcellulaire on va faire des coupes et à chaque fois on va recouvrir nos coupe d’une émulsion photographique et par tout où il y aura des grains d’argent qui on étai réduit par la présence par la présence d’un éventuel élément radioactif appara î trons des point qui sont en réalité noir mais qui sont représenté en rouge sur le schéma si dessus.

Quand on regarde le marquage d’une autoradiographie en arrêtent la réaction 3 minutes apprêt rinçage par exemple (on fait ce qu’on appel une chasse, et le pulse c’est le temps pendent lequel on met l’élément radioactif en présence de la cellule et elle va l’incorporer) on laisse la radioactivité càd on laisse les protéines suivre leur devenir et c’est ce qu’on appel une chasse. En sachant que les éléments radioactifs vont suivre exactement le même chemin que les éléments non radioactifs.

On observe qu’au bout de trois minutes de chasse, on observe que le marquage (représenté en rouge) est sur le RE rugueux.

On laisse passer et on fait une chasse plus longue, au bout de dix minutes le marquage à quasiment disparue du RE r et il apparait sur les dictiosomes de l’appareil de golgi sur les saccules golgiens.

Apprêt une chasse encoure plus longue, on observe qu’il y a plus de radioactivité dans les RE (il y en avez déjà plus il y a 10 min). il disparait de l’appareil de golgi. On retrouve le marquage dans les vésicules de secrétions qui sont des grosses vésicules du côté apicales des celles et on peut même éventuellement en retrouver dans la lumière de l’acinus ce qui veut dire que la protéine a était secrété.

C’est deux types, que l’une mesure de radioactivité sur les fraction on celle-ci qui est une technique morphologique qui permet de faire des observations directement sur les cellules montre qu’une foie fabriqués, les cellules qui sont destinée à aller soit dans les membrane soit elle est secrété, ce transport va ce faire par un système de passage de vésicule à vésicules : De vésicules qui partent du REr qui vont aller vers l’appareil de golgi. Il va y avoir par un système de vésicule passage entre les différents saccules golgien d’un saccule à un autre là encore par des systèmes vésiculaires. En suite il va passer dans des grains de secrétions qui vont ce former à partir du réseau transgolgien qui vont en suite migrer jusqu'à la membrane plasmique, fusionner avec la membrane.

Et soit ce sont des contenues secréter et libé leur contenue dans la lumière. Soit elles vont s’intégrer à la membrane plasmique apicale s’il s’agit de protéines transmembranaires.

Par ce type d’expériences qu’a aucun moment les protéines qui sont destiné à être secrété vont passer dans le cytoplasme ce qui explique qu’on na pas observé d’augmentation de radioactivité dans le cytoplasme.

On peut faire ce même type de manipulation mais cette fois en utilisant une technique localisant directement ces protéines. On prend tout d’abord des tranches de pancréas de cobaye, on fait un pulse de leucine tritiée pendant des temps de chasse différents. On fait des inclusions dans de la paraffine et on fait des coupes. Puis on fait une détection autoradiographique en

recouvrant l’échantillon d’une émulsion photographique et on fait une manipulation radiographique classique. Les éléments radiographiques réduisent les grains d’argent donc partout où il y aura des grains noirs donc des grains d’argent réduits c’est le signe de la présence de ces protéines. Les cellules du pancréas sont des cellules en pyramides qui sont tronquées dans leur partie supérieure, partie où se fait la sécrétion. On peut voir ici représenter en rouge au bout de 3 minutes des grains noires au niveau du RE (ici en rouge) : ce sont les protéines ayant incorporé de la leucine tritiée. On observe plus de grains rouges un peu plus tard dans le RE car ces cellules ont été retirées du milieu riche en leucine mais les protéines nèo-synthétisées dans le milieu riche en leucine tritiée sont passées dans l’appareil de golgi au bout de 10 minutes. Au bout de deux heures, ces protéines se trouvent dans les grains de sécrétion voir même dans la lumière de ces acinus.

Maturation des protéines.

Où la synthèse va ce poursuivra à l’intérieur du RE. Lorsque la protéine est synthétisée elle va être transporté d’un compartiment membranaire à un autre compartiment membranaire et ceci va ce faire parallèlement à un certain nombre de modification des protéines.

En effet au départ les protéines sont synthétisées tout simplement sous la forme de polypeptides qui sont des polymères d’acides aminée et vous savez qu’au finale les protéines matures et fonctionnels qui peuvent être différentes d’une simple chaine polypeptidique. Donc le long du cheminement de ces protéines il va y avoir de nombreuses transformations. Ces transformations vont se produir : Il va pouvoir ce faire des ponts disulfures soit entre plusieurs polypeptides, soit à l’intérieur même de la protéine il peut y avoir ce qu’on appel les des ponts disulfures intra chaines, c’est des ponts ce faisant entre deux acides aminées cystéines.

Vous savez que permis les modifications qui peuvent toucher les protéines il va y avoir l’acquisition de conformation spatiale et ceci vas ce faire avec des protéines de types chaperonnes.

Il va y avoir possibilité

de modifications de ces protéines par clivage

protéolytiques. En effet il va y avoir des protéines qui vont être synthétisé de façon immature et lors du cheminement des ses protéines il va y avoirs des parties qui parties qui vont être enlevé grâces à des enzymes spécifiques.

Il y a aussi des modifications par accrochage de lipides. Certaines protéines portent des sucres c’est ce qu’on appel des glycoprotéines, ce qui va ce faire au cour de réaction d’addition d’oligosacarides et éventuellement même modification de ces séquences oligosacharidiques par un phénomène qui est la glycosilation et éventuellement des élagages.

Toutes ses transformations vont permettre aux protéines d’enquérir leur état définitif, état dans le quel elles pourront être fonctionnels.

Les protéines subissent un certain nombre de transformations :

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formation de ponts disulfures entre deux cystéines (= entre les AA soufrés) ceci se fait au cours du transit de la protéine. soit entre deux cha înes différentes lorsqu’il s’agit de polymères ou à l’intérieur même d’une cha îne pour acquérir leur représentation tridimensionnelle

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modif de conformation, Repliement : il existe des protéines de type chaperonnes en particulier l’HSP 70 , hit choc, ou la BIP (binding protéine ) qui va aussi permettre le

repliement , sont ds le cytosol = protéines qui interviennent dans le repliement des protéines nouvellement synthétisées et éventuellement ds la renaturation des protéines qui auraient été dénaturées. Non seulement ces protéines bip ou chaperonnes interviennent dans le repliement mais aussi dans l’assemblage des protéines pour qu’il soit correct pour un bon fonctionnement, elles ne font pas partie structurellement de la protéine mais elles sont très imp ds la mesure où elles permettent d’acquérir leur conformation spatiale et ainsi un certain nbre de fonctions biologiques. et c’est vrai pour certaines protéines enzymatiques. ­

Protection : Ces protéines chaperonnes sont susceptibles de les protéger temporairement en s’associant à elle pour éviter et minimiser d’éventuels repliements qui se seraient crées, incorrects. Elles vont aussi intervenir pr empecher des phénomènes d’agrégation des peptides voisins. Et tout ça c’est dévolu à des protéine de la famille des protéines chaperonnes. des clivages protéolytiques intempestifs provoquant la dégradation de ces protéines. Elles peuvent intervenir dans la facilitation du transfert de protéines comme pour les protéines destinées à aller dans les mitochondries.

1er type d’exemple de modif où st intervenues les protéines= clivage protéolytique.

Elles peuvent subir aussi un clivage protéolytique que nous allons étudier avec le cas de l’insuline le plus couramment donné :

L’insuline est une protéine hormonale destinée à aller dans le sang et permet de régler l’entrée du glucose dans un certain nombre de cellules. Elle est synthétisée par la cellule bêta du pancréas (organe à la fois endocrine et exocrine, cad qu’il fabrique nn seulement des substances comme les enzymes dt on a parlé plus haut destinées à intervenir ds la digestion, mais aussi des substances hormonales c le cas de l’insuline). Elle est synthétisée à l’origine sous forme immature, ss forme de 3 chaines, 3 polypetides A, B, et C. Comme c’est une cellule sécrétée, elle possède donc une séquence signal qui est ici en rouge dans le schéma. Cette séquence permet l’entrée de la protéine dans le RE. Si on étudie l’allure de la protéine sous sa forme mature, au final elle est constituée de deux cha înes A et B reliées par des pont disulfures. La synthèse de l’insuline a lieu sur des polisomes liés au reticulum, puisque c une pro destinée à aller ds le sang dc sécrétée par cellule beta du pancréas. Ceci se fait grâce à l’existence d’une séquence signal.

c’est la forme mature de la protéine permettant le bon fonctionnement de son action. Mais cette protéine est synthétisée sous la forme de pré pro insuline qui est constituée de la séquence signale, un polypeptide de type B, un polypeptide de type C en rose et un polypeptide A. Ce précurseur va être clivé lors de son cheminement du RE vers les grains de sécrétion. Ce clivage protéolytique va se faire dans ces grains recouverts.

La synthèse se fait donc dans le cytoplasme puis grâce à sa séquence signale, elle va se faire sur les polysomes liés au REr. Au départ ce polypeptide est appelé la pré pro insuline et c’est celui là qui sera injecté ds les citernes du REr).

La séquence signale va être rapidement éliminée par la fameuse tripase qui permet de séparer cette séquence de la protéine et la libération de la protéine dans le RE. Ensuite très rapidement des ponts disulfures vont se faire entre la cha îne A et B. et on abouti à la pro-insuline.

La pro-insuline : va migrer vers la memb apicale grâce au passage à travers des vésicules de transition. qui sera rapidement emmené dans les vésicules pour être libéré à l’extérieur de la cellule. Elle va être amenée d’abord à face Cis de l’app de Golgi d’un dictyosome de l’app de Golgi puis à travers les divers saccules golgiens et en particulier les saccules médians puis par des sauts de vésicules elle transite dans l’app de Golgi.

Ensuite elle arrive ds la face trans du dictyosome , à ce moment là, la pro insuline va être concentré dans des régions/vésicules du réseau transgolgien, vésicules qui sont mantelées cad vésicules recouvertes de clathrine, vont se former des par la présence de récepteur pour cette pro insuline dans le réseau transgolgien. et lorsque la concentration en insuline ds ces petites vésicules sera suffisante, il va y avoir bourgeonnement de ces vésicules et ensuite les vésicules qui contiennent des quantités d’insulines vont se détacher du réseau transgolgien et migrer vers la surface (elles vont êtres déshabillées). Il y aura concentration de pro insuline dans ces vésicules et vont se détacher pour migrer dans la surface cellulaire perdant ainsi leur manteau de clathrine.

C’est au cours de cette migration que le clivage protéolytique de la pro insuline va se faire. Le peptide C sera éliminé par la présence d’enzymes ds ces vésicules et on aura une molécule qui sera escorté par un phénomène d’exocytose qui sera l’insuline mature qui n’est constitué plus que de polypeptide A et B reliés par des ponts disulfures. Ce sont des protéases qui sont évidemment dans ces vésicules d’exocytose.

Il existe de nombreuses protéines qui sont remaniés dans un organite par cette technique de clivage protéolytique.

Par exemple pour les enzymes de digestion (fabriquées par le pancréas) seront soumises à des clivages protéolytiques lors du transport du Re jusqu’à la memb, ou l’exemple de protéines synthétisées par le foie qui interviennent dans la coagulation sanguine qui seront soumises à des clivages protéolytiques pour acquérir leur fonction. C dc valable pr des protéines « naturelles » = fabriquées de façon endogènes par les cell.

C’est valable aussi pour des protéines de certains virus viraux qui sont fonctionnelles par clivage qui vont dériver par clivage à partir de précursseur, cad que le génome du virus code pr des protéines qui sont assez volumineuses et c ensuite par clivage qu’il y aura fabrication de peptides qui sont viraux. C le cas par ex pr le virus VIH, dont le génome code pr une protéase qui va ê capable de découper 1 cert1 nbre de protéines du virus. comme le VIH : il existe pendant la réplication de son génome une protéase codée par le virus lui-même capable de couper des polypeptides qui seront des précurseurs qui serviront à la restructure du virus.

Ceci est important car ces protéases codées par le génome du VIH, sont des cibles thérapeutiques et sujets à un certain nombre de recherches thérapeutiques anti VIH, recherches de molécules susceptibles d’inhiber ces protéases qui permettent d’aboutir à la formation de ces peptides viraux. pour montrer le développement du virus HIV.

2ème type d’exemple de modif = l’isoprénylation par.

Autre type de modification possible sur les protéines c’est l’ancrage par une mol : l’isopronélisation et l’ancrage par un glycéropohpsphatidylinositol=ancre d’acide gras appelé GPI. Elle se fait après clivage à l’intérieur de la protéine d’un motif qui est déjà présent dans la membrane constituée d’un oligosaccharide qui est lié à une molécule d’éthanolamine. Il y aura une coupure de cette protéine par une endoprotéase et association de cette protéine avec l’éthanolamine présent dans la membrane et permet ainsi de lier cette protéine et la rendre intrinsèque grâce à ces acides gras inclus dans la membrane. Il existe différents types de possibilités d’ancrages à des lipides. il y a 2 types d’ancrage des protéines soit par un GPI sur le feuillet externe soit à l’aide de longues chaines hydrocarbonées sur le feuillet interne, et l’un de ces mécanismes est l’isopronélisation = famille de réactions chimiques qui constituent à accrocher des groupements de type ac gras (chaines d’ac gras) qui sont soit des groupement de type farnésyl qui sont des mol à 15C soit des mol plus longues comme le géranyl géranyl ( issue d’une réaction d’isopronélisation ds le cas précis d’une géranylation) où l’ac gras est à 20C. Ds un cas ou l’autre ça permet l’insertion de protéines ds la memb par ces ancres lipidiques.

Ces modif se font pdt la synthèse des protéines, mécanismes qui se font parallèlement à la synthèse et au transport de ces protéines.

Ces modif sont des réactions qui vont se faire soit de façon co-traductionnelles donc en même temps que la traduction leur formation ou soit de façon post-traductionnelles aboutissant à l’intégration de la protéine à la membrane.

Modification co traductionnel : Le premier (co-T) est celui que nous venons de voir qui est l’ancrage GPI (ancrage sur feuillet externe) se faisant dc pdt la fabrication de la protéine.

Autre Réaction possible pr la modif co-T qui est la mirystoylation (= accrochage d’un gpement méryostil . Ces deux réactions se font de façon cotraductionnelles. Et c’est valable pour le GPI je vous le rappel pour l’encrage sur le feuillet externe.

Modification poste traductionnel : Il existe des équivalents qui sont des modifications post-traductionnelles (une fois la pro fabriquée) comme l’isoprénylation (= farnélysation ou géranylation) et la palmitoylation (= réaction d’1 ac gras, le palmital) et qui servent à l’accrochage des protéines du coté cytoplasmique.

Dc suivant l’ancrage et le type d’ac gras qui va y être accroché, ceci se fait soit de façon co-T ou post-T.

3ème type d’exemple de modif = Glycosilation.

Sucres ajoutés : NANA : N-acétylneuraminate

GalNac : n: acétylgalactosamine

Glu : glucose

Man : Mannose

Gal : galactose

Fuc : fucose

GlcNac : N-acétylglucosamine

Autre modification importante pour le futur tri des protéines : Addition de sucre sur la protéine par le phénomène de glycosylation.

Ceci concerne les protéines qui vont être sécrétées mais aussi celle qui vont restés intégrées dans la membrane et qui vont prendre le nom de glycoprotéines. Les sucres pouvant être ajoutés sont relativement importants: N-acétylneuraminate (NANA), le glucose (Glu) et le galactose (Gal), les sucres de type N-acétylglucosamine (GlcNac), le Nacétylgalactosamine (GalNac) et enfin le mannose (Man) voir le fucose (Fuc). Ce sont les principaux sucres susceptibles d’être ajoutés au cours du voyage des protéines avec des compositions différentes qui auront alors des fonctions différentes dans les compartiments endomembranaires.

C’est un phénomène séquentiel se fait au cours de la maturation de ces glycoprotéines.

Cette glycosylation commence dans le RE rugueux et chez les eucaryotes, les glucides sont fixés à 3 ou 4 résidus d’acides aminés différents, Ces sucres sont ajoutés soit sur : ­

L’asparagine,

­

sérine,

­

thréonine

­

et dans quelques cas sur la lysine mais en réalité une lysine modifiée qui est l’hydroxylysine.

On pourra alors distinguer deux types de glycosylation qui se différencie par l’acide aminé où se fait l’accrochage de ces différents sucres : ­

Lorsque les glucides s’accrochent à une fonction amide NH2 d’un acide aminé et particulièrement sur l’asparagine, on parlera de N-glycosylation. Cela se fait dans le RE. L’accrochage des sucres se fait par un assemblage d’oligosaccharides en une seule fois, il y a transfert d’un seul groupe d’oligosaccharide complexe composé de plusieurs sucre qui va être accroché en masse sur la protéine puis il y aura éventuellement des modifications qui seront apportés à cette longue cha î ne oligosaccharidique.

­

Lorsque les glucides se fixent sur l’oxygène et particulièrement sur un groupe hydroxyle de soit la thréonine , soit la sérine ou soit l’hydroxylysine. Cela se fera dans l’appareil de golgi et aura comme nom la O-glycosylation. Les résidus saccharides sont accrochés les uns derrière les autres, accrochage un par un, sucre par sucre.

On va prendre l’exemple de la N-glycosylation :

Les protéines sont glycosylées par l’intermédiaire d’un précurseur commun à toutes les cellules qui est un oligosaccharide complexe qui possède 14 résidus glucidiques qui sont : 2 N-acétylglucosamines, 3 glucoses et 9 mannoses.

C’est cet oligosaccharide qui est transféré sur l’asparagine. Avant le transfert, cette oligosaccharide est construit sur la face cytosolique, cytoplasmique, hyaloplasmique du RE. En fait il y a d’abord accrochage de 2 N-acétylglucosamine sur un lipide particulier qui est un dolichol (intermédiaire du cholestérol) va s’insérer sur la membrane du RE et va pouvoir accrocher 2 N-acétylglucosamine puis 5 mannoses.

Ensuite il va y avoir un basculement du dolichol. Le dolichol est un acide gras à cha îne carbonée très longue qui va de C15 à C18 donc de 15 carbones à 18 carbones, il est synthétisée dans le cytoplasme et ensuite va être inséré dans la membrane du RE. Puis il y aura accrochage comme je vous l’aie dit de 2 N-acétylglucosamine puis 5 mannoses puis il va basculer (par un mécanisme qui est encore inconnu), et il va se retrouver sur la face luminale du RE et va s’ajouter les 4 mannoses restants et les 3 glucoses.

Cet oligosaccharide est lié au dolichol, qui possède entre 15 et 18 groupements CH2, par deux phosphates entre la partie lipidique et le sucre. Une fois que toute ces étapes sont réalisés, on dit qu’il est activé et prêt à être transféré sur une protéine.

Et c’est donc en bloc qu’il y a transfert de cette cha îne oligosaccharidique sur la cha îne polypeptide en cours d’élongation, de fabrication. En effet, lorsque la protéine est entrée dans la lumière du RE, sur un acide aminée asparagine évidemment pas n’importe lequel, c’est celui dont l’environnement est particulier. Une fois que la protéine est sortie du translocon et qu’il y est 10 à 12 acides aminés de sortis, l’asparagine pourra donc être glycosylé. Ce transfert

du dolichol à l’asparagine spécifique, car tout les asparagines ne vont pas recevoir cet oligosaccharide, il faut un asparagine particulier qui dépend de l’environnement de cet asparagine, les acides aminés qui sont avant et après vont constitués un message pour permettre l’accrochage de cet oligosaccharide, se fait par l’intermédiaire de l’enzyme OST (Oligosacharyl transférase) qui est l’enzyme qui va couper les liaisons et accrochés entièrement l’oligosaccharide asparagine (apprêt la sortie du translocon).

Cette liaison consomme de l’énergie contenue dans les liaisons phosphates, qui lient la cha îne oligosaccharidique au dolichol, pour permettre le transfert total. Toutes les glycoprotéines vont se voir attribuer le même oligosaccharide du moins au départ. Ensuite toutes les glycoprotéines n’ont pas la même succession de sucres, cela signifie que la cha îne oligosaccharidique va être modifié durant son transfert endomembranaire du RE à l’appareil de golgi. C’est essentiellement dans l’appareil de golgi que les glycoprotéines sont modifiées.

Dans le RE, les 3 glucoses et 1 mannose vont être amputés. Ensuite c’est dans l’appareil de golgi que les modifications se feront ;

L’oligosaccharide va subir des modifications qui vont se faire par des élagages c'est-à-dire des suppressions de certains sucres voir l’ajout de nouveau sucres pour constituer des glycoprotéines plus ou moins complexes. Ces différents phénomènes d’élagage et/ou addition de sucres vont aboutir à deux grands familles de protéines glycosylés : ­ ­

Glycoprotéines de type alpha α : glycoprotéine à mannose prépondérant, il y aura un nombre important de mannose Glycoprotéine de type bêta β à oligosaccharide complexe qui passe par un élagage de sucre et addition de nouveaux sucres sur cette protéine : dont le nombre à mannose est inférieur à l’autre type mais va se voir compléter par d’autres sucres de différentes catégories .

Ceci se fait par un phénomène d’élagage, les sucres vont être retirées par des enzymes, les glycosidases, contenues dans les compartiments endomembranaires et qui sont spécifiques du sucre qu’elles vont devoir enlever, des glycosidases pour le glucose ou des mannosydases pour le mannose. Ces enzymes sont spécifiques au sucre retiré. Suivant son cheminement dans le RE et Golgi, il y aura un certain nombre de sucres qui seront enlevés et éventuellement d’autres vont être ajoutés.

Cas d’une protéine à oligosaccharide complexe : RE :

Il y a enlèvement tout d’abord des 3 glucoses puis d’un mannose dans le RE puis la protéine va dans la face cis du Golgi, il y aura enlèvement de 3 mannoses supplémentaires et donc on va aboutir a une protéine qui n’a plus que cinq mannoses.

Cette glycoprotéine va passer ds le golgi médian et va se voir retirer encore des mannoses pour aboutir à une prot qui se retrouve avc 2 n de Nacétyl-glucosamine et 3 mannoses C’est cette mol qui va servir de base à cette molécule de type β à oligosaccharide complexes qui va ensuite pouvoir etre modifier ds le trans golgi en recevant par ex du galactose ou des sucres de type Nana (N acétyl neuraminate).

Evidemment pr chacune de ces modifications et ds chacun de ces compartiments il y a nécessairement les enzymes qui vt bien : pour retirer les man ( mannose) si on prend l’exemple de ce qui se passe ds le golgi cis il ya des mannosidases ds ces compartiments pr permettre la suppretion de ces man, il va y avr aussi des mannosidases ds la parti médiane pr continuer d’enlever une certain nbr de man. Voilà les modifications que vt subir les prot au cours de leur transit.

Ns allons voir comment ce font les transit des prot, leurs progression ds les différents compartiments endomembranaires et les compartiments vésiculaires.

Cette séquence d’oligosaccharide se fait séquentiellement grâce à l’activité séquentielle et coordonnes des systèmes enzymatiques fixés sur les membranes des différents compartiments (RE ou appareil de golgi). Les sucres proviennent du cytosol et doivent traverser la membrane de l’appareil de golgi et vont s’accrocher dans la lumière de l’appareil de golgi. Ces sucres sont véhiculés par des nucléotides donnant des UDP-glucose ou UDP-galactose et ces sucres liés à son nucléotide va pouvoir franchir la barrière de la membrane de l’appareil de golgi et lorsque l’ensemble sera entré dans la lumière, le nucléotide va être séparé de son sucre et retourné dans le cytoplasme ceci se fait par l’accrochage du sucre sur la cha îne oligosaccharidique par l’enzyme.

Il existe d’autres modifications pouvant touchés les protéines comme les phénomènes de sulfatation dans l’appareil de golgi par les sulfotransférases présents essentiellement dans la membrane du compartiment trans. Toutes ce modifications permettent à la protéine d’être fonctionnelle.

Transport des protéines

Le transfert se fait par des systèmes de progression au sein de l’app de golgi par systèmes de vésicule qui vt bourgeonner d’un compartiment. Une fois le bourgeon effectuée, il va y avr séparation de la vésicule et libération de la vésicule ds le cytoplasme.

Cette vésicule va aller migrer dans un autre compartiment avc lequel elle va fusionner et ainsi petit à pti les vésicules vt progresser du RE et ce juska leur destination finale cad la Mbr Pl ou l’extérieur suivant les prot .

Les vésicules vt dc partir d’un compartiment qui est un compartiment donneur et vt aller fusionner avc un compartiment que l’on appelle accepteur, on va avr systématiquement ds chacune des mvts de ces vésicules : une vésicule qui va partir d’un compartiment donneur et aller fusionner ac le compartiment accepteur.

La vésicule du compartiment donneur va fusionner avc ce compartiment accepteur il est évident que pr qu’il puisse avoir fusion, il faut qu’il y ait préalablement un phenomène de reconnaissance car tt ceci doit se faire de façon spécifique.

Ns venons de voir que au cours du transit des prot, les prot cheminent de compartiment en compartiment ou elles vt subir des modifications au fur et mesure de leurs transit. Ceci doit se faire de façon extrememt spécifique et qu’il n’est pas question qu’une vésicule saute des étapes pcq si elle sautait des étapes son contenu ne serait pas modifier comme il faut, et dc ce cheminement va se faire grace à l’intervention de systèmes de reconnaissances entre les vésicules qui st issues d’un compartiment donneur et la reconnaissance avc le compartiment accepteur.

Ceci dépend d’un certain nbre de prot et de récepteur, en particulier vt intervenir ds ce syst ce que l’on appelle des SNAP (Soluble NSF Associated Protein) protéine soluble d’attachement responsable de la fixation des vésicules de type NSF. NSF est l’abréviation de NEM Sensitive factor et NEM est une substance de N-thylMaleimide.

Ce système est basé sur le système de SNAP avec des récepteurs pour ces protéines SNAP que l’on appelle des SNARE. Tt ceci passe par des syst de reconnaissance entre des SNAP et des SNARE (récepteur) qui vt permettre que la fusion des vésicules avc le compartiment accepteur de façon spécifique.

Ds ce mécanisme de progression il y a 3 ou 4 étapes qui vt se succéder : ­ ­ ­

il ya d’abord fixation de la prot qui doit etre secreter à son récepteur.

Ensuit va y avr un changement de conformation du récepteur qui va permettre la fixation sur ce récepteur d’une prot adaptatrice.

Et ensuite cette prot adaptatrice va permettre l’assemblage de mol de manteau qui st soit de la clathrine pr un certain nbr de vésicules soit des COP qui les prot de type cotomères dt il existe plusieurs type (type 1, type 2 etc …) qui vt se fixer sur les mol adaptatrices et permettre la formation de la vésicule

Bourgeonnement :

Ceci va aboutir à une première étape ds ce mécanisme qui est ce que l’on appelle le bourgeonnement à partir de ce moment là il va y avoir concentration ds une des région du compartiment donneur d’un certain nbr de protéine çà peut etre l’insuline par exempl qui va dc se concentrer ds une région et à partir de cette région les prot du manteau vt obliger la mbre à former une vésicule qui va dc etre un bourgeon.

Ensuite cette vésicule va se détacher du compartiment donneur elle va migrer ds le cytoplasme et elle perd très rapidement son revêtement ceci étant dù particulièrement à des mol de type chaperonne. Ensuite une fois déshabiller on va se retrouver avc des vésicules qui st comme celle-ci (voir poly ) qui st déshabiller de leur manteau de clathrines ou de cotoméres et qui possède à leur surface un certain nbre de mol de récepteurs. à partir de ce moment là, tt va se jouer par des reconnaissances entre ces fameuses mol de SNAP et les récepteurs SNARE. Il existe ce que l’on appelle des V-SNARE (V pour vésicules donc ce sont les récepteurs portés par les vésicules) et T-SNARE (T pour le compartiment cible car T pour Target et donc ce sont les récepteur du compartiment cible c’est là que la vésicule va devoir venir se fixer).

Dc il va y avoir un phenomene de reconnaissance qui passe par des mol qui st accrocher à la mbre à la fois du compartiment donneur de la vésicule en question et du compartiment accepteur. Il va se former des complexes : complexe V-SNARE avc le TSNARE, qui ne pourront se former que si les SNAP ou les SNARE st de meme type cad qu’il va y avoir un syst de reconnaissance qui passe par le fait que la vésicule porte la bne mol de type SNAP reconnu par le bon récepteur sur le compartiment donneur.

Dc à chaque vésicule il va y avr une spécificité de SNAP qui ne pourra etre reconnu que par des récepteurs qui st spécifiques de cette vésicule et dc tt passe par des reconnaissances de type V-SNARE/ T-SNARE entre la vésicule et le compartimt récepteur.

Il est évident que vu le nbre de vésicule présente ds une cell cette spécificité de reconnaissance n’est probablement suffisamment pas fiable pour assurer que la vésicule à bien fusionner ou accoster avc le bon compartiment accepteur, c’est pr çà que vt interveinr d’autre prot en particulier des prot de la famille de Rab , des petites protéines de type G, qui sont capables de vérifier que l’ association entre SNAP et SNARE (V- et T-SNARE) est correcte, ce st des mol de contrôle qui vt reconnaitre la liaison entre la SNAP et son récepteur.

Et à partir du moment ou la prot RAB à reconnu que le syst était correcte à ce moment là un message va être envoyer pr permettre la fusion des mbr de la vésicule avc le compartimt accepteur. Et si par hasard la RAB reconnait que ce n’est pas la bne fixation entre les 2 à ce moment il n’y aura pas autorisation de la fusion des mbr et la vésicule va aller se détacher et aller éventuellemt vers un autre compartiment. Ces récepteurs seront ensuite recyclés c'est-à-dire que lorsque les vésicules seront dans le compartiment accepteur après fusion de la vésicule se reformera une autre vésicule pour ramener les V-SNARE à son compartiment.

Ceci va permettre de faire cheminer les prot synthétiser vers leurs lieu de destination ceci va constituer ce que l’on appelle l’adressage des prot.

Adressage des protéines Un certain nb de prot st destinée à aller ss telle ou telle direction et d’autre ds telle ou telle destination. Il est aujourd’hui couramment admis que c’est la glycosylation qui va servir : ­ Non seulement de moyen de protection des protéines pour limiter les attaques protéolytiques. Elle joue le rôle de parapluie pour limiter les éventuelles attaques. ­ Elle permet également d’acquérir la conformation tridimensionnelle des protéines. Çà va lui permettre d’acquérir son activité potentielle. ­ Mais le rôle le plus important de l’ajout de ses chaines latérales au cours de la glycosylation c’est qu’il permet l’adressage des protéines vers leurs destinations finales et leur bne destination.

C’est pr çà que l’app de golgi qui est l’endroit où va se faire une gde partie de ses modifications de ces sucres et dc une gde partie de la glycosylation, c’est pr çà qu’il est considérer comme etant un centre de tri à partir duquel les prot vont pouvoir aller ds trois voies principales qui sont soit :

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La voie d’exportation à l’extérieur de la cell c’est la voie qui va etre suivie la + à gauche (voir poly) qui se fait à partir de vésicules qui st svt recouverte de clathrine qui bourgeonne à partir de la face trans des dichtiosomes à partir de cette région particulière qu’on appelle le TGN (trans gogi network en anglais) ou le réseau trans golgien.

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Soit la voie constitutive cad rejoindre la mb plasmique pour régénéré la MB(glycoprotéines) perdu lors de phénomènes endocytose par exemple.

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Soit la voie lysosomale. C’est à partir du compartiment trans-golgien que le tri va se faire.

La voie d’exportation : elle est destinée aux protéines devant être secrétées, à être exportés à l’extérieur de la cellule. Ceci se fait par le réseau trans-golgien. Le plus souvent grâce à des vésicules à manteau de clathrine qui vont perdre très rapidement ce manteau, ensuite ces vésicules transitent jusqu’à la membrane plasmique et vont exécuter le phénomène d’exocytose pour permettre leur libération. Et là il semble qu’un certain nombre étiquettes de séquences d'oligosaccharidique vont servir d’étiquettes pour cet adressage particulier qui est l’exportation vers l’extérieur de la cellule.

La voie constitutive ou sécrétion constitutive : les protéines sont intégrées dans la membrane plasmique en particulier pour permettre le recyclage des protéines transmembranaires. Pour cette voie importante, le code d’adressage n’est pas totalement connu mais il semblerait que ce soit par défaut d’adressage, d’étiquetage qui soit le code pour l’envoie des ses protéines. C’est l’absence de signal qui irait dans cette voie.

La voie lysosomale : L’étiquette d’adressage est un mannose modifié (phosphorylé) qui est le mannose-6-phosphate.

Les cellules peuvent être polarisées et possèdent deux pôles : un pole apical et un pole basolatéral qui sont morphologiquement et fonctionnellement différents, et c’est au niveau de l’appareil de golgi que va ce faire le trie entre les protéines qui sont destiner à allez au pôle apicale et les protéines destinés à aller au pôle basolatérale.

En effet c’est au moment de ce trie que va ce faire l’orientation de ces protéines plus tot vers le pôle apicale ou plus tôt vers le pôle basolatérale.

Nous verrons que dans les cellules nettement polarisé comme les cellules épithéliales, il y a du côté apicale des jonctions, en particulier des jonctions serrait qui vont limiter considérablement le passage des protéines d’un domaine à l’autre. Et donc forcément pour que les protéines ce trouve ans l’un ou l’autre de ses pôles, soit apicale soit basolatérale, il faut que ceci ce passe en amont càd par un adressage particulier

Par exemple dans les jonctions seré lorsque les protéines sont destinées à l’un ou l’autre pôle de la cellule, ceci se fait par le réseau trans-golgien car lorsque les protéines vont vers un pôle, elles ne pourront ou alors très peu changer de domaine car le pôle apical n’a pas la même fonction que le pôle basolatéral et inversement.

En ce qui concerne les cellules végétales, les étiquettes d’adressage sont différentes. Ces cellules possèdent le même mécanisme de synthèse que nous c'est-à-dire qu’elle passe de compartiment en compartiment et c’est au moment du triage que les évènements sont différents. Ceci est lié à l’étiquette d’adressage lors de la glycosylation qui est différent.

On a vue que les lysosomes sont des vésicules sui sont issus de phénomènes d’endocytose, et qui vont recevoir du matériel à dégrader venant ainsi trois origines de lysosomes différent voie essentielles : ­

du système endosomale qui va produire les phénomènes d’endocytose avec les différents endosomes (précoce et tardif)

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les autophagosome qui vont provenir de phénomène d’autophagie les phagolysosomes qui proviennes de vésicules de phagocytoses comme les macrophages ou les polynucléaires.

De fait il va exister trois vois de distribution pour ces enzymes lysosomales, les enzymes fait dans le RE puis dans l’appareil de golgi, ses enzymes vont être distribué dans les trois vois possibles : D’une par vers la voie endosomale. Càd qu’il vas ce former à partir de l’appareil de golgi des vésicules qui vont ce charger d’hydrolases qui vont ce charger ac des corps multivésiculaires ou éventuellement avec des endosomes tardifs. Et ces vésicales à hydrolases sont donc des systèmes de navettes qui vont aller de l’appareil de golgi vers le système endosomale càd leur compartiment cible. Les endosomes ayant un pH acide, dc la fusion entre ces vésicules chargés d’hydrolases acides et ses endosomes tardif va permettre à ces fameuses enzymes de fonctionner puisque le pH qu’il existe dans ces endosomes tardif est un pH acide.

L’autre vois possible pour la distribution d’enzymes lysosomale c’est l’allez dans des lysosomes déjà formée. En effet il va falloir que régulièrement que les enzymes contenue dans les lysosomes soit renouvelés (puisqu’une fois qu’elles ont travaillées elles vont était dégradée.) donc il faut qu’il y a apport de nouvelles enzymes et ceci va faire qu’une partie des vésicules chargé d’hydrolases acides, ne vont pas allez fusionner avec des endosomes tardif mais directement avec des lysosomes.

Nous verrons que dans mannoses-6posphate.

ce

phénomène

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reconnaissance

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fait

par

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En fin le dernière voie possible pour ces enzymes chargé d’hydrolases, c’est une voie de type sécrétoire . En effet la quasi-totalité des cellules a un pourcentage non négligeable d’enzymes qui vont être excrété à l’extérieur par exocytose. Ceci correspond à 10% des enzymes de types hydrolases qui sont fabriquée vont être exocyté vers le milieu extracellulaire par exocytose.

Et que ce soit l’une ou l’autre de ces trois foies le signale d’adressage vas ce faire par des mannoses 6 phosphates avec un système de récepteur au mannose 6 phosphate.

Comment les protéines lysosomales sont elles repéré ?

Comment les protéines lysosomales sont elles repéré ?

A partir du compartiment qui est le réseau trensgolgient, les protéines de types hydrolases lysosomales vont présenter ici une parque représenté en rose qui est ce fameux mannose 6 phosphate, qui est un mannose qui a était modifier au cour de la maturation de ces enzymes. Ces mannoses 6 phosphates vont être reconnues au mannose 6 phosphate (représenté en vers) Et lorsque la quantité d’enzyme vas être suffisante dans une des régions de ce réseau transgolgien il va y voire formation d’une vésicule recouverte en passent toujours par de la clathrine et les fameuses molécules d’adaptines. Il va y avoir formation d’une vésicule contentent ces hydrolases acides et leur récepteurs.

En suite ces vésicules vont allez fusionner avec les vésicules chargée d’hydrolases acide. En suit il y a séparation de ces protéines (en rose) de leur récepteur. Les récepteurs vont être déconcentrés dans une des régions de cette vésicule, pour permettre leur recyclage. Et ces récepteurs au mannose 6 phosphate vont retourner à la membrane du réseau trensgolgient de manière à permettre d’aller rechercher d’autre hydrolases acides et ainsi de suite.

Quand à ces vésicules chargées d’hydrolases acides allez vont aller fusionner avec des endosomes ou des phagosomes et devenir partir de ce moment là des lysosomes. Je vous rappel qu’a l’intérieur de ses endosomes tardif ou des ces phagosomes, le pH qui règne à l’intérieur est un pH qui est acide, cette acidité du pH va permettre la mis en fonctionnement de ces hydrolases acides qui vont commencer leur travaille de dégradation.

Et à partir de ce moment là on ne va plus parler d’endosomes tardif mais de lysosomes. Ce sont des vésicules dans les quel se font les phénomènes de dégradation qui sont susceptibles non seulement de recevoir des protons pour permettre de maintenir leur acidité et aussi de recevoir des hydrolases provenant directement du réseau trensgolgien pout alimenter régulièrement ses structure en enzymes actives dans ce compartiment.

Libération des produits de dégradations

Le lysosome contient de nombreuses enzymes capables de dégrader de très nombreux substrat. Ils font ainsi libérer les éléments qui ont servie à constituer des macromolécules en particulier il va y avoir libération d’acides aminées, d’acides gras, mais aussi de nucléotides qd il s’agira de dégradation d’acides nucléiques.

Vous savez que la membrane des lysosomes contiens un certain nombre de système de transport permettent la sotie de ses élément qui vont en suites être réutilisé dans la cellule pour permettre de fabriquer d’autre molécules spécifiques.

Il y a un certain nombre de déchées qui ne seront pas réutilisables par la cellule ; et ces déchet seront soit exocyté càd qu’une partie de ces déche vont repartir dans des vésicules vers la membrane plasmique pour permettre leur élimination par exemple dans la circulation sanguine où le sang sera nettoyer par les reins et permettent et permettent l’élimination d’un partie de ses déchet.

Soit une partie de ces déchet ne seront pas exocyté mais au contraires ils serons stocké dans le cytoplasme des cellules sous forme de corps résiduels dans les quel le stockage peut durer plusieurs heurs, semaines voir plusieurs années pour un certain nb de substances en particulier pour certains cristaux.

Cette voie lysosomales est particulièrement importent. La dégradation liée à cette voie lysosomale est d’une impotence considérable : Aussi bien dans des domaines physiologiques au cour de l’embryogenèse. Par exemple un certain nombre de tissus ou de canaux apparaissent puis sont détruits c’est du à une augmentation d’une activité lysosomales de certaines cellules.

Un certain nombre de tissus sont aussi renouvelé soit de façon physiologiques soit de façon pathologique. Et là encore c’est l’activité lysosomale de certaines cellules qui vas être augmenté pour permettre ces fameux renouvellement de tissus.

Au cours du développement il y a chez certaines espèce d’animaux, c’est le cas par exemple des amphibiens, ils ont une queue à un stade larvaire et que cette queue va disparaitre au stade adulte. La régression et la disparition de la queue lors de la métamorphose chez les amphibiens est du à une activité particulièrement intense de la voie lysosomale des cellules de la queux de ses animaux et des macrophages de ces animaux. Il en existe de nombreux autres exemples.

Pendent l’organogenèse chez le poulet, il y a un certain nombre de régression de canaux en particulier les canaux de Wolf vont disparaitre chez la femelle. Tendis que chez le mal, d’autres canaux comme les canaux de Muller vont eux disparaitre. Ceci est aussi dû, au cours de ce phénomène d’organogenèse, à une forte activité lysosomale.

Il y a plain d’autres tissus de subir de façon physiologique cette forte activité lysosomale, c’est le cas pour : le thymus, le tissus osseux, les spz, les glandes mémères qui, en fin d’allaitement, vont régresser et cette régression des glandes mémères est aussi dû à des activités lysosomale impotentes.

Pathologies associé à la fonction des lysosomes.

En particulier il peut ce faire que dans centaines situation qu’il y est une accumulation de cristaux dans les lysosomes. Ces cristaux peuvent allez jusqu’à perforer la paroi de ces

lysosomes, dc il peut y avoir une rupture accidentelle de ces lysosomes et provoquer des inflammations des tissus dans lequel les lysosomes ont était rompue : ­

c’est le cas par exemple de l’accumulation de cristaux de silice dans une pathologie comme la silicose.

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C’est aussi le cas avec des cristaux amiantes qui peuvent être stockée et finir par perforer les lysosomes dans le cas d’une pathologie qui est asbestose.

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La goutte où il y a une accumulation de cristaux durâtes et de sodium.

Lorsque ces cristaux perforent la paroi des lysosomes, ça provoque des dégâts dans la cellule qui va finir par mourir et provoquer un phénomène d’inflammation.