BICH 4223 – Mécanismes cellulaires

BICH 4223 – Mécanismes cellulaires

Trafic intracellulaire des protéines

Fonctions associées

Hiver 2010

Plan du chapitre

Fonctions associées

Formation des vésicules

Insertion et translocation des protéines

Maturation des protéines

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 2

Plan de la section

Fonctions associéeso Sécrétion constitutive et induiteoBiogénèse et recyclage des membranesoAbsorption du matériel extracellulaire

Phagocytose Pinocytose Endocytose Recyclage des récepteurs et découplage

o TranscytoseoRecapture

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 3

Sécrétion

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 4

Sécrétion

o ER -> golgi -> TGR -> vésicule -> sécrétion via mb plasmique

o transport d'un compartiment à l'autre o formation de vésicule (fission) à partir de la mb

de départo incorporation de vésicule (fusion) sur la mb

d’arrivée

o TGR = TGN => triage des protéines selon

leur destination

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 5

Sécrétion constitutive (continue)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 6

Sécrétion constitutive

sécrétion continuelle au fur et à mesure de leur synthèse

pas d'accumulation ni de concentration intracell.

o Exemples Anticorps protéines de transport: albumine, - -globuline protéines structurales: collagène... fonctions spécialisées: fibrinogène, prothrombine

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 7

Sécrétion induite (discontinue, sur commande)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 8

Sécrétion induite

sécrétion sur commande après un signal externe (hormone, situation physiologique, signal nerveux...)

accumulation et concentrationsécrétion dissociée de la production

Exemples protéines digestives: trypsinogène, pepsinogène,

lactosidase... hormones: glucagon, insuline, EGF...

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 9

Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 10

Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites

La membrane plasmique et celles des organites possèdent des protéines qui doivent être insérées dans la membrane.

Les organites et compartiments intracellulaires possèdent des enzymes ou protéines structurales dans leur lumière (protéines résidentes) qui doivent y être introduites.

Dans de très nombreux cas, cette insertion et cette introduction se fait au cours la synthèse des protéines.

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 11

Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites

Protéines internes des organites (et qui doivent rester dans l'organite) = protéines résidentes

Protéines des principaux compartiments de transport suivent le même patron mais arrêtent de migrer une fois rendu dans leur compartiment

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 12

fusion et fission des membranes => changements de surface

o certaines cellules absorbent 25% de leur propre volume/heure

o = 3% de leur membrane/minute (100%/demi-heure)

la membrane ne doit pas s'agrandir ou rapetisser

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 13

les récepteurs membranaires doivent être remplacéso non fonctionnels, abimés, inutiles

recyclage constant des membranes

Golgi est le point central de ce trafic

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 14

Récupération et absorption du matériel extracellulaire

entrée de molécules dans la cellule apport nutritif: LDL, Fe, destruction (cellules spécialisées) phagocytes élimination de protéines endommagées

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 15

Récupération et absorption du matériel extracellulaire

processus en deux parties distinctes:o internalisation (ingestion, (entrée): endocytose (+/- récepteurs),

pinocytose ( plupart des auteurs: = endocytose sans

récepteur) phagocytose (avec/sans récepteurs)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 16

odigestion (absorption): Destruction Transformation Dégradation

du matériel ingéré

par les lysosomes

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 18

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 19

Forme amiboide de Physarum polycephalum phagocytosant des levures

Phagocytose

formation de projections de la membrane plasmique autour d'une particule

ingestion de particules

grosses vésicules (1-2 mm)

destinées à un compartiment cellulaire spécialisé (phagosome, peroxysome, vacuole digestive, ...)

spécifique (avec récepteurs) ou non (sans récepteurs)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 20

Phagocytose animation

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 21

Phagocytose avec récepteurs

surtout chez les animaux (espèces supérieures)

cellules spécialisées: macrophages, monocytes

mécanisme en fermeture-éclair ("zipper")

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 22

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 23

Présence de ligands spécifiques sur la cellule/particule à phagocyter

Présence de récepteurs sur la membrane des phagocyte

Interaction récepteur-ligand déclenche le mécanisme de formation de pseudopodes

2010Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 24

Formation pseudopodes par assemblage de microfilaments autour particule guidée par l'interaction récepteur (sur macrophage) vs ligand (sur la particule)

le matériel acheminé ensuite à des lysosomes spécialiséso phagosomeso peroxysomes (production de peroxyde -

détruire des bactéries)2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 25

Exemples:o élimination de bactéries "étiquetées" avec des

anticorpso élimination de micro-organismes ou virus reconnus à

leur protéines de surfaceo élimination des vieux globules rouges et autres

cellules endommagées (1011 globules rouges/jour)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 26

Pinocytose (endocytose sans récepteurs)

la plupart des cellules ont une activité de réabsorption de sa propre membrane plasmique

certaines cellules absorbent 25% de leur propre volume/heure

par invagination

petites vésicules: 0.1- 0.2 mm

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 27

aucun signal ?????

observé par ingestion de particules colorées (ex. encre)

pas de récepteur spécialisé

o exemple: protozoaire ingérant des particules ou molécules du milieu pour sans nourrir

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 28

matériel pinocytosé: gouttelettes de milieu extracellulaire, pouvant contenir des substances solubles (sucres, protéines...)

systèmes spécialisés: ex. vacuoles digestives de certains protozoaires

surtout chez les micro-organismes et certains types cellulaires spécialisés

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 29

Pinocytose sans récepteurs: animation

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 30

Endocytose à récepteur

quelque fois appelée micropinocytose

capture de protéines (ou particules) spécifiques libres dans le M.E.C.

= ligands

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 31

Endocytose à récepteur

présence de récepteurs spécifiques aux ligands sur les membranes plasmiques des cellules

formation de structures à base de clathrine (puits et vésicules recouverts)

Formation d’un endosome

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 32

2 phénomènes distincts

o interaction ligand récepteuro internalisation

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 33

interaction ligand récepteuro + ou – passifoAfinité ligand-récepteur très forte: Kd = 10-8

o aucune énergie requiseo simple affinité

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 34

Description générale de l'endocytose à récepteur

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 35

Lysosomes

Ingestion et assimilation du matériel absorbé

2 types de lysosomeso primaires (non actif): stocker les enzymes o secondaires (actif): digérer le matériel = fusion de

lysosomes primaires + endosomes

Enzymes hydrolytiques acides digérant/détruisant le matériel absorbéoDNases, Rnases, protéases, etc.

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 36

imperméable aux grosses molécules à digérer

perméables aux petites molécules (monosaacharrides, acides gras, acides aminés, etc.) résultant de la digestion et pouvant être utilisées par cell.

transport de protons: acidifier la lumière du lysosome (pompe à protons, ATPase H+-dépendante) (protection de la cellule)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 37

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 38

Recyclage des récepteurs: vésicules de découplage

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 39

Découplage

récepteurs = protéines complexes et "couteuses" à synthétiser => recyclage

séparer le ligand (à être hydrolysé) du récepteur (à être récupéré et réutilisé)

recyclage se fait par des vésicules de découplages (uncoupling vesicules, CURL)

lumière de vésicule découplage est acide (pH 5) et favorise la dissociation du ligand de son récepteur

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 40

Découplage

pH 7 (MEC, cytop.) : favorise association ligand-récepteur

pH < 5 (lumière lysosome, lumière vésicule découp.) : favorise dissociation ligand du récepteur

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 41

Exemple du transport et de l'assimilation du cholestérol

(LDL)

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 42

récepteur accumulé dans une section de la vésicule

cette section se sépare de la vésicule et va se fusionner à la membrane ramenant les récepteurs à la membrane plasmique pour réutilisation

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 43

ligand s'accumule dans une autre section de la vésicule

celle-ci se détache et va fusionner avec un lysosome (primaire ou secondaire) et déversant le ligand dans ce dernier

le ligand peut y être hydrolysé

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 44

Exemple du transport et de l'assimilation du fer

apoTrnf + Fe3+ => ferroTrnf (milieu extracell.)

récepteur Trnf:o pH 7: milieu extracellulaire

grande affinité pour ferroTrnf faible affinité pour apoTransf

o pH5 (intérieur de vésicule) grande affinité pour apoTrnf faible affinité pour ferroTransf

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 45

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 46

Transcytose

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 47

Recapture

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 48

enzyme lysosomale sécrétée par erreur

danger pour le MEC et les cellules environnantes

récupération via des récepteurs capables d'identifier les enzymes lysosomales (= asialoprotéines)

recapture des enzymes lysosomales et retour à un compartiment adéquat

2010 Traffic des protéines: fonctions associées Diapo 49