Cours 4 Peroxisome de dynamique PDF

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cours sur perixosomes de L3, premier semestre...

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Les peroxysomes

Les peroxysomes

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Décrits en 1954 dans la thèse d'un étudiant suédois (J. Rhodin) comme un petit organite à simple membrane (microsome) présent dans les cellules du rein de souris.

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Retrouvé en 1966, par microscopie électronique, dans une fraction microsomale (avec les mitochondries et les lysosomes) puis purifiés par l'équipe de Christian de Duve.

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Pour ses découvertes concernant l'organisation de la cellule, Christian de Duve, avec George E. Palade et Albert Claude a reçu le prix Nobel « Physiologie et Médecine » en 1974.

Bernard Mignotte - Bi502 Biologie Cellulaire I

Les peroxysomes

Les peroxysomes • •

Catalase Oxydases (ex : acides gras à longues chaines)

Peroxisomes d'hépatocyte de rat

Région paracristalline : Enzymes oxydatives (urate oxydase)

Produisent et éliminent H2O2 d'où leur nom Fonction métabolique majeure : – béta–oxydation de longues et très longues chaînes d'acides gras (plus que 18 carbones)  formation de chaînes plus courtes, qui alimentent les processus mitochondriaux de beta-oxydation

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Réactions catalysées dans les peroxysomes – RH 2 + O2 -> R + H2O2 (toxique) – La catalase : • R'H2 + H2O2 -> R' + 2H2O (peroxydation) utilise le H2O2 engendré par d'autres enzymes pour oxyder une variété d'autres substrats toxiques. Particulièrement important dans les cellules rénales et hépatiques (25% de l'alcool en acétaldéhyde)

• H2O2 -> 2H2O + O2 (dismutation)

Fonctions des peroxysomes Les peroxysomes sont aussi impliqués dans le métabolisme des acides aminés et des purines, et également dans la synthèse de la bile, du cholestérol et du plasmalogène (etherlipide)

La composition des peroxysomes est variable selon les cellules • Chez la levure :

Structure du plasmalogène Composant abondant des gaines de myéline

Chez les plantes

– En présence de glucides : petits peroxysomes – En présence de méthanol : gros peroxysomes qui oxydent le méthanol – En présence d'acides gras : gros peroxysomes qui dégradent les acides gras en acétyl CoA

Role des peroxisomes dans la photorespiration

• Deux types de peroxysomes étudiés – dans les feuilles : catalyse l'oxydation d'un produit secondaire de la réaction de fixation du CO2 dans les glucides (photorespiration : consomme O2 libère CO2)

Glycolate Glycerate

Cellules de feuille de tabac

Ces réactions n'existent pas chez les animaux qui ne savent pas convertir les acides gras en glucides

Sérine Glycine The Cell, A Molecular Approach, 2nd edition, 2000

Chez les plantes – Dans les graines en cours de germination : conversion des acides gras stockés en glucides. –C'est le cycle glyoxylique : glyoxysomes Acides gras  2 acétyl CoA  succinate  sortie du peroxysome  conversion en glucose

Cellule de graine de tomate

Ces réactions n'existent pas chez les animaux qui ne savent pas convertir les acides gras en glucides

Les peroxysomes • Une seule membrane • Ne possèdent ni ADN ni ARN • Les protéines matricielles sont importées du cytosol post-traductionnellement (ex : catalase) • Pas de séquence signal clivée • Deux types de séquence signal identifiées : – PTS1 : C-terminal signal sequence: SKL – PTS2 : N-terminal signal sequence: RLX5HL

Maladies peroxysomales • Défaut dans une enzyme peroxysomale. • Déficience dans la biogenèse du peroxysome. Ces désordres sont connus sous l'appellation PBD, pour peroxisome biogenesis disorders. (exemple : le syndrome de Zellweger) • Les caractéristiques cliniques sont une hypotonie (manque de tonus), un dysmorphisme craniofacial, un retard mental sévère, des défauts sensoriels, une faiblesse musculaire, une hypomyélinisation et une hépatomégalie. • Etude des gènes Pex

Importation de protéines chimériques • Protéines impliquées dans l'importation : les peroxynes : pex7, pex5 • Importation nécessite l'hydrolyse de l'ATP

Importation des protéines solubles de la matrice

Le principe est le même pour les protéines possédant le signal PTS2. Dans ce cas le récepteur est Pex7

Comment a lieu la biogenèse des peroxysomes ?

© 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter.

Copyright (c) by W. H. Freeman and Company

Mutation d'une protéine de la machinerie d'importation des protéines matricielles Peroxisomal membrane protein (PMP70)

Les protéines de la membrane peroxysomale et les protéines de la matrice sont importées par des voies différentes

Peroxisomal matrix protein (Catalase)

Wildtype situation

Mutation in Peroxin import machinery (pex1)

Une perte de fonction de Pex3 conduit à une absence de peroxysomes

Une mutation d'un composant de la machinerie d'importation (peroxine 1) conduit à un localisation cytosolique des protéines de la matrice, mais pas de PMP70 (protéine membranaire) Copyright (c) by W. H. Freeman and Company

Comment à lieu l'insertion des protéines membrannaires des péroxysomes ?

Formation des peroxysomes

Structures lamellaires

Reticulum Endoplasmique

D'après van der Zand et al. (2006) J. Cell Sci. 119, 989-994

Marquage Pex3-YFP et Sec63-CFP Temps (min.)

Formation et prolifération des peroxysomes

Sec63-CFP (RE) Pex3-YFP

Expression inductible de Pex3, une protéine membranaire des peroxysomes couplée à la YFP chez S. cerevisiae D'après van der Zand et al. (2006) J. Cell Sci. 119, 989-994

Peroxysomes

Pex3 et Pex15, autres ?

Transfert des protéines synthétisées dans le cytosol

Système de vannes Transmembranaire Vésiculaire

Merci de votre attention...