L\'appareil de Golgi - Notes de cours 1 PDF

Preview

Summary

Cours de biologie cellulaire sur l'appareil de Golgi...

Description

L'appareil de Golgi Découvert par camillo golgi en 1898. C'est une structure cellulaire, organite qui joue un role essentiel au bon fonctionnement de l'organisme. Il permet la synthétisation et la modification de certaines protéines et de certains lipides en y ajoutant par exemple du sucre, phosphate ou sulfate. Grace à ces modifications, les molécules vont pouvoir devenir actives. Elles vont notamment participer au renouvellement des membranes des cellules. L'appareil de golgi est également une zone de stockage du calcium cellulaire.

Il va être au niveau du cytoplasme, il n'est pas collé au RE. C'est la superposition de citernes aplaties (4 à 6 citernes) qui forme un dictyosome. Le passage d'une citerne à une autre se fait par vésicule. Il y a connexion entre les citernes qui permet la communication. Tous les Golgi ont une même orientation fonctionnelle. On a une partie cis, médian et trans. La partie cis est la plus proche du noyau, la partie médian au centre et la partie trans est la plus éloignée du noyau et du RE, cela va contribuer à la polarité cellulaire. L'entrée dans l'appareil de Golgi va se faire sur la face cis du réseau cis-golgien. Le réseau trans-golgien est la face de sortie et de maturation des protéines et de lipides. On peut voir à MET. Transport du RE au Golgi, on va avoir 4 étapes 1) Vésicules isues du REG contenant les protéines mais sans ribosomes 2) Fusion des vésicules avec les dictyosomes ou sacules du Golgi du côté cis. 3) Progression du contenu tout au long du Golgi et va resortir du côté trans. 4) Va sortir par le phénomène de bourgeonnement. L'appareil de Golgi permet aussi la phosphorylation de certaines sucres comme le mannose. Les modifications post-traductionnelle dans le Golgi : la glycosylation La glycosylation des protéines sécrétées : - suppression de mannose (golgi cis et médian) - ajout de N-acétylglucosamine (golgi cis) - ajout de galactose et acide sialique = NANA (golgi trans) - ajout de fucose Ces étapes sont variables, les glycosylations sont différentes les unes des autres en fonction des protéines, forte hétérogénéité. La majorité des protéines secrétées (sortent de la cellule pour envoyer des signaux ou agir sur d'autres endroits, sang etc generallement des enzymes) sont glycosylées. Ce sont des marqueurs du repliement (validation ou dégradation de la protéine) Transfert, ajout d'un bloc précurseur (14 sucres) sur un NH2 d'une chaine latérale RE - N-lié ou asparagine-lié (linked) - se fait grace à des oligosaccharyl transferase

Ce précurseur sera aussi modifié dans la voie de sécrétion, Golgi. Une grande diversité des glycosylations. Pour les N-glycosylations, le motif oligo-saccharidique ajouté en bloc sur une asparagine dans le RE subit une maturation dans le RE puis dans le Golgi. Une glycosylation O-liée peut etre réalisée dans le Golgi, opération spécifique au Golgi, effectuée sur les OH de sérine ou thréonine par des glycosyl-transférases et aussi sur différents types de protéines, y compris les protéines porteuses des futurs protéoglycanes. Roles des glycosylations dans les cellules eucaryotes : - maturation puis transport des glycoprotéines matures hors du RE - réduction des agressions que peut subir la membrane de la cellule - adhésion entre cellules - identification cellulaire Exemple des groupes histologiques ABO chez l'homme : "3"glycosyl-transférases impliquées transfèrent un ose en bout de chaîne groupe A : N-acétyl-galactosamine groupe B : galactose groupe O : rien Il va agir et rentrer dans le Golgi et agir pour faire l'O-glycosylation sur une sérine ou une thréonine. L'entrée de ce sucre avec le nucléotide (UDP) peut se faire par des perméases. Une fois rentré dans l'appareil de Golgi, le sucre pris en charge par O-glycosyltransférase et va sur soit protéine transmembranaire soit protéine soluble. Analogies entre O-glycosylation et N-glycosylation : Les sucres sont synthétisés dans le cytosol et apportés sous forme activée, liés à des nucléotides. La Oglycosylation concerne à la fois le domaine luminal des prot. transmembranaire ou des protéines solubles contenues dans le golgi. Les sucres sont accrochés aux protéines dans la lumiere des saccules golgiens grace à des O-oligosaccharides-protéine-transférases. Différences entre O-glycosylation et N-glycosylation Le nucléotide débarrassé de son sucre perd un P sous l'action de la nucléoside diphosphatase. Ce P traverse la membrane par une perméase et regagne le cytosol pour etre réutilisé. Le précurseur nucléotide-sucre pénètre dans la lumiere du saccule via une perméase spécifique. Le sucre est acroché par une O-oligosaccharides-protéine-transérase sur l'oxygène porté par le radical d'un acide aminé qui est soit la sérine soit la thréonine (d'où la O-glycosylation). La sulfoconjugaison Elle s'effectue dans la partie trans du golgi. On va fixer des sulfates sur les glycoprotéines, glycosaminoglycane (GAG) et protéoglycanes par les sulfotransférases (enzyme de la membrane du Golgi). Les molécules sulfatées ont de nombreuses charges négatives.

Les groupements sulfatés vont donner cette charge négative à la protéine. La synthèse des sphingolipides Le cholesterol et sphingolipides dans le réseau cisgolgien. Synthese des sphingolipides au niveau du cis et du médian. Ils sont conditionnés au niveau des radeaux lipidiques. Tri des molécules dans le réseau transgolgien Face luminale des compartiments cis et médian golgi. C'est un flux vectoriel permanent. Voie privilégiée d'entrée dans le Golgi - Voie antérograde du RE au Golgi. Les protéines vont sortir du RE par formation de vésicules à manteau de COP II au niveau de régions spécialisées appelées 'sites de sortie du RE', dénués de ribosome. Le tri vers les vésicules va se faire par signal : Les protéines transmembranaires interagiraient avec des éléments du manteau Les protéines solubles se fixeraient sur des récepteurs transmembranaires, ils passeraient aussi sous forme libre dans la vésicule. Ils sortent, orment des vésicules de clathrine et vont dans endosomes, lysosome ou directement dans la membrane plasmique. Voie rétrograde, du Golgi vers le RE Permet de faire revenir des protéines du RE sorties par erreur. Il y a la formation de vésicules à manteau de COPI. Le signal KKXX (Lys-Lys-aa-aa) à l'extrémité COO- des protéines de la membrane du RE. Ce signal se lie directement à COPI -> emballage -> transport rétrograde vers le RE. Signal, séquence consensus KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu-COO-) à l'extremité des protéines solubles, se lie à un récepteur de KDEL transmembranaire. Les vésicules à COPI --> transport rétrograde. Les 2 manteaux COPI et COPII sont ensuite recyclés. Cela se fait en suivant un changement de pH, on a pH neutre à RE mais + on s'approche de Golgi, + le pH sera acide. Ils sortent de la voie antérograde : - vers endosomes précoces à tardifs puis vers lysosomes - voie d'exocytose controlée : vésicule sécrétoire - voie d'exocytose constitutive Lorsque voie endosome puis lysosome on a des récepteurs au mannose-6-phosphate. Vésicules à manteau de clathrine. Lorsque voie d'exocytose controlée : vésicule sécrétoire. Tri par récepteur. Manteau de clathrine Lorsque voie d'exocytose constitutive : tri par défaut Modèle de transport vésiculaire. Le golgi est dit relativement statique. Les enzymes restent en place (cis

restent en cis), les protéines se déplacent de citerne en citerne grace à des vésicules de transports pour etre modifiés. Les transports antérograde et rétrograde se font par des vésicules spécifiques à COPI. Un appareil de Golgi a une structure bien définie comprenant un nombre fixe de citernes liées entre elle. Il existe clairement des récepteurs permettant un tri antérograde et d'autres impliqués dans un tri rétrograde. Les vésicules entourées de protéines COPI cis-golgi vers RE COPII RE vers cis-golgi Clathrine protéine fibreuse qui va permettre polymérisation spontanée qui forme une cage : membrane plasmique ou trans-golgi. Vésicules de sécrétion des voies constitutives vers endosomes, lysosomes et peroxysome. Voie rétrograde manteau COPI recyclé avant son arrivée dans le RE. Exemple de l'insuline qui passe par sécrétion régulée : Agrégation de l'insuline maturée dans le Golgi, exclusion du peptide C en périphérie de la vésicule en cours de maturation. La libération de l'insuline se fait à partir de vésicules sécretoire d'une cellule b pancréatique. Mucus, insuline, hormones, neurones. La sécrétion continue, constitutive ou exocytose, présente dans toutes les cellules, elle ne permet pas le stockage, souvent ces vésicules ou tubules sont recouverts par FAPP (four adaptator phosphat protein) RTG vers membrane plasmique (sécrétion constitutive) : voie de défaut, pas de signal particulier. Vésicules à cavéolines : région RTG riche en cholesterol sphingolipides et protéines GPI, fusion avec la membrane plasmique au niveau des radeaux lipidiques. On n'a pas de recyclage de la cavéoline. Cas des cellules polarisées : Cellules dont la membrane plasmique contient 2 domaines Apical Baso latéral (signal spécifique sur le domaine cytoplasmique) L'adressage est ciblé par Golgi, la transcytose d'un domaine à l'aute gérée par le Golgi. Les éléments déterminants du tri des protéines de l'appareil de Golgi On a la formation de complexe non covalent de grande taile : interaction de faible affinité, dans la lumière des citernes (ex: rétention des enzymes golgiennes de glycosylation) Agrégation ou exclusion : favorisée par les ions calcium et le pH acide (gradient), impliquée pour la sécretion régulée Interaction avec le domaine cytosolique des protéines transmembranaires (ex: vésicules + clathrine + adaptateurs) Partitionnement contre la constitution lipidique : - Protéine à transmembranaire court - Protéines à transmembranaire long dans radeau lipidique

- Protéines + acide gras saturé dans radeau lipidique - Protéine à ancrage GPI dans radeau lipidique - Protéines dans la lumiere du RE OU dans le cytosol - Protéines + acide gras insaturé Radeau lipidique (enrichissement en sphingolipides et cholesterol) L'appareil de golgi permet le renouvellement des composants de la membrane plasmique via un flux vectoriel permanent et aussi le stockage du calcium nécessaire à l'homéostasie de la cellule....