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Cour sur les organités limités par une membrane et transport vésiculaire...

Description

Organites limités par une membrane et transport vésiculaire I.

Origine des compartiments

Les organites se retrouvent uniquement chez les eucaryotes deux membranes : noyau, mitochondries et chloroplastes une membrane : appareil de Golgi, peroxysomes Les organites vont contenir des protéines particulières qui assurent des fonctions qu’il n y a pas dans les compartiments. La cellule doit organiser la distribution vers les organites : système de distribution s’est mis en place en mm temps que les organites se sont formés Hypothèses : -théorie endosymbiotique de l’origine des mitochondries : les cellules eucaryotes ont pu obtenir ces compartiments par simple plissement. Le milieu extracellulaire rentre entre les plis de la membrane et on le retrouve dans cette hypothèse à l’intérieur du réticulum endoplasmique. -théorie archaebactérienne aux organites les cellules eucaryotes du a la symbiose entre bactéries aurait donné naissance au noyau appareil golgi R E donnant des organites Cette compartimentation du a une évolution conjointe et mise en place d’une distribution entre diff organites

II.

Déplacement des protéines entre les organites

Protéines enzymes et structure grâce a un processus de traduction dans cytoplasme qui est réalisé par les ribosomes : ils se promènent le long des ARN messagers et assemble une chaine d’acides aminés. Une fois que le ribosome a lu un codon stop il libère la protéine. Comment ces protéines se rendent au bon moment et dans le bon compartiment ? C’est un système d’adressage des protéines vers les diff compartiments, il faut que les protéines soit capable de lire ces adresses Diff modalités d’adressage des protéines chez les C eucaryotes : Transport a ouverture contrôlée fait entrer protéine dans le noyau et aussi ressortir, elles sont prises en charges par d’autres molécules qui leur font passer pores nucléaire, ouverture des pores contrôlé par la cellule • Transport transmembranaire, concerne les mitochondries, les plastes mais aussi 2 organites : les peroxysomes et R.E. Il fait en sorte que les molécules se faufilent a travers les membranes de ces organites à travers un pore particulier, complexe pour laisser entrer les protéines, transport unidirectionnel. Les protéines ne peuvent aller que du cytoplasme vers ces organites. Transport vésiculaire concerne les protéines en provenance du R.E et elles sont emmenées vers appareil de golgi et vers d’autres organites ou même à la surface de la cellule +ouunidirectionnel transport entre organites slmnt, les organites concernées n’ont qu’une seule membrane. Compartiment donneur donne des vésicules de transport, qui voyage dans le •

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cytoplasme, elles gardent la même orientation que le compartiment de départ qd elles arrivent à la cellule cible il ya fusion avec la membrane puis elles s’y déversent.

Comment les vésicules reconnaissent compartiment cible et comment membrane fusionnent ? Les molécules de Snare : présentes dans vésicules, à l’intérieur du cytoplasme mais aussi dans la membrane des compartiments cible. Lorsque qu’elles rentrent en contact les protéines se reconnaissent et s’enroulent les unes autour des autres ce qui resserre le compartiment membranaire, il se resserre tellement que les bicouches lipidique entre en contact et fusionnent pour créer un espace de communication entre cellule cible et vesicule qui s’y déverse.

III.

Signaux de tri

Permettent l’adressage des protéines vers tel ou tel organite. Ce sont des séquences d’acides aminés qui font parties intégrantes des protéines, ces signaux sont des signaux d’adressage, ils peuvent être de longueur variable de 3 a 30 acide amines et sont a plusieurs endroits le long de la protéine= signal de tri. Il y a deux cas de figure :

A.

Le peptide signal

Cette séquence d’acide aminé est unique et va être reconnue par système de transport au compartiment qui lui convient en fonction de sa position le long de la protéine. Lorsque le peptide signal est dans la partie n terminale de la protéine (partie traduite en premier), cette protéine peut

être prise en charge alors vers son compartiment de destination alors même qu’elle ne soit pas terminée = adressage co traductionnel, la protéine a sa conformation tridimensionnelle slmnt une fois qu’elle est dans son compartiment cible À l’inverse si il est à la fin de la protéine dans la région c terminal il faudra attendre que la traduction soit fini pour faire le transport = adressage post traductionnel Peptide éliminé une fois arrivé à la cellule cible

B.

Région signal

Possède plusieurs séquences d’acides aminés reparti le long de la protéine et participe à l’adressage de la protéine, il faut qu’elles soient réparties dans l’espace pour adresser correctement la protéine. La protéine doit être traduite et aussi qu’elle est réussi à se replier correctement dans l’espace, donc c’est un adressage post- traductionnel. On peut en labo construire des séquences synthétiques d’acide aminé et voir les protéines synthétisées envoyé vers les compartiments que l’on pense cible.

IV.

Peroxysomes A.

Fonctions

Organites limités par une membrane plutôt petite entre 0.2 et 0.5 micromètres en moyenne, ils sont présents dans toutes les cellules mais dépendent surtout du type cellulaire, cellules hépatiques, reins… Ils ne contiennent pas d’ADN. Ils assurent des fonctions particulières, leur fonction spécifique est l’oxydation des molécules organiques qui va se faire selon un ensemble de réactions qui entraine production d’H202 (peroxyde d’hydrogène). Donc le groupe RH2 en présence d’oxygène gazeux, les oxydases qui catalysent vint oxyder la molécule et produire du peroxyde d’hydrogène = eau oxygénée qui peut attaquer tissu des cellules, dangereux.

RH2 + O2 -> R + H2O2 Il existe un ensemble de réactions secondaires qui rendent le peroxyde d’hydrogène moins dangereux et revient a un produit d’eau grâce a catalase. Pourquoi oxyder les molécules organiques ? Cela les rend bcp plus solubles les β-oxydation des acides gras à longues chaines, acide gras pas soluble = difficilement éliminable par organisme : l’acide gras possède n atomes de carbone et entre dans le cycle, en présence d’oxydase fixation d’un acide CoA qui va ensuite permettre l’élimination du C et à la fin on se retrouve avec le mm acide gars avec n- 1 C= peroxydation. Plus elles sont oxydées plus elles sont solubles et éliminable = fonction physiologique des peroxysomes Elles peuvent oxyder autres molécules comme des molécules insolubles absorbées par nourriture avec pesticide ou oxyder l’éthanol, participent à la détoxification de l’alcool et détoxifie d’autres molécules comme certaines dans les médicaments. Ils participent à la détoxification de toute ces molécules, permet solubilité et de passer dans le sang

B.

Adressage des protéines vers les peroxysomes

Dans le compartiment membranaire à l’intérieur du cytoplasme il y a des réactions dangereuses, donc c’est un moyen de circonscrire dans un compartiment des réactions dangereuses, adressage vers peroxysome ce fait en plusieurs étapes : Oxydase et catalase possèdent des signaux de tri PST 1 ou PST2, PST1 est localisé en c terminal et est composé des 3 derniers acides aminés l’adressage se fait de manière post traductionnel tant que la protéine est dans le cytoplasme, elle est associée a une protéine HSP70 qui est une protéine chaperonne : elle empêche cette protéine peroxysomial de se replier. Celle-ci ne fonctionne pas correctement et reste déplier, pas de conformation tridimensionnelle. Pendant ce temps le PST1 est pris en charge par un récepteur PeX5 qui amène l’ensemble de tout ca à proximité de la membrane du peroxysome et amène au complexé de translocation PEX 5 lié au peptide, signal ouvre complexe et protéine se faufile dans le complexe à travers le peroxysome =transport inter membranaire à l’intérieur du peroxysome. M’oxydase peut enfin se replier et assurer son rôle.

V.

Réticulum endoplasmique

Organite important, limité par une seule membrane, les replis de cette membrane crée réseau dans tout le cytoplasme de la cellule, il est en continuité avec la membrane nucléaire externe, cette membrane est continues. Ce qui veut dire que l’intérieur est une seule structure, le compartiment unique défini par la membrane est ce que l’on appelle la lumière du réticulum endoplasmique elle fait une dizaine de nanomètre d’épaisseur. Il est impliqué dans des fonctions essentielles pour la cellule. On définit une zone qui est associée à des ribosomes = réticulum endoplasmique rugueux RER ou REG (granuleux) impliqués dans la synthèse et la modification des protéines.

D’autres régions sont dépourvues de ribosomes = réticulum endoplasmique lisse = RE Lisse elles sont impliquées dans la synthèse des lipides

A.

R .E et synthèse protéique

Protéines destinées au R.E vont être traduite par les ribosomes dans le cytoplasme en association avec la membrane du R.E, l’adressage des protéines vers R.E se fait de manière co traductionnel et le transport des protéines à travers le réticulum par mécanisme transmembranaire. Signal est un peptide signal localisé dans la région n terminale de la protéine, c’est un des 4 acides aminés de la protéine, des que le peptide signal est traduit il est reconnu par un récepteur dans la membrane du réticulum des que cela est capté il ya la protéine qui s’agrandit et la protéine qui rentre dans le R.E par transport transmembranaire Cette molécule srp s’accroche au peptide signal qui bloque le ribosome =pause dans traduction, cela est reconnu par 3 récepteurs localisés dans la membrane du réticulum, la protéine de translocation est capté par son récepteur le ribosome reste accroché a la surface peptide de translocation partie = traduction reprend peptide signal reste accroché 1. Protéines solubles (dans lumière du R.E) Une fois que protéine a fini d’être synthétisée elle se décroche du peptide signal qui va être coupé et éliminé et il va être recyclé et la protéine va pouvoir acquérir la conformation souhaitée 2. Protéines transmembranaires Doivent restées encrées dans la membrane, même type de peptide signal et protéine transférées dans lumière du réticulum La protéine ne doit pas être transloquée dans lumière, enchainement d’acides aminés en contact avec canal de translocation est désactivé et de ce fait la traduction continue mais coté cytoplasmique on se retrouve avec partie n terminal dans lumière réticulum, c term reste endoplasmique Certains récepteurs vont traverser un très grand nombre de fois la membrane : succession de signaux de début et de fin de translocation ce qui permet une alternance donc on obtient une récepteur qui

traverse nx fois la membrane, la cellule synthétise la majorité des protéines transmembranaire qui seront envoyés vers d’autres compartiment par transports vésiculaire

B.

Glycosylation des protéines dans le R.E

Ajout de sucres reliés de manières covalentes sur certains acides aminés sur les protéines 2 lots ou est possible l’accrochage des sucres : AA Serf (serine) ou Thr (thréloine) possédant radical OH et hydrogène enlevé et accrochage sucre Ce sont des glycoprotéines O-glycolisées Principalement réalisé dans l’appareil de golgi Elles sont N-glycolisées, les sucres vont venir s’accrocher sur un atome d’azote (Asparagine et glutamine An Glm avec NH2 -> NH avec accrochage sur azote ce sont aussi des glycoprotéines Nglycosylées est effectué dans lumière du R.E) Dans cytoplasme s’accroche sur oxygène. Ce qui va être accroché en une seule fois à cet atome d’azote est un bloc de 14 sucres, positionné de la même maniéré, la glycolysation se fait en une seule fois et c ’est toujours le même oligosaccharide qui est lié. Elle s’effectue de manière co traductionnelle immédiatement après transfert de ces 14 sucres il y un élagage qui consiste à éliminer les 3 glucoses, ces protéines vont soit restées glycolysées ou subissent d’autres modifs dans appareil de golgi

C. •

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Autres modifications des protéines dans R.E

Formation des ponts disulfures (liaisons entre atomes de souffre) c’est un processus capital pour que les protéines acquièrent une $ structure tridimensionnelle. Une liaison covalente entre deux cystéines à l’intérieur d’une même protéines, ils possèdent dans leur chaines latérale protéine de cys une liaison covalente intramoléculaire qui fixe conformation tridimensionnelle. Lumière favorise la liaison intramoléculaire qui favorise ponts disulfures et vont bloquer la conformation tri Formation des liaisons GPI qui correspond à l’encrage de certaines protéines sur des lipides membranaires par l’intermédiaire d’un sucre. Ces liaisons comprennent des protéines qui sont disposés à être exposées à la surface à l’extérieur de la cellule. GPI = glycosylphosphatidylinositol cela se passe à l’intérieur du R.E le groupement GPI se retrouve a la fin a l’extérieur, elles sont crée dans membranes mais assure fonction a l’extérieur Ancrage de certaines protéines sur acide gras elles sont liés de manière covalente soit un acide gras ou autre. Cette association permet à la cellule de conserver les protéines à proximité de membranes biologiques

D.

RE et biosynthèse des lipides

Fonction directement liée à la membrane du RE, la biosynthèse se fait dans des le RE lisse (dépourvu de ribosomes). Enzymes impliquées = enzymes associées à membrane RE (monocouche cytoplasmique) Phospholipide a une tête polaire orienté vers le milieu aqueux et AG froment queue hydrophobe

La biosynthèse consiste à associer des molécules polaires chargées moins et des AG pour former des phospholipides.

La synthèse prend source de dérivés du glucose, molécules polaire glycérol 3P et Antigène Acyl CoA. Formation d une molécule acide phosphatidique directement inclus dans la membrane du réticulum puis on élimine le phosphate pour obtenir une molécule diacylglycérol ensuite vient ajouter une fonction OH pour obtenir de la choline. On aboutit à la synthèse de nouveaux phospholipides directement ajouté dans la couche lipidique de la membrane. Lorsque formation de phospholipides par le réticulum, une membrane est rallongée (double couche asymétrique du RE) alors pour rééquilibrer il ya des enzymes qui basculent les phospholipides d’une couche à l’autre (flip flop) ces enzymes catalysent la réaction : action des flippases dans la membrane du RE avec de l’ATP qui oblige les membranes à basculer = croissance des deux moitiés de la d ouble couche. Membrane réticulum réussi à conserver structure asymétrique.

E. •

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Autres fonctions du RE

Synthèse des hormones stéroïdes : la molécule de cholestérol est précurseur de cette synthèse : première étape de synthèse des stéroïdes dans mitochondries consiste à éliminer la chaine latérale du cholestérol, la cellule produit ensuite un tas d’hormones dont œstrogène, testostérone … fonction de biosynthèse des stéroïdes assuré par slmnt qlqs groupes de cellule surtout dans ovaire, testicules pour autre organe/cellules de l’organisme cette boite de synthèse n’existe pas. Cholestérol produit hormones très importante pour reproduction EV. Réservoir d’ions Ca 2+ : Il existe très peu de calcium libres dans le cytoplasme en effet ces ions sont séquestrés à l’intérieur du RE (accumulation à l’intérieur du réticulum pour réserves. Pour les libérer il faut un signal extra cellulaire perçu au niveau de la membrane qui déclenche un second signal dans le cytoplasme qui vient déclencher l’ouverture de canaux

qui laisse sortir les ion CA du RE → sortie massive et rapide des ions calcium qui a des conséquences importantes sur devenir de la cellule. Joue aussi rôle dans transmission des signaux, à l’intérieur de la cellule peut déclencher mort cellulaire etc ….

VI.

L’appareil de Golgi

Appareil limité par une seule membrane que l’on trouve généralement à proximité du RE. Il est formé par un ensemble de structures que l’on appelle des dictyosomes, ensemble des dictyosomes = appareil de Golgi. Dictyosomes = ensemble de sacs membranaires aplatis qui forment une structure discontinue et chacun des dictyosomes forme une structure orientée. La face CIS des dictyosomes, à proximité du RE est la face d’entrée. Les sacs présents au milieu la pile sont des sacs médians. Ceux en dessous sur la face TRANS= face de sortie des dictyosomes (par endroit forme sac de réseau ou il y a un tri chez éléments qui sortent du dictyosome = réseau trans golgien). Tout les éléments qui rentrent dans les dictyosomes arrivent par transport vésiculaire qui démarre au niveau du RE.

Au niveau de cet appareil sont produit la majorité des sucres complexes de la cellule qui vont être des polymères de sucre qui sont généralement raréfiés ex : pectine (présent dans confiture), hémicelluloses qui constitue paroi végétale, mucus chez animaux. Il est aussi capable d’associer des sucres complexes à certaines protéines et donc de produire à son tour des protéoglycanes. Autre fonction = modifications des protéines.

A.

Transport des protéines depuis le RE vers l’appareil de Golgi

Le transport des protéines se fait par transport vésiculaire, transport initié dans la région du RE lise (dépourvue de ribosomes) = zones de transitions : elles emportent d’une part les protéines solubles mais aussi membrane qui les forme emporte des protéines transmembranaire. Ces vésicules voyagent dans le cytoplasme et gagnent l’appareil de Golgi jusqu’à la phase CIS. Mais comment les cellules font le tri entre les protéines ? Il n’y a pas de tri depuis le RE vers l’appareil de Golgi, il s’effectue seulement à l’inverse sur la voie retour où l’on va trouver dans ces différents sacs des récepteurs de protéines du RE. Cela se fait dans la phase CIS de l’appareil de golgi où des récepteurs vont dans l’appareil de golgi se lier spécifiquement aux protéines, possédant un signal de tri que l’on appelle signal de rétention dans le RE, qui ont été amenées par erreur à l’appareil. Le récepteur se lie car il ya un signal de tri de 4 acides aminés = création d’une vésicule qui retourne dans le RE (enrichissement en protéines). Les protéines qui restent dans l’appareil vont passer d’un sac à l’autre toujours par transport vésiculaire. Mise en évidence : drogue brefeldine A bloque la voie aller mais ne bloque pas la voie retour donc qd présence de cette drogue l’appareil golgi disparait = expérience qui a pu mettre en évidence voie aller et retour.

B.

Modification des protéines dans le Golgi

Dans les cellules des mammifères les protéines mettent une demi h pour traverser les différents sacs par transport vésiculaire, pour aller de face CIS à TRANS. On admet généralement que les protéines passent d’un sac à l’autre tjrs par transport vésiculaire et arrivent ensuite du cote TRANS où elles vont être triées et subir des modifications.

Pendant leur passage d’une demi h les protéines subissent de nombreuses modifications : • • •

Modification des ponts disulfures Protéolyse (coupure de qlqs acides aminés) Remaniement des oligosaccharides, modification de leur chaine glucidique pour les glycoprotéines : remaniements complexe qui sont toujours les mêmes types de remaniement, les ramifications se font toujours dans le même ordre et s’enchaine de la même manière. Localisation des enzymes de remaniement toujours dans les mêmes sacs cela veut dire que les enzymes sont réparties de manière non aléatoire dans les diff sacs de l’appareil de golgi.

Protéines modifiées dans l’appareil de golgi sont à nouveau triées en TRANS et envoyées soit vers les lysosomes soit vers la surface de la cellule (membrane plasmique) soit stockage de façon transitoire dans vésicules.

C.

Transport des protéines du Golgi vers les lysosomes

1. Structure/fonctions des...