Trafic vésiculaire PDF

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Cours de L2, avec M.LABROUSSE...

Description

LE TRAFIC VÉSICULAIRE  Les 5 étapes du transport vésiculaire.

Les deux premières étapes sont simultanées. La vésicule est transportée dans la cellule (plus ou moins loin) et reconnait la membrane avec qui elle doit fusionner. Enfin il y a la fusion.

 Randy W.Schekman : cherche à identifier les régulateurs de la sécrétion chez la levure.

Le génome de la levure est aujourd’hui totalement séquencé c’est donc simple de l’étudier. Il a d’abord généré une sonde qui suit la voie de la sécrétion. Il crée ensuite une mutagénèse aléatoire avec 1 mutation par génome. Chaque cellule est mutée et possède une sonde, il isole les mutants toujours en vie avant qu’elles se reproduisent (clonage). Ce qui est intéressant c’est les levures avec un problème de sécrétion (phénotype). Une fois les phénotypes d’intérêt on a cherché la sonde, pour savoir à quelle niveau le gène de régulations intervient.

I.

Principe de la formation d’une vésicule de transport

1. 5 acteurs principaux - Le cargo soluble se fixe au cargo transmembranaire via des liaisons électrostatiques. - Le régulateur est recruté à la membrane et s’active ce qui permet de recruter le manteau auto assemblage. Ces molécules s’assemblent en forme ronde car c’est plus simple et ça tire la membrane. On arrive rapidement au détachement. Le manteau est une sorte de coquille il empêche la fusion. - Désactivation du régulateur  l’adaptateur et le revêtement tombent.

1.1. Les GTPase Les GTPase sont : - Sous forme soluble, inactive (dans le cytosol) - Sous forme transmembranaire, active Une fois active grâce à sa conformation 3D elle peut activer des partenaires par contact. Le changement de la GTPase ce fait par échange nucléotidique, par hydrolyse pour l’inactivation. GEF : facilite l’échange nucléotidique d’activation GAP : facilite la GTPase à hydrolyser le GTP d’inactivation

GTPase rencontre GEF qui l’active. GTPase peut se fixer à la membrane et se lie aux cargo et l’adaptateur recrute le revêtement. Les molécules de manteau interagissent entre elles et donne une forme arrondit ce qui déclenche le décrochement de la vésicule. Avant le transport GAP inactive GTPase en stimulant l’hydrolyse de du GTP on a donc détachement de la GTPase, du revêtement et son adaptateur.

II.

Déplacement des vésicules de transport

1. Mode de transport des vésicules Sur une membrane on peut aller d’un côté ou de l’autre. -

Centrifuge vers le + - Centripète vers le – L’AG est au niveau du noyau et du centre organisateur des microtubules.

2. Sélection de la membrane cible 2.1. Les SNAREs Les protéines transmembranaires SNAREs permettent l’adressage de la vésicule au bon compartiment accepteur. Elles marchent par couple.  La cellule place dans la membrane de la vésicule une vSNARE qui se fixe à la membrane du compartiment accepteur sur son tSNARE.

C’est des protéines en hélice   interaction protéine/protéine. vSNARE s’associe à tSNARE et elles s’enroulent ce qui rapproche les membranes.

2.2. Molécules accessoires : SNAP et NSF Deux molécules accessoires hyper importantes. Elles stabilisent l’interaction vSNARE/tSNARE Sur la même membrane on a les ancien SNAREs sur la membrane or le vSNARE doit repartir : NSF est une ATPase, elle sépare les SNAREs par hydrolyse d’ATP.

2.3. Molécules accessoires : GTases Rab Elle est en complexe avec du GDI : qui bloque en forme inactive. À la rencontre de la membrane Rab lâche le GDI, grâce au GEF. Rab s’active à la membrane est devient transmembranaire au niveau de la vésicule. Deux fonctions : - Intermédiaire entre la membrane de la vésicule et la protéine motrice - Interaction avec une protéine d’amarrage qui permet aux SNAREs de se trouver. Une fois la fusion, GAP vient on retrouve Rab lié au GTP et GDI vient l’arracher de la membrane pour la mettre sous forme soluble. 3. Contrôle de la fusion membranaire 3.1. La synaptotagmine Ancrer à la membrane de la vésicule, elle fixe le calcium. La synaptotagmine, une fois que le complexe des SNAREs est stable, se lie au complexe. En présence de calcium, un changement de conformation de la protéine est induit ce qui déclenche la fusion.

BILAN DE L’ARRIVÉE DE LA VÉSICULE AU COMPARTIMENT ACCEPTEUR

Application : LE BOTOX Injection de toxine botulique qui clive les vSNARE et le tSNARE qui ne reconnaissent plus : plus de libération des vésicules, plus de contraction musculaire.

III.

Plusieurs types d’endocytose

Définition : capture de molécules ou particules extracellulaires dans des vésicules ou vacuoles dérivées de la membrane plasmique. -

L’endocytose médiée par récepteurs, elle est spécifique o Vésicules recouvertes de clathrine (B)

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L’endocytose de phase-fluide ou pinocytose, lors de la formation de la vésicule il y a du liquide extracellulaire captée de façon non spécifique o Vésicules lisses (C) o Cavéoles (D) o Macropinocytose (A)

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La phagocytose o Grosses particules insolubles (E)

1. Formation de la vésicule d’endocytose 1.1. Le manteau de clathrine Historiquement le premier identifié. /!\ au MET les cellules sont fixés : les images ne sont pas d’un film. De gauche à droite : membrane plasmique déformer avec du matériel cellulaire, accumulation de LDL à l’intérieur. L’invagination s’accentue. On a resserrement de la membrane plasmique puis détachement de la membrane. La vésicule a à l’intérieur une accumulation de LDL. Réseau en nid d’abeille plat qui donne une fore en relief. Le manteau a déformé et s’est associé à la membrane. Adaptine de la clathrine est capable d’interagir avec le cargo membranaire, ce qui déforme la membrane.

1.2. Sélection du matériel endocyté par des récepteurs de surface Récepteur à la membrane plasmique. Coté cytosol on a l’adaptine (AP2) qui possède une main et attrape le récepteur aux LDL, cargo membranaire puits recouvert. Petit à petit tout se rassemble et se fixe : créant le manteau et déformant la membrane.

Si le récepteur doit être endocyté il faut qu’il possède dans sa partie cytosolique un signal avec une séquence consensus qui possède un : Phe (gros acide aminé aliphatique non chargé). 2. Destinées variées du matériel endocyté

Les vésicules se débarrassent de leur manteau et fusionne avec l’endosome précoce. Le matériel endocyté rencontre ensuite le corps vésiculaire puis un endosome tardif jusqu’à la rencontre d’un lysosome. Les macromolécules qui arrivent au lysosome sont recoupées en éléments fondamentaux et sont transportées dans le cytosol pour être réutilisées. Plus on avance plus les vésicules sont acides (pH diminue), l’acidité est mise en place grâce à un transporteur de protons.

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1er cas : le ligand et le récepteur sont recyclés, la ferrotransferrine Le couple ligan/rcp se trouve dans la vésicule dans l’endosome précoce où le pH induit le détachement du fer de la transferrine. Le fer passe dans le cytosol via un transporteur, pour être réutilisé. Le récepteur et la transferrine arrive à la membrane plasmique : fusion. Le récepteur est remis en place, au pH neutre du milieu extracellulaire la transferrine est libérée et est remplacer par une ferrotransferrine.

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2nd cas : le ligand est dégradé et le récepteur est recyclé, les LDL

Grâce au pH dans l’endosome précoce le LDL se détache de son récepteur. Les destins sont alors séparés : - Le récepteur est recyclé à la membrane - Le LDL est apporter au lysosome

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3ème cas : le ligand et le récepteur sont dégradés

Mono-ubiquitinisation du récepteur : il doit être dégradé. Processus d’invagination de l’endosome qui donne le corps multi vésiculaire. Des lipases vont détruire les vésicules, à l’aide de protéase pour détruire les protéines transmembranaires.

3. Cas particulier : Les exosomes

Les exosmoses résultent de la fusion de corps multi vésiculaires avec la MP. Ce sont des vésicules extracellulaires. Dans certains corps vésiculaires il y a des petites vésicules et sont émis lorsque que celui-ci fusionne à la membrane plasmique. Les exosomes ont rôle de communication cellulaire, ils peuvent fusionner à d’autres membranes plasmique. Ils contiennent du cytosol, des ARNm, micor ARN, virus (VIH) Dans le développement embryonnaire les cellules communiquent par ce moyen, les cellules cancéreuses s’en servent aussi. Dans certains cas la membrane plasmique est capable d’émettre des vésicules vers l’extérieure.

4. Étude expérimentale de l’endocytose des LDL Objectif : mise en évidence d’un récepteur aux LDL (LDL-R). Expérience : mesure de la liaison de LDL radioactive. Conditions expérimentales : o LDL radioactive (LDL*) o 4°C, bloque le trafic mais pas les interactions protéines/protéines

Si la liaison était non spécifique on aurait pu en mettre plus.

On rajoute du LDL non radioactif : compétition pour les rcp, les LDL non radioactif sont plus nombreux donc ils gagnent

5. Notion d’endocytose Spécifique ou non Objectif : cinétique d’endocytose des LDL Expérience : mesure des LDL* intracellulaires en fonction du temps Conditions expérimentales : o LDL radioactive (LDL*) o 37°C Résultats : Biphasique début rapide puis vitesse d’endocytose constante.

Interprétations :

6. La phagocytose 6.1. Capture de grosses particules insolubles Pratiquer par les protozoaires, les macrophages, neutrophiles, cellules dendritiques immatures. 1) Adhésion de la particule à la membrane cellulaire grâce à des récepteurs 2) Cellules développe des pseudopodes et l’internalise dans le phagosome 3) Maturation du phagosome jusqu’au lysosome qui digère la particule ingéré 4) Excrétassions des produits de digestion...