Traffic des protéines: fonctions associées

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0 BICH 4223 – Mécanismes cellulaires
Trafic intracellulaire des protéines Fonctions associées Hiver 2010

1 Traffic des protéines: fonctions associées
Plan du chapitre Fonctions associées Formation des vésicules Insertion et translocation des protéines Maturation des protéines 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

2 Traffic des protéines: fonctions associées
Plan de la section Fonctions associées Sécrétion constitutive et induite Biogénèse et recyclage des membranes Absorption du matériel extracellulaire Phagocytose Pinocytose Endocytose Recyclage des récepteurs et découplage Transcytose Recapture 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

3 Traffic des protéines: fonctions associées
Sécrétion 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

4 Traffic des protéines: fonctions associées
Sécrétion ER -> golgi -> TGR -> vésicule -> sécrétion via mb plasmique transport d'un compartiment à l'autre formation de vésicule (fission) à partir de la mb de départ incorporation de vésicule (fusion) sur la mb d’arrivée TGR = TGN => triage des protéines selon leur destination 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

5 Sécrétion constitutive (continue)
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

6 Sécrétion constitutive
sécrétion continuelle au fur et à mesure de leur synthèse pas d'accumulation ni de concentration intracell. Exemples Anticorps protéines de transport: albumine, a,- b-globuline protéines structurales: collagène... fonctions spécialisées: fibrinogène, prothrombine 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

7 Sécrétion induite (discontinue, sur commande)
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

8 Traffic des protéines: fonctions associées
Sécrétion induite sécrétion sur commande après un signal externe (hormone, situation physiologique, signal nerveux...) accumulation et concentration sécrétion dissociée de la production Exemples protéines digestives: trypsinogène, pepsinogène, lactosidase... hormones: glucagon, insuline, EGF... 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

9 Biogénèse des membranes et du contenu résident des organites
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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

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

12 Traffic des protéines: fonctions associées
fusion et fission des membranes => changements de surface certaines cellules absorbent 25% de leur propre volume/heure = 3% de leur membrane/minute (100%/demi-heure) la membrane ne doit pas s'agrandir ou rapetisser 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

13 Traffic des protéines: fonctions associées
les récepteurs membranaires doivent être remplacés non fonctionnels, abimés, inutiles recyclage constant des membranes Golgi est le point central de ce trafic 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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

15 Récupération et absorption du matériel extracellulaire
processus en deux parties distinctes: internalisation (ingestion, (entrée): endocytose (+/- récepteurs), pinocytose ( plupart des auteurs: = endocytose sans récepteur) phagocytose (avec/sans récepteurs) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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17 Traffic des protéines: fonctions associées
digestion (absorption): Destruction Transformation Dégradation du matériel ingéré par les lysosomes 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

18 Forme amiboide de Physarum polycephalum phagocytosant des levures
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

19 Traffic des protéines: fonctions associées
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

20 Phagocytose animation
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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

22 Traffic des protéines: fonctions associées
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

23 Traffic des protéines: fonctions associées
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 Traffic des protéines: fonctions associées 2010

24 Traffic des protéines: fonctions associées
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 spécialisés phagosomes peroxysomes (production de peroxyde - détruire des bactéries) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

25 Traffic des protéines: fonctions associées
Exemples: élimination de bactéries "étiquetées" avec des anticorps élimination de micro-organismes ou virus reconnus à leur protéines de surface élimination des vieux globules rouges et autres cellules endommagées (1011 globules rouges/jour) 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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: mm 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

27 Traffic des protéines: fonctions associées
aucun signal ????? observé par ingestion de particules colorées (ex. encre) pas de récepteur spécialisé exemple: protozoaire ingérant des particules ou molécules du milieu pour sans nourrir 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

28 Traffic des protéines: fonctions associées
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

29 Traffic des protéines: fonctions associées
Pinocytose sans récepteurs: animation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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

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

32 Traffic des protéines: fonctions associées
2 phénomènes distincts interaction ligand récepteur internalisation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

33 Traffic des protéines: fonctions associées
interaction ligand récepteur + ou – passif Afinité ligand-récepteur très forte: Kd = 10-8 aucune énergie requise simple affinité 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

34 Description générale de l'endocytose à récepteur
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

35 Traffic des protéines: fonctions associées
Lysosomes Ingestion et assimilation du matériel absorbé 2 types de lysosomes primaires (non actif): stocker les enzymes secondaires (actif): digérer le matériel = fusion de lysosomes primaires + endosomes Enzymes hydrolytiques acides digérant/détruisant le matériel absorbé DNases, Rnases, protéases, etc. 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

36 Traffic des protéines: fonctions associées
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

37 Traffic des protéines: fonctions associées
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

38 Recyclage des récepteurs: vésicules de découplage
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

39 Traffic des protéines: fonctions associées
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

40 Traffic des protéines: fonctions associées
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

41 Exemple du transport et de l'assimilation du cholestérol (LDL)
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

42 Traffic des protéines: fonctions associées
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

43 Traffic des protéines: fonctions associées
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

44 Exemple du transport et de l'assimilation du fer
apoTrnf + Fe3+ => ferroTrnf (milieu extracell.) récepteur Trnf: pH 7: milieu extracellulaire grande affinité pour ferroTrnf faible affinité pour apoTransf pH5 (intérieur de vésicule) grande affinité pour apoTrnf faible affinité pour ferroTransf 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

45 Traffic des protéines: fonctions associées
2010 Traffic des protéines: fonctions associées

46 Traffic des protéines: fonctions associées
Transcytose 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

47 Traffic des protéines: fonctions associées
Recapture 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

48 Traffic des protéines: fonctions associées
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