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Différents types de transport à travers la cellule Transport Passif: basé sur la diffusion. Suivant le gradient de concentration Diffusion simple: à travers les molécules de la bicouche Diffusion facilitée: grâce à des protéines (perméases) Transport actif: Nécessite de l’énergie (ATP). Contre le gradient de concentration Transport actif primaire (ATPases) Transport actif secondaire (indirect) ATP

Transport actif secondaire (ou indirect) Transport d’ions et de molécules organiques Transport primaire utilisé comme source d’énergie Gradient de concentration généré par le transport primaire utilisé pour co-transporter une autre molécule contre son propre gradient ATP Fig. 7.21

INTERIEUR DE LA CELLULE Transport du Glucose EXTERIEUR DE LA CELLULE État initial: le symport est ouvert sur l’extérieur Le relâchement du glucose permet au symport de retourner à son état initial 2 Na+ se fixent La perte des ions Na+ est suivie par le relargage du glucose à l’intérieur INTERIEUR DE LA CELLULE La fixation des Na+ permet au Glucose de se fixer et déclenche un changement de conformation Les ions Na+ sont libérés à l’intérieur, mais sont re-éjectés vers l’extérieur par la pompe Na/K Le symport est ouvert sur l’intérieur

CFTR - mucoviscidose Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) Présent dans les cellules de l’épithélium respiratoire Pompe ions Cl- vers la cavité des poumons (transport actif) Changement dans la séquence nucléotidique du gène (ADN) provoque changement dans la séquence protéique (délétion d’un acide aminé) = mutation Protéine mutante est éliminée par la cellule Pas de transport de Cl- Pas de sécrétion de Na+ et d’eau  accumulation de mucus , infections etc… Lumière des voies respira-toires CFTR normal, mucus hydraté Lumière des voies respira-toires Delta Phe509  protéine reste coincee dans RER CFTR inactif, accumulation de mucus sec, infections Fig. 8B-1 – Becker et al. 2009

Endocytose et exocytose Molécules de grande taille et particules traversent la membrane par endocytose (entrée) et exocytose (sortie) Nécessite de l’énergie Exocytose: vésicules de sécrétion ou en provenance de l’appareil de golgi ou résidus de digestion sont conduits vers la membrane et fusionnent (ex. hormones, mucus...) Fig. 6.15

Endocytose 3 types d’endocytose Fig 7.22 3 types d’endocytose Phagocytose: création d’extensions cytoplasmiques (pseudopodes) pour entourer les particules à ingérer La membrane entoure la particule et se referme Vésicule contenant la particule se retrouve dans le cytoplasme  digestion (fusion avec lysosomes) Ex: Amoeba proteus

Endocytose 3 types d’endocytose Fig 7.22 3 types d’endocytose Pinocytose: absorption non-spécifique de petites particules et molécules dissoutes Membrane plasmique s’invagine et forme des petites vésicules (~150nm) solutés

Endocytose 3 types d’endocytose Endocytose par récepteur Fixation spécifique d’un type de molécule à un récepteur protéique Permet de concentrer un type de soluté dans des vésicules Fig 7.22

Cours 8: La périphérie de la cellule La matrice extracellulaire (animaux) La paroi végétale Les interactions entre cellules (adhésion, jonctions)

Matrice Extracellulaire (ME) Tissus sont composés de cellules + composés extracellulaires Cellules animales  Matrice extracellulaire (ME) Réseau tridimensionnel de macromolécules extracellulaires Constituants sont produits et sécrétés par la cellule (exocytose) Extraordinaire variété de forme, structure et ridigité Fonctions: Communication (intégrines) Ancrage (au cytosquelette: microfilament) Reconnaissance Ségrégation Régulation (croissance, défense …)

Matrice Extracellulaire: 3 composantes: Réseau fibreux de protéines structurales Collagènes et élastines Complexe protéines-polysaccharides (matrice) Protéoglycanes Glycoprotéines adhésives qui attachent la ME à la cellule fibronectines et laminines

Protéines structurales: Collagènes et élastines Collagènes: protéines principales de la ME 25-30% de la masse de protéines corporelles Confèrent solidité et rigidité à la ME Molécules de collagène synthétisées dans lumière du RER S’associent en triple hélice (spontanément) Nombreux type de collagènes spécifiques aux types cellulaires / tissus Nombreuses fibres organisées en réseau (liaison non covalente + ponts disulfures) ou fibres géantes Chaîne simple Triple hélice Molécule de collagène (tropocollagène) fibrille de collagène fibre de collagène (procollagène) Assemblage du collagène (d’après fig 17-15 Becker et al. 2012) 0.5 µm

Élastines Structure élastique Fibres d’élastine reliées en elles par des liaison covalentes (entre résidus Lysine) Dans tissus non rigides (poumons, artères, peau) Passe de structure dense à structure relâchée selon tension exercée sur réseau Remplacée avec l'âge par du collagène moins élastique rides

Matrice de protéoglycanes Axe protéique + Glycosaminoglycanes (GAG) GAG variables: Sulfate de kératane Sulfate de Chondroitine Hyaluronate protéoglycane Axe protéique GAG constitués d’une répétition de disaccharides modifiés Matrice très hydratée GAG

Exemple de ME: Le tissu conjonctif Sécrétée par fibroblastes Fibres de collagène en mauve, fibres d’élastine en bleu, noyaux des fibroblastes en bleu. Structure hydratée, gélatineuse, flexible Fibroblastes Élastine Collagène ZHANG, Shu-Xin, An atlas of histology, New York, Springer-Verlag, 1999, 426 p.

Exemple de ME: Cartilage et os Cellule cartilagineuse = chrondrocyte Cellules osseuses: ostéocytes, ostéoblastes, ostéoclastes Matrice du tissu osseux plus dure que cartilage, constituée de différents type de collagènes. Différence de rigidité de la ME provident des différents types de protéines qui la composent ainsi que du rapport Protéines:Protéoglycanes, et de la quantité et du type de protéines adhésives

Adhésion de la ME à la cellule Molécules fixent les composant de la ME: Fibronectines ou Laminines Récepteurs à fibronectine et laminine au niveau de la membrane plasmique = Intégrine (protéine transmembranaire) Attachement au cytosquelette (MF) via des molécules de liaison (ex: Taline et vinculine)

Paroi des cellules végétales Rôle structural Rigidité et protection de la cellule Régule la perméabilité Formé de 3 parties (polysaccharides): Fibres: cellulose Matrice: hémicellulose, pectines Molécules d’adhésion: pectines Lamelle moyenne (pectine) Paroi primaire Membrane plasmique Fig 28.3 – Russel et al. Biology first canadian edition

Paroi des cellules végétales Cellulose synthétisée par des complexes protéiques (rosettes) = cellulose-synthase Dans cytoplasme : sucrose hydrolysé en fructose + glucose Rosettes se déplacent pendant la synthèse de cellulose (microtubules)

Paroi des cellules végétales Fibrilles de cellulose entourées de: - Polysaccharides (hémicellulose et pectine) - Glycoprotéines (extensines) Hémicellulose = polysaccharide variable avec branchements courts (différent de cellulose) synthétisée dans l’appareil de golgi puis exportée par exocytose Pas constituée de 100% glucose Pectine = polysaccharides ramifiés (composés de plusieurs sucres) très hydratée (gel). Extensines: Protéines- font des liaisons covalentes fortes avec cellulose et elles-mêmes

Plasmodesme Connections cytoplasmiques à travers la paroi cellulaire Canaux 20-200nm diamètre Réticulum endoplasmique traverse le plasmodesme et se poursuit dans autre cellule Molécules peuvent circuler entre cellules (signaux intercellulaire) Fonction similaire aux jonctions ouvertes des cellules animales Fig. 17.25 Becker et al. 2008

Interactions entre cellules Attachement entre cellules Deux types d’interactions: Systèmes dynamiques: Adhésion entre membranes des cellules adjacentes Interactions plus solides, localisées et à long-terme: Jonctions cellulaires: Jonctions d’ancrage (adhérentes) Jonctions serrées Jonctions ouvertes (GAP)

Adhésion entre cellules Différentes classes de protéines transmembranaires: Immunoglobulines (IgSF): CAMs Cadhérines Selectines Intégrines Coté extracellulaire lié avec molécule identique (liaison homophile) ou protéine différente (liaison hétérophile) Coté cytoplasmique lié au cytosquelette (MF uo FI) Fig.17.12 – Becker et al. 2010

Jonctions intercellulaires (tissus animaux) Attachement permanent et localisé entre cellules Jonction d’ancrage: Desmosomes Lien avec filaments intermédiaire ou microfilament Jonctions serrées Assure étanchéité Claudine Jonctions ouvertes (Gap)

Jonctions d’ancrage: desmosomes adhérence des cellules dans tissus soumis à de fortes contraintes mécaniques (épithélium de la peau, muscle cardiaque) Structure similaire à un boutons pression Membrane plasmique Cadhérines Plaque cytoplasmique Filaments intermédiaires (kératine)

Jonctions d’ancrage: hémidesmosomes Fonction d'adhérence des cellules d'un tissu épithélial à sa lame basale (matrice extracellulaire) Filaments intermédiaires (kératine) Membrane plasmique Plaque cytoplasmique Intégrines Lame basale

Jonctions d’ancrage: hémidesmosomes

Jonctions serrées Constituées de claudines (protéines membranaires) Empêchent le passage de molécules dans l’espace intercellulaire: Permettent d’établir un gradient Étanchéité (pas de passage de fluide) Empêchent le mouvement latérale des protéines membranaires Ex: Cellules épithélium intestinale, vessie, peau, branchie

Cotransport: absorption du glucose dans l’intestin Sang: Forte [Na+] Faible [K+] Cytosol: Faible [Na+] Forte [K+] Lumière intestinale: Glucose (alimentation)  Na+ Cl- (alimentation)

Jonctions ouvertes (Gap) Permettent échanges chimiques et électriques entre les cellules Structures protéiques (connexons) accolées 3nm de diamètre au plus étroit (ions) Signalisation direct entre cellules: Synapses (système nerveux) Muscle (dont cardiaque)

Examen de mi-session Date: Samedi 11 Février 2017 Heure: 10h00 (durée de l’examen: environ 75 minutes) Salles : Plusieurs Voir site BB Learn Contenu: cours 2-9 (tous les cours donnés par FA) Qu’est-ce qui est couvert: les présentations PPT et ce que j’ai dit Format: Choix multiples, complétez les phrases, annotez des schémas, associations, questions à développement court. L’examen de l’an dernier est-il disponible: non Pour vous aider à réviser: répondez aux questions à la fin des chapitres du livre de cours Proposez des sujets / questions pour la séance de révision: soit par courriel, soit sur le forum de discussion du site BBLearn (avant la fin de semaine)