TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE Lundi 15 octobre 2007 TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE

TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE Les mécanismes moléculaires du transport par membrane et le maintien de la diversité des compartiments Transport à partir du reticulum endoplasmique à travers le Golgi Transport du TGN vers les lysosomes Transport depuis la membrane plasmique vers l'intérieur de la cellule : endocytose Transport du TGN vers l'extérieur de la cellule : exocytose

IV - ENDOCYTOSE

Lundi 15 octobre 2007 Schéma routage p746

Introduction : formation d'une vésicule d'endocytose Lundi 15 octobre 2007 Introduction : formation d'une vésicule d'endocytose Capture de macromolécules ou particules ou cellules Le matériel est englobé dans une petite portion de membrane plasmique qui s'invagine puis s'individualise en une vésicule d'endocytose p746

Les deux types d'endocytose Lundi 15 octobre 2007 Les deux types d'endocytose Pinocytose (boire) Liquides et solutés Vésicules de pinocytose  150 nm Toutes les cellules Phagocytose (manger) Microorganismes ou cellules mortes Vésicule = phagosome Phagosome > 250 nm Cellules spécialisées = phagocytes p746

Phagocytose = mode de nourriture Lundi 15 octobre 2007 Phagocytose = mode de nourriture Protozoaires = nourriture Phagocytose  phagosome  lysosome  digestion  cytosol = nourriture Êtres multicellulaires : digestion extra-cellulaire  importation des produits #1 p746

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose

Les phagocytes professionnels Lundi 15 octobre 2007 Les phagocytes professionnels Trois types de cellules phagocytaires Macrophages Neutrophiles (microphages) Cellules dendritiques Proviennent des cellules souches hématopoiétiques Phagosomes  taille variable eg une cellule entière ... Le phagosome fusionne avec les lysosomes  dégradation sinon  corps résiduel Parfois retour direct à la membrane plasmique #1 p746

Macrophage Défense contre les infections et les micro-organismes Lundi 15 octobre 2007 Macrophage Défense contre les infections et les micro-organismes Élimination des cellules mortes par apoptose Très important en quantité : 1011 cellules sanguines éliminées chaque jour #1 p746

Phagocytose par un macrophage de 2 cellules sanguines Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-39 #1 p746 Phagocytose par un macrophage de 2 cellules sanguines

Lundi 15 octobre 2007 Phagocytose Nécessite des récepteurs qui doivent être activés pour déclencher le processus de phagocytose Les meilleurs déclencheurs sont les anticorps Les AC forment un manteau autour des micro-organismes avec la partie Fc tournée vers l'extérieur... #1 p747

Lundi 15 octobre 2007 Fig 24-?? #1 p747

Phagocytose par un neutrophile Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-40 #1 p747 Phagocytose par un neutrophile

Autres facteurs déclenchant la phagocytose Lundi 15 octobre 2007 Autres facteurs déclenchant la phagocytose Complément Oligo-saccharides à la surface de certains microorganismes Cellules mortes par apoptose #1 p747

Lundi 15 octobre 2007 Apoptose Une cellule morte par apoptose perd la distribution asymétrique de ses phospholipides dans sa membrane plasmique  PS (chargée négativement) qui est normalement cytosolique devient externe  Déclenche la phagocytose #1 p747

Particules inertes Verre Latex Fibres d'asbestose Lundi 15 octobre 2007 Particules inertes Verre Latex Fibres d'asbestose #1 p747

Pinocytose Continue Dans toutes les cellules Macrophage Lundi 15 octobre 2007 Continue Dans toutes les cellules Macrophage 25 % de son volume par heure 3 % de sa membrane par minute 100 % en 30 minutes Fibroblaste < (1 % par minute) Amibe > Surface de la membrane diminue  exocytose  cycle endo-exocytique #2 p748

Cycle endo-exocytaire Lundi 15 octobre 2007 Cycle endo-exocytaire Débute dans des puits revêtus de clathrine … Phénomène très rapide : ½ vie  1 minute Captation du fluide extra cellulaire #2 p748

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose

Formation de vésicules à clathrine Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-41 #2 p748 0,1  Formation de vésicules à clathrine

Importance des vésicules à clathrine Lundi 15 octobre 2007 Importance des vésicules à clathrine 2500 vésicules par minute dans un fibroblaste #2 p748

Autres vésicules de pinocytose en dehors de la clathrine Lundi 15 octobre 2007 Autres vésicules de pinocytose en dehors de la clathrine Membrane plasmique  cavéoles Se forment à partir des radeaux lipidiques de la membrane plasmique riches en cholestérol, glycosphingolipides et protéines liées par GPI #3 p748

Lundi 15 octobre 2007 Fig 12-57 #3 p749

Fig 13-42 Cavéoles de la membrane plasmique d'un fibroblaste Lundi 15 octobre 2007 On ne voit pas de manteau Fig 13-42 #3 p748 Cavéoles de la membrane plasmique d'un fibroblaste

Cavéoline Principale protéine de structure des cavéoles Lundi 15 octobre 2007 Cavéoline Principale protéine de structure des cavéoles Protéine transmembranaire à plusieurs passages #3 p749

Les cavéoles Contrairement à vésicules à clathrine, COPI ou COPII Lundi 15 octobre 2007 Les cavéoles Contrairement à vésicules à clathrine, COPI ou COPII Ce n'est pas le manteau de protéine qui permet l'invagination de la membrane C'est la composition lipidique de la membrane de la cavéole qui permet l'invagination de la membrane Déversent leur contenu Endosome ou un équivalent Membrane plasmique d'en face (transcytose) Utilisées par certains virus pour entrer dans la cellule #3 p749

Les cavéoles Suppl. data En cours…

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose

Les 2 types d’endocytose Lundi 15 octobre 2007 Les 2 types d’endocytose Non spécifique (sans récepteur) Spécifique (avec récepteur) Trans Golgi  lysosome  Membrane plasmique  endosome Concentration X 100 Le plus bel exemple : capture du cholestérol #4 p749

Lundi 15 octobre 2007 Cholestérol La capture du cholestérol se fait le plus souvent par endocytose à récepteur spécifique pour fabriquer de la membrane Si elle est bloquée  accumulation dans le sang  plaques d'athérome #4 p749

Fig 13-43  3 millions de daltons 500 molécules 800 molécules Lundi 15 octobre 2007 3 millions de daltons Fig 13-43 #4 p750 pour l'architecture générale pour assurer la liaison spécifique entre la particule et le récepteur à la surface de la cellule  Une particule de LDL (Low Density Lipoprotein) : mode de transport du cholestérol dans le sang

Récepteurs à LDL normal Besoin de cholestérol  fabrication de récepteur transmembranaire et insertion dans la membrane plasmique Diffusion du récepteur dans la membrane et association à un puits à clathrine en cours de formation Internalisation dans des vésicules recouvertes Perte de la clathrine Libération du contenu dans les endosomes précoces Séparation de LDL et de son récepteur (pH acide)  Endosome tardif  lysosome  Cholestéryl ester  cholestérol libre Lundi 15 octobre 2007 #4 p750 Fig 13-44 (A)

Fig 13-44 (B) Récepteurs à LDL mutés Cholestérol sanguin élevé   Soit tout le récepteur manque Soit le domaine de liaison extra cellulaire manque Soit le domaine de liaison intra cellulaire manque :  pas d'internalisation Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-44 (B) #4 p750

Spécificité des récepteurs Lundi 15 octobre 2007 Spécificité des récepteurs Plus de 25 récepteurs pour l'endocytose spécifique Pour LDL le récepteur entre dans un puits recouvert même si le ligand n'est pas lié (cas le plus fréquent) #4 p750

Peptide signal d'endocytose Lundi 15 octobre 2007 Peptide signal d'endocytose Présents dans les protéines membranaires Se lient aux adaptines pour leur intégration dans les puits à clathrine Quatre acides aminés : Y-X-X-Ψ- Y = tyr X = AA polaire Ψ = AA hydrophobe Rencontré dans de nombreux récepteurs #4 p750-1

Cas particulier : LDL-r Lundi 15 octobre 2007 Cas particulier : LDL-r La queue du récepteur possède un signal unique : Asn – Pro – Val – Tyr #4 p751

Diversité des vésicules recouvertes Lundi 15 octobre 2007 Diversité des vésicules recouvertes Il peut y avoir jusqu'à 1000 récepteurs différents dans une même vésicule recouverte  Tout arrive dans le même compartiment ! #4 p751

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Lundi 15 octobre 2007 Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose #5 p751

Les deux compartiments endosomaux Lundi 15 octobre 2007 Les deux compartiments endosomaux Mis en évidence en microscopie électronique en utilisant un traceur (peroxydase) Milieu extra-cellulaire  tubes limités par une membrane  direction vers le Golgi Endosome précoce Périphérique sous la membrane plasmique En moins d'une minute Endosome tardif Périnucléaire près du Golgi En 5 à 15 minutes Plus acide que le précoce #5 p751

Circulation dans les compartiments endosomaux Lundi 15 octobre 2007 Circulation dans les compartiments endosomaux Endosome précoce  endosome tardif  lysosome  destruction Endosome précoce  membrane plasmique #5 p751

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Lundi 15 octobre 2007 Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose #6 p751

Les deux sorts des ligands Lundi 15 octobre 2007 Les deux sorts des ligands Analogie Golgi  endosome tardif Membrane plasmique  endosome précoce Deux voies Dissociation ligand – récepteur (environnement acide des endosomes)  destruction du ligand dans le lysosome Pas de dissociation ligand - récepteur  le ligand suit le sort de son récepteur #6 p751

Les trois sorts des récepteurs Lundi 15 octobre 2007 Les trois sorts des récepteurs Retour à la membrane plasmique qui leur a donné naissance  recyclage Membrane plasmique mais dans un autre domaine  transcytose Lysosomes où ils sont détruits  dégradation Si le ligand reste lié à son récepteur dans l'endosome, il suivra le même chemin que son récepteur #6 p751-2

Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-45 #6 p752 Trois devenirs possibles des récepteurs transmembranaires qui ont été endocytés

Quatre exemples de trafic de récepteur Lundi 15 octobre 2007 Quatre exemples de trafic de récepteur Récepteur à LDL : recyclage du récepteur vers la membrane plasmique Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand Récepteurs aux opiacées Récepteur à l'EGF #6 p752

1 . Endocytose des LDL (médiée par récepteurs) Lundi 15 octobre 2007 Vésicules à clathrine Fig 13-46 #6 p752  1 cycle toutes les 10 minutes 1 . Endocytose des LDL (médiée par récepteurs)

2 . Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand Lundi 15 octobre 2007 2 . Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand Transférine = protéine soluble qui transporte le fer dans le sang Transférine-récepteur arrive dans le compartiment endosomal pécoce par endocytose spécifique Libération du fer mais ligand-récepteur restent liés La transférine qui a perdu son fer s'appelle apotransférine Apotransférine-récepteur est recyclé vers la membrane plasmique Dissociation de apotransférine-récepteur dans l'espace extra cellulaire Nouveau cycle… tout se passe sans les lysosomes #6 p752

2.Tri des protéines membranaires par endocytose Récepteurs 30 minutes après endocytose récepteurs à la transférine (recyclage) récepteurs opioïdes (dégradation dans les lysosomes) Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-47 #6 p753

3 . Récepteurs aux opiacées Lundi 15 octobre 2007 3 . Récepteurs aux opiacées Liaison ligand récepteur Arrive dans le compartiment endosomal précoce Direction vers le compartiment endosomal tardif Dégradation dans les lysosomes #6 p753

4 . Récepteur à l'EGF (receptor down-regulation) Lundi 15 octobre 2007 4 . Récepteur à l'EGF (receptor down-regulation) Liaison de EGF à EGF-r Accumulation dans des puits à clathrine EGF + EGF-r sont dégradés dans les lysosomes  Diminution des EGF-r à la surface de la cellule  Diminution de la sensibilité de la cellule à EGF (receptor down-regulation) #6 p753

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Lundi 15 octobre 2007 Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose #7 p753

Passage de l'endosome précoce vers l'endosome tardif Lundi 15 octobre 2007 Passage de l'endosome précoce vers l'endosome tardif Migration le long des microtubules vers le centre de la cellule Pendant la migration, nombreuses invaginations et formation de vésicules à l'intérieur de l'endosome  Le nom de corps multivésiculaire (ou endosome multivésiculaire) #7 p753

Fig 13-48 Corps multivésiculaire dans une cellule végétale Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-48 #7 p753

Devenir des corps multivésiculaires Lundi 15 octobre 2007 Devenir des corps multivésiculaires Il y a recyclage vers la membrane plasmique tout le long du trajet Soit fusionnent entre eux Soit fusionnent avec des endosomes tardifs préexistants Et reçoivent des vésicules du réseau trans golgien (hydrolases acides) Deviennent des lysosomes #7 p753

Fig 13-49 Voie endocytaire de la membrane plasmique aux lysosomes Lundi 15 octobre 2007 Voie endocytaire de la membrane plasmique aux lysosomes Fig 13-49 #7 p753

Rôle de tri des corps multivésiculaires Lundi 15 octobre 2007 Rôle de tri des corps multivésiculaires Certaines protéines membranaires (EGF-EGF-r eg) qui arrivent dans les corps multivésiculaires doivent être détruites D'autres protéines membranaires qui arrivent dans les corps multivésiculaires ne doivent pas être détruites et être recyclées #7 p753

Lundi 15 octobre 2007 Séquestration de protéines endocytées dans les membranes internes des corps multi-vésiculaires (permet la destruction totale : protéine + récepteur + membrane) Fig 13-50 #7 p754

Rôle de la mono-ubiquitinylation Lundi 15 octobre 2007 Rôle de la mono-ubiquitinylation A lieu quand le récepteur activé est encore dans la membrane plasmique Facilite la capture des récepteurs dans les vésicules d'endocytose Permet l'invagination de la membrane du corps multivésiculaire #7 p754

Rôle de la lipide kinase Lundi 15 octobre 2007 Rôle de la lipide kinase Phosphoryle le phosphatidyl inositol #7 p754

Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Lundi 15 octobre 2007 Plan Les cellules phagocytaires Les manteaux Endocytose spécifique par récepteurs Les deux compartiments endosomaux Recyclage vers la membrane plasmique Les corps multivésiculaires Transcytose #8 p755

Transcytose Exemple : transport des anticorps du lait de la mère à travers l'épithélium intestinal…

Mécanisme Endosome périphérique Endosome de recyclage Lundi 15 octobre 2007 Mécanisme Endosome périphérique Endosome de recyclage #8 p755

Lundi 15 octobre 2007 Transcytose Fig 13-51 #8 p755

Endosome de recyclage Permet de réguler la sortie des protéines Lundi 15 octobre 2007 Endosome de recyclage Permet de réguler la sortie des protéines Exemple : transporteur de glucose dans les adipocytes et les cellules musculaires #8 p755

Lundi 15 octobre 2007 Fig 13-52 #8 p756 Stockage de protéines de la membrane plasmique dans des endosomes de recyclage

Cellule épithéliale Deux domaines Lundi 15 octobre 2007 Cellule épithéliale Deux domaines Baso latéral Apical Deux compartiments endosomaux précoces Un seul compartiment tardif Dégradation dans les lysosomes #9 p756

Lundi 15 octobre 2007 Les deux compartiments endosomaux précoces d'une cellule épithéliale Fig 13-53 #9 p756