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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Phagocytose animation 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

Phagocytose avec récepteurs surtout chez les animaux (espèces supérieures) cellules spécialisées: macrophages, monocytes mécanisme en fermeture-éclair ("zipper") 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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

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

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

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

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: 0.1- 0.2 mm 2010 Traffic des protéines: fonctions associées

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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