LES RÉTICULUM ENDOPLASMIQUES 1 – L’ERGASTOPLASME EN MICROSCOPIE PHOTONIQUE 2 – RÉTICULUM GRANULEUX EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE Définition Variétés 3 – LES RAPPORTS DU REG 4 – COMPOSITION DES MEMBRANES 5 - FONCTIONS A – Voie d’excrétion B – Les glycosylations C – REG et calcium D – RE et métabolismes lipidiques E – Contrôle de qualité 6 – LE RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE 7 – SES FONCTIONS : A - Synthèse des stéroïdes B - Glycogénolyse C - Glycogénogenèse D - Détoxications

LES RÉTICULUM ENDOPLASMIQUES 1 – L’ERGASTOPLASME EN MICROSCOPIE PHOTONIQUE Notion d’ergastoplasme Mise en évidence Les cellules concernées Le cycle sécrétoire 2 – RÉTICULUM EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE Définition Compartiment intracytoplasmique spécifique des Eucaryotes (…), intervenant dans - la modification des protéines excrétoires néosynthétisées, - de nombreuses chaînes ana ou cataboliques. Ergastoplasme: Garnier 1922 sur des cellules acineuses pancréatiques. Il observe que la zone basale de ces cellules, présentant un caractère basophile marqué, subit d’importantes variations en taille au cours du cycle secrétoire. Il constate également une modification de volume de l’appareil de Golgi au cours de ce même cycle. Variétés : Réticulum endoplasmique granuleux (REG) Réticulum endoplasmique lisse (REL)

THYRÉOCYTE : Vésicules apicales : 1 - Vésicules de résorption 2 - Lysosomes 3 - Peroxysomes 4 - Vésicules d’exocytose Sacs dilatés du REG stockant la thyroglobuline grosse protéine de 1260 A.A. qq 100 résidus tyrosyl La thyroglobuline est souvent considérée comme une prohormone. En effet, elle va subir, lors de son expulsion dans la substance colloïde (la substance gélatineuse entourée par les thyréocytes colorée en vert sur la photo en microscopie photonique) un phénomène d’iodination touchant sélectivement les résidus tyrosyl situés dans cette chaîne. Ces résidus vont subir 1 ou 2 branchements d’iode. Secondairement, et lentement, il va se produire ce que l’on appelle un réarrangement moléculaire dans cette molécule, réarrangement qui a pour finalité de rapprocher et de fixer l’un à l’autre des résidus tyrosyl mono ou di-iodés. Finalement, dans cette chaîne protéique de la thyroglobuline, on va trouver des résidus tyrosyl mono-iodés, les mono iodo tyrosine, des résidus di-iodés, les di-iodo tyrosines et des résidus tyrosine porteurs d’un autre groupement tyrosine: ce sont les tri-iodo et les tétra-iodotyrosines. Bien se rappeler qu’à ce moment, les hormones thyroïdiennes sont toujours comprises dans cette grosse protéine. Thyroïde MO

RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX ERGASTOPLASME : Corps de NISSL dans les neurones, Corps de BERG dans les hépatocytes.

RELATIONS REL REG REL Mitochondries REG

Cellule programmée pour synthétiser UNE immunoglobuline. PLASMOCYTE Cellule programmée pour synthétiser UNE immunoglobuline. Cellule dérivant d’un lymphocyte B retrouvée dans les tissus, JAMAIS dans le sang. Libération des Ig se traduisant par la mort de cellule.

HÉPATOCYTE PEROXYSOMES GLYCOGÈNE REG REL MITOCHONDRIES Dans les hépatocytes, en microscopie photonique, les amas de réticulum endoplasmique granuleux et les ribosomes qui sont compris entre les divers sacs réticulaires se colorent en bloc par des colorants basophiles (en général bleu) et forment ce que l’on appelle des « corps de Berg ». Cellule singulière car 2 fonctions ≠ : - une fonction exocrine : synthèse de la bile - une fonction endocrine synthèses multiples

Avec le réticulum lisse 3 – LES RAPPORTS DU REG Avec le réticulum lisse Continuités directes mais protéines membranaires différentes fonctions différentes Continuité directe avec membrane externe mais membrane interne spécifique fonctions différentes Avec la membrane nucléaire Avec l’appareil de Golgi Les « vésicules de transition »… en fait, compartiment tubulo-vésiculaire faiblement acide (à suivre…) Avec les mitochondries Contacts de proximité Partage d’une même chaîne métabolique : corticosurrénale et synthèse des stéroïdes, cellule hépatique et synthèse de l’urée. Dans les cellules élaborant les stéroïdes, les enzymes responsables de la synthèse de ces composés sont localisés dans la mitochondrie et sur les membranes du réticulum endoplasmique lisse. Dans les hépatocytes, le métabolisme de l’urée fait également intervenir des enzymes localisées et dans les mitochondries et sur les membranes du réticulum. Avec les microtubules Fixation des MT (CLIMP63) CLIMP63 = Cytosquelett LInking Membrane Protein (membre d’une famille existant sur de nombreuses membranes les reliant aux microtubules)

- + 4 – COMPOSITION DES MEMBRANES Études réalisées après isolement des membranes : ultracentrifugation en gradient de densité les microsomes Deux variétés de microsomes : - les microsomes lisses, - les microsomes “rugueux” Ultracentifugation sur gradient de saccharose - + petites sphérules de 100 à 200 nm ATTENTION : Microsomes rugueux : toujours du REG mais microsomes lisses = mélanges de membranes en provenance de divers organites Par ces mêmes techniques d’ultracentrifugation associée à un gradient de densité, on réussit à isoler d’autres composants intracytoplasmique comme les appareils de Golgi, les lysosomes. A - PRINCIPAUX LIPIDES MEMBRANAIRES : Bicouche phospholipidique : 40 % de phosphatidyl choline mais aussi phosphatidyléthanolamine et cholestérol synthèse sur le versant cytoplasmique

B - PRINCIPALES PROTÉINES MEMBRANAIRES : Liste non limitative … Ca++ ATPase Canaux calcium Métabolisme calcique Acétyl glucosaminyl transférase Glucosyl & mannosyl transférases Glucose phosphatase Glut 7 (perméase au glucose) Oligosaccharyl transférase Flippase à dolichol-oligosaccharyl Anabolisme glucidique Peptidase signal Translocon Docking protein Protéines Acyl transférases Phosphatases, Flippase et Scramblase Cyt b5 Phosphatidyl synthétase Lipides Les réticulones Structure REL

CAVITÉ RÉTICULAIRE CYTOPLASME GLUCIDES CALCIUM LIPIDES PROTÉINES Ca++ ATPase Canal calcium Glucose phosphatase Glucosyl tranférase Glut7 Mannosyl transférase Oligosaccharyl transférase Calséquestrine GLUCIDES CALCIUM Peptidase signal Translocon (Sec61p) CAVITÉ RÉTICULAIRE Bip Docking protein LIPIDES PROTÉINES ATPase AAA (CDC48) Acyl transférase Phosphatidyl synthétase Flippase CLIMP 63 CYTOPLASME Calnexine

RÉPARTITION des TRANSPORTEURS au GLUCOSE : ASTROCYTE R.E.G. NEURONE Cellules ÎLOTS de LANGERHANS ENTÉROCYTE CELLULES MUSCULAIRES Cellule TUBE CONTOURNÉ RÉNAL CELLULE ENDOTHÉLIALE ADIPOCYTE

F O N C T I S 1 - VOIE D’EXCRÉTION (le segment « Pré »)

3 familles de protéines G : * C T I S 1 - VOIE D’EXCRÉTION Intervention de la SRP: Considérée maintenant comme une protéine G. Ribonucléoprotéine (6 protéines + 1 ARN de 7S) Assemblage nucléolaire * Translocon (ou Sec61 complex) : 3 ou 4 complexes protéiques de 3 protéines insertion du ribosome et transfert de la chaîne protéique Transfert de protéines du cyto- plasme vers le RE Transfert de protéines du RE vers le cytoplasme SRP : Signal Recognition Particule (particule de reconnaissance du peptide signal) Le complexe Sec61 : trois sous-unités: une sous unité alpha qui traverse 10 fois la membrane plasmique, une sous-unité béta et une sous-unité gamma traversant une seule fois la membrane. Peuvent être associées plus ou moins étroitement à ce complexe : Bip, la peptidase du signal, l’oligosaccharyl transférase. Deux propriétés rendent ce complexe très particulier : la possibilité qu’il a de pouvoir être ouvert aussi bien de l’intérieur (REG) que de l’extérieur (cytoplasme) et sa capacité à pouvoir dilater son pore de transfert capable d’admettre de larges résidus branchés sur une chaîne protéique. Enfin, on sait également qu’il peut s’ouvrir directement dans la membrane pour libérer une hélice alpha. 3 familles de protéines G : Protéines G liées aux récepteurs membranaires Ga, Gb, Gg Petites protéines G cytoplasmiques, Ras, Rab, etc… Protéines G de la protéosynthèse. *

2 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE EXCRÉTOIRE F O N C T I S 2 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE EXCRÉTOIRE CYTOPLASME 1 2 3 4 5 Peptide Signal Action de la Peptidase signal Poursuite de la traduction Libération de la protéine CAVITE RÉTICULAIRE Au cours même de la traduction, début des phénomènes de glycosylation

3 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE F O N C T I S 3 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE 5 4 1 2 3 Les peptides signal intra-chaîne ne sont pas clivés car s’ils possèdent les mêmes caractéristiques qu’un peptide signal initial, il n’existe pas de proline, acide aminé qui indique le site de coupure (deux acides aminés après cette proline). L’ARN 7S de cette particule est élaboré au niveau nucléolaire. Il existe dans le génome de très nombreuses copies non fonctionnelles (pseudogènes) des gènes de cet ARN 7S Mise en place du peptide signal initial Clivage du peptide signal Apparition d’un peptide signal intra-chaîne

4 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE F O N C T I S 4 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE à TRAVERSÉES MEMBRANAIRES MULTIPLES 1 2 3 4 Mise en place du peptide signal initial puis clivage 5 6 7 8

Les GLYCOSYLATIONS F O N C T I S N acétyl glucosamine Mannose Glucose CYTOPLASME N acétyl glucosaminyl transférase Mannosyl transférase GDP- UDP- Flippase P Dolichol pyrophosphate 5 cycles de fixation CORE CAVITÉ RÉTICULAIRE

Les GLYCOSYLATIONS F O N C T I S N acétyl glucosamine Mannose Glucose Cette enchaînement de 14 molécules de sucres va alors être séparé du dolichol et transféré en bloc sur une protéine (membranaire ou soluble dans la lumière). Secondairement, on va assister au clivage des résidus de glucose qui ont été ajoutés en dernier. Mannosyl transférase Glucosyl transférase CORE 4 cycles de fixation 3 cycles de fixation

GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ F O N C T I S GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ Phénomènes suivis de l’ablation de résidus glucoses par des glucosidases IMPORTANCE : Ne sont reconnues que les protéines ne portant plus qu’un seul résidu glucose Reconnaissance se faisant par - la CALNEXINE membranaire, - la CALRÉTICULINE soluble. Molécules chaperon (famille des HSP) Si pas de reconnaissance : - Expulsion de la protéine par les translocons (ou Sec61p : complexe hétérotrimérique) - puis dégradation dans le protéasome après ubiquitinylation Existence de chaperons - généralistes - spécifiques d’une protéine : HSP47 et collagène Parmi les rôles du REG : donateur de lipides aux autres organites, homéostasie du calcium, repliement des protéines, contrôle de la qualité des protéines, dégradation des protéines mal configurées. La Bip (ou GRP78) est l’une des plus abondante chaperones. Elle est très proche de la Hsp70 cytoplasmique. Elle est principalement localisée immédiatement sous le pore de sortie du translocon où elle peut agir immédiatement sur les protéines en voies de synthèse. La calnexine est aussi très proche du translocon mais ne peut agir que sur des protéines déjà partiellement glycosylées. Bip et calnexine ont toutes deux une activité ATPasique utilisée vraisemblablement pour le remodelage des protéines. Si une protéine reste mal conformée, elle est transloquée vers le cytoplasme au niveau du translocon puis dégradée dans les protéasomes. Exemples de chaperons : - La Bip : assemblage des chaînes légères et lourdes des Ig - La PDI (Protein Disulfide Isomerase) : établissement ponts disulfure - La calnexine membranaire - La calréticuline

LES MOLÉCULES CHAPERON Heat Shock Protein Protéines initialement découvertes chez E. coli Puis dans les cellules eucaryotes : une  de la ° de culture (vers 42°) synthèse +++ de protéines particulières : les hsp Deux grandes familles : hsp 60 et hsp 70 chacune de ces familles ayant des membres différents dans différents organites : Exemple : mitochondries et mthsp 60 et mthsp 70 Bip (ou Grp78) ≈ hsp 70 spécifique au REG Existence de chaperons spécifiques à certaines protéines Rôles différents pour chacune de ces familles : hsp 70 : repliement d’une protéine en cours d’élaboration hsp 60 : repliement d’une protéine totalement synthétisée dans les deux cas, intervention de l’ATP Si le repliement demeure incorrect distribution de la protéine vers le protéasome (jusqu’à 1/3 des protéines néosynthétisées…) Comment ces protéines reconnaissent-elles un mal repliement ? probablement en reconnaissant des séquences d’acides aminés hydrophobes à la surface de la protéine (séquences normalement retrouvées dans le cœur de la protéine où elles s’associent les unes aux autres). Les maladies par expansion de triplets : syndrome de l’X fragile, dystrophie de Steinert, ataxie de Friedreich, chorée de Huntington et diverses autres maladies (amyotrophie spinobulbaire, ataxie spino cérébelleuse…) Quelle importance ? existence de pathologies humaines dues à la précipitation intracytoplasmique de protéines mal conformées Alzheimer, Creutzfeldt-Jacob, Huntington, E.S.B.

LUMIÈRE RÉTICULAIRE vers appareil de Golgi EXEMPLE d’une MOLÉCULE CHAPERON LUMIÈRE RÉTICULAIRE Glucosidase si bonne conformation: vers appareil de Golgi Glucosyl transférase si mauvaise conformation Repliement incorrect ou protéine mal glycosylée ou… Calnexine Glucosidase CYTOPLASME Translocon ou CDC 48 Vers le protéasome

Le REG est capable d’induire de lui-même une apoptose Réticulum endoplasmique et apoptose Le REG est capable d’induire de lui-même une apoptose (UPR pour Unfolding Protein Response) Molécule clé : la Bip ou Grp78 (glucose regulated protein) Normalement, en quantité suffisante pour : - « traiter » les protéines mal conformées, - bloquer l’action de 3 protéines « censeurs » du REG 3 protéines membranaires intégrales Si trop de protéines mal conformées, - Bip ne peut plus bloquer ces 3 protéines - lesquelles s’activent alors :  une est transférée vers le Golgi, y est clivée et sa partie cytoplasmique est transférée vers le noyau activation de la transcription des gènes des protéines chaperon  Une autre, transmembranaire, phosphoryle eIF2 blocage des traductions des mARN (sauf protéines choc thermique)  Une troisième favorise la rétrotranslocation cytoplasmique des prot. malconformées eIF2 est un facteur protéique cytoplasmique soluble autorisant le début de la protéosynthèse sur le ribosome (eucaryotic Initiation Factor). Sa phosphorylation entraîne son inactivation et un blocage des protéosynthèses. Le fait que les ARN des protéines de choc thermique soient néanmoins traduits nous échappe pour l’instant. Les maladies humaines très vraisemblablement en rapport avec des phénomènes d’apoptose déclenchés par l’accumulation de protéines mal conformées dans le réticulum sont la maladie d’Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique, la maladie de Parkinson, la chorée de Huntington et les maladies à prions (Creutzfeld Jacob) ainsi que les autres maladies par amplification de triplets Dans la chorée de Huntington, le gène d’une protéine a subi une amplification de triplets conduisant à la production d’une protéine comportant un long segment polyglutamine dans son extrémité N terminale. Bien qu’exprimée dans toutes les cellules, cette forme anormale aboutit à la dégénérescence des neurones du noyau arqué et de ceux du cortex cérébral. Il en est de même dans une autre maladie, l’ataxie spino-cérébelleuse. Dans la maladie de Parkinson, une protéine, la parkine, est mutée : elle s’accumule dans le REG et induit une apoptose secondaire. Attention, dans certaines de ces maladies, l’apoptose déclenchée par cette surcharge peut être secondaire à une autre anomalie. Les trois protéines membranaires intégrales sont PERK (PKR like ER associated protein kinase), ATF6 (Activating transcription factor 6) et IRE1 (inositol requiring enzyme1) sont normalement maintenues inactives par la présence de protéines BIP fixées sur elles. En cas de trop nombreuses protéines mal conformées, BIP quitte ces 3 protéines qui s’activent alors. PERK se dimérise puis s’autophosphoryle ce qui entraîne la phosphorylation dans le cytoplasme de eiF2 conduisant de ce fait à un blocage de la traduction : le mARN n’est plus reconnu par la petite sous-unité ribosomale. La protéine ATF6 va migrer vers l’appareil de Golgi où elle subit un double clivage ce qui conduit à la libération dans le cytoplasme d’un court fragment peptidique. Ce dernier est transféré vers le noyau et interagit avec des séquences dites « ERSE » (Endoplasmic reticulum Response Stress Element) présentes dans les promoteurs de nombreuses protéines chaperons dont BIP, GRP94, PDI, etc. conduisant ainsi à une synthèse accrue de mARN de ces chaperons. D’une façon un peu surprenante, ces mARN peuvent être traduits dans le cytoplasme malgré la phosphorylation de eiF2. La protéine IRE1 se dimérise, s’autophosphoryle et s’active. Son domaine cytoplasmique possède une activité endoribonucléasique qui va s’exercer sur un mARN initialement non traductible présent dans le cytoplasme, mARN XBP1. L’ablation d’un intron de 26 bases génère alors un mARN qui peut être traduit et qui donne une protéine dite XPB1. Cette dernière est en fait un facteur de transcription, elle est déplacée vers le noyau où elle se fixe sur les séquences ERSE des gènes des chaperons du réticulum, entraînant ainsi une synthèse accrue de ces mARN des protéines chaperons. Lorsque ces systèmes sont débordés, le réticulum va déclencher une apoptose. Rétrotranslocation se faisant sous l’influence d’une ATPase AAA (CDC48/VCP) entraînant une libération de Ca++ la libération de caspase 12 (intraréticulaire) activant la caspase 9 (voie intracellulaire)

Activation de la transcription ATF6 PERK eiF2 IRE1 eiF2 P Blocage des Protéosynthèses Traduction mARN clivé XBP1 mARN XBP1 Déclenchement d’une UPR : perturbation de l’homéostasie calcique, synthèse trop abondante de protéines sécrétoires, formation de protéines mal conformées, concentrations en glucose ou en sucres diminuées, altération de la glycosylation (UPR = Unfolding Protein Response) La finalité de ce système de contrôle est d’empêcher la sortie de protéines mal conformées vers l’appareil de Golgi. ERSE = Endoplasmic reticulum Response Stress Element. Ces séquences ERSE sont des séquences particulières que l’on retrouve dans les promoteurs de certains gènes chargés de coder des protéines qui interviennent dans la réponse du réticulum endoplasmique à une surcharge en protéines mal conformées (protéines chaperon). Ces séquences ERSE sont activées par fixation de certaines protéines XBP1 Séquence ERSE Activation de la transcription

GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ F O N C T I S GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ Phénomènes suivis de l’ablation de résidus glucose par des glucosidases IMPORTANCE : Ne sont reconnues que les protéines ne portant plus qu’un seul résidu glucose Reconnaissance se faisant par - la CALNEXINE membranaire, - la CALRÉTICULINE soluble. Molécules chaperon (famille des HSP) Si pas de reconnaissance : - Expulsion de la protéine par les translocons (ou Sec61p ) par ATPase AAA (CDC48) - puis dégradation dans le protéasome après ubiquitinylation Existence de chaperons - généralistes - spécifiques d’une protéine : HSP47 et collagène Exemples de chaperons : - La Bip : assemblage des chaînes légères et lourdes des Ig - La PDI (Protein Disulfide Isomerase) : établissement ponts disulfure - La calnexine membranaire - La calréticuline

RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & CALCIUM F O N C T I S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & CALCIUM LES INTERVENANTS : Une pompe à Calcium, la Ca++ ATPase Divers canaux calcium Plusieurs types en fonction des cellules considérées: - canaux voltage dépendant, - canaux gouvernés par IP3, - canaux liés aux récepteurs à la ryanodine Libération du calcium non énergie dépendante Des molécules fixatrices du calcium dans les lumières : Calséquestrine mais aussi Bip, Calnexine, … Séquence KDEL Calcium contrôlant le cytosquelette dans sa structure même, dans son dynamisme l’exocytose les systèmes d’adhésion entre cellules les communications entre cellules (gap) Récepteur ERD2 (ou KDEL-R) Récepteur membranaire cyclant entre Golgi et REG. Ne fixe KDEL que dans un compartiment acide, relargue KDEL dans un compartiment neutre

RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE F O N C T I S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE A - Biosynthèse des acides gras insaturés : Uniquement l’acide oléique (à partir acide stéarique) B - Synthèse des phospholipides : sur le versant cytoplasmique intervention de plusieurs enzymes membranaires intégrales (acyltransférases, phosphatases, transférases) phosphatidylcholines phosphatidylsérines C - Devenir de ces produits : 1 - maintien dans les membranes avec ou sans bascule (flip-flop et asymétrie membranaire) 2 - distribution à d’autres membranes lysosomes, peroxysomes, mitochondries par protéines échangeuses de phospholipides D - Formation des protéines membranaires liées à un lipide le lipide = glycosylphosphatidyl inositol reste fixé dans la membrane mais fixe l’extrémité C terminale d’une protéine néosynthétisée Nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type : les protéines liées à une « ancre GPI »

+ + SYNTHÈSE des PHOSPHATIDYLCHOLINES CH2-CH-CH2 P I O C=O O=C OH I CoA I C=O CH2-CH-CH2 P I OH + + 2 CoA-H Acyl transférase Acyl CoA synthase Acide gras Acide gras activé Glycérol 3 phosphate Acide phosphatidique Choline - P CH2-CH-CH2 OH I O C=O O=C Choline - phosphate I CH2-CH-CH2 hydrophile I O I O Se souvenir que les deux chaînes d’acides gras sont différentes l’une de l’autre et que l’une d’elle est systématiquement insaturée (ce qui n’apparaît pas sur ces schémas). I O=C I C=O Choline transférase Phosphatase hydrophobe Phosphatidyl choline Di-acyl-glycérol

C - Devenir de ces produits : Globalement, le R. E. est le lieu de synthèse des bicouches phospholipidiques Synthèse se faisant sur le versant cytoplasmique C - Devenir de ces produits : Une protéine , non spécifique d’un phospholipide, les bascule sur l’autre feuillet : la SCRAMBLASE non ATP dépendante, les deux feuillets du REG seraient à peu près symétriques. Cependant, une asymétrie membranaire est rapidement générée - par des MOLÉCULES ÉCHANGEUSES de PHOSPHOLIPIDES passage de phospholipides spécifiques du RE vers mitochondries, lysosomes, peroxysomes Golgi, etc. - par des FLIPPASES : bascule d’un phospholipide spécifique d’un versant à l’autre ATP dépendantes Membranes plasmique et golgienne principalement

RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE F O N C T I S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE A - Biosynthèse des acides gras insaturés : Uniquement l’acide oléique (à partir acide stéarique) B - Synthèse des phospholipides : sur le versant cytoplasmique intervention de plusieurs enzymes membranaires intégrales (acyltransférases, phosphatases, transférases) phosphatidylcholines phosphatidylsérines C - Devenir de ces produits : 1 - maintien dans les membranes avec ou sans bascule (flip-flop et asymétrie membranaire) 2 - distribution à d’autres membranes lysosomes, peroxysomes, mitochondries par protéines échangeuses de phospholipides D - Formation des protéines membranaires liées à un lipide le lipide = glycosylphosphatidyl inositol reste fixé dans la membrane mais fixe l’extrémité C terminale d’une protéine néosynthétisée Nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type : les protéines liées à une « ancre GPI »

Les protéines à « ancre GPI » : COOH Glycosylphosphatidyl-inositol P P NH2 COOH NH2 P NH2 P Protéine transférée vers la membrane plasmique Le glycosylphosphatidyl inositol est fixé dans la membrane. Il fixe alors l’extrémité C terminale d’une protéine qui vient d’être clivée. Il existe de nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type .

RÉSUMÉ des PRINCIPALES FONCTIONS du REG Voie d’excrétion des produits élaborés Modifications biochimiques : Glycosylations Scission du peptide signal, Assemblage des différentes chaînes, Fixation d’une protéine sur un lipide membranaire Synthèse membranaire Stockage du calcium Contrôle de qualité Cas de la mucoviscidose Maladie génétique la plus fréquente (1 sur 2500 naissances) Mutations touchant la protéine CFTR (canal chlore avec une ATPase) La plus fréquente des mutations: perte d’un acide aminé (DF508) Protéine restant fonctionnelle mais mal repliée N’est pas distribuée vers la membrane plasmique Est dégradée dans le cytoplasme

LE RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE LES PRINCIPAUX TYPES CELLULAIRES CONCERNÉS : HÉPATOCYTES CELLULES CORTICOSURRÉNALIENNES TESTICULE & OVAIRE ENDOCRINE (CORPS JAUNE) CELLULES GLANDES SÉBACÉES Si le réticulum endoplasmique lisse est particulièrement développé dans ces types cellulaires, il existe dans toutes les autres cellules. Le maintien de la structure tubulaire du REL est du à l’existence d’un groupe de protéines membranaires spécifiques, les réticulones. Ces protéines (il en existe deux) comportent un très long segment hydrophobe en hélice alpha qui se replie en deux sous la forme d’une épingle à cheveu dans le feuillet cytoplasmique de la membrane réticulaire induisant de ce fait une curvature de la membrane. Cette curvature est favorisée par une autre protéine qui s’associe aux réticulones (protéine diteDP1). Ces protéines semblent bien avoir un rôle morphogénétique dans l’organisation en tubules en introduisant d’importantes curvatures au niveau de ces membranes réticulaires. Protéines structurales spécifiques : les réticulones

Les réticulones: Les réticulones constituent un groupe de protéines spécifiquement retrouvées sur les seules membranes du réticulum endoplasmique lisse. Elles sont absentes des saccules du REG et de la membrane nucléaire. Ces protéines sont codées par 4 gènes donnant naissance à de nombreuses isoformes par des mécanismes d’épissage alternatif. Ces réticulones ont une extrémité N terminale, variable, hydrophile et localisée dans le cytoplasme. L’extrémité C terminale est constitué de deux segments hydrophobes en hélice alpha d’environ 30 résidus aminoacyls chacun. Ces protéines sont des protéines membranaires intégrales mais elles ne traversent pas complètement la membrane réticulaire : en n’occupant que faiblement le feuillet luminal du REL, elles induisent une curvature importante de la membrane réticulaire responsable de la structure tubuloréticulaire du REL. En effet, chaque segment hydrophobe prend dans la membrane une disposition en épingle à cheveu et donc n’occupe que faiblement le feuillet luminal du REL. Pour maintenir cette structure tubulaire, les réticulones sont associées à une autre protéine cytoplasmique (protéine DP1). Il faut signaler ici une analogie structurale entre ces réticulones et les cavéolines, protéines qui vont générer des structures hautement courbées. Outre leur rôle dans l’établissement de cette curvature, cette famille de protéine est impliquée dans l’inhibition de la régénération dendritique au niveau du système nerveux central, dans le renforcement de l’activité anti apoptotique de Bcl2…

1 – SYNTHÈSE des STÉROÏDES F O N C T I S VACUOLE LIPIDIQUE ACÉTATE CHOLESTÉROL CHOLESTÉROL (C27) PREGNÉNOLONE (C21) Enzyme de clivage PROGESTÉRONE 17 hydroxylase 21 hydroxylase 11 hydroxylase 17 OH CS CORTISOL DOC CORTICOSTÉRONE REL 21 hydroxylase 18 hydroxylase ANDROSTÈNEDIONE 18 déshydrogénase ŒSTRONE TESTOSTÉRONE ALDOSTÉRONE MITOCHONDRIE ŒSTRADIOL

2 – GLYCOGÉNOLYSE 3 - GLYCOGÉNOGENÈSE F O N C T I S 2 – GLYCOGÉNOLYSE 3 - GLYCOGÉNOGENÈSE 4 – DÉTOXICATIONS DIVERSES : les MONOOXYGÉNASES à Cyt P450 Partie catalytique = Cyt P450 Apoenzyme gouverne la spécificité (relative) au substrat Ajout d’un radical OH à un substrat Puis branchement d’un radical sulfate glutathion sur le radical OH glycuronique rend la molécule hydrosoluble Quelques points singuliers : 1 – la spécificité de l’apoenzyme pour son substrat est relative… 2 – Induction de ces monooxygénases par un xénobiotique du fait de l’existence de récepteurs nucléaires à divers xénobiotiques, de l’activation des gènes des monooxygénases correspondantes. CONSÉQUENCES : 1 - Un xénobiotique peut activer la chaîne métabolique l’inactivant : ACCOUTUMANCE TAO = Tri Acétyl Oléandomycine. Cyt = cytochrome 2 – Attention aux associations médicamenteuses : Ne jamais associer barbituriques neuroleptiques avec contraceptif oral anticoagulant Entre autre… 3 – Arrêt de l’utilisation de certains antibiotiques : Oléandomycine et TAO bloquent le fonctionnement du Cyt P450… 4 – Effets pervers : « activation » du benzopyrène (inactif) en un époxyde (cancérigène…) de l’acétyl amino fluorène (AAA) en acétoxyAAA (cancérig)

La majorité des composés protéiques élaborés au niveau du REG va gagner une structure responsable d’affinage de distribution : L’APPAREIL de GOLGI