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Les Organites intracellulaires

Vésicules et lysosomes

Agenda

• Introduction

• Mécanisme moléculaire du traffic vésiculaire dans les voies de biosynthèse /

secretion et d'endocytose

• vésicules entourées de protéines

• vésicules de sécrétion des voies constitutive et régulée

• Lysosomes et peroxysomes

Les Organites cellulaires sur les voies clés de la

dynamique cell.

Voie d’endo-exocytose

dégradation

Voie sécrétoire

BiosyntheseImport

protéines

Energie / apoptose

Deux destinations globales pour les protéines

Cours de CytologieDYNAMIQUE CYTOPLASMIQUE

Les organites intracellulaire

Importance du transport vésiculaire

LE PRIX NOBEL DE MÉDECINE POUR LE

TRANSPORT CELLULAIRE

Le comité Nobel a choisi de récompenser 3 chercheurs, James Rothman, Randy Schekman et

Thomas Südhof pour leur découverte sur le fonctionnement du transport à l’intérieur des cellules.

« Leur découverte a rayonné sur tous les champs de

la biologie cellulaire. Elle a permis de comprendre

certains dérèglements comme ceux observés dans

des maladies métaboliques, ou du développement.

Les même mécanismes sont mis en jeu dans le

transport de protéines lors de la croissance de

certaines tumeurs » explique Franck Perez

chef d’équipe dans l’unité compartimentations et

dynamique cellulaire.

Sur l’image, la source des vésicules, à savoir l'appareil de Golgi,

est visible en rouge.

Les vésicules et autres intermédiaires de transport, sont en vert.



http://umr144.curie.fr/

Importance du transport vésiculaire

- Sécrétion (neuro)-hormonale

Noradrénaline

Adrenaline, insuline etc

- Sécretion de produits intracellulaire

« inutiles » ou toxiques

- Nutrition

Épithélium intestinal

- Défense

Leucocytes

Phagocytes

Macrophage etc

Renouvellement de la membrane plasmique (phospholipides,

récepteurs, transports, enzymes etc



Les étapes du transport vésiculaire Sac de transport entouré d’une membrane.

Le transport vésiculaire se déroule en six étapes :

1) Tri moléculaire.

2) Bourgeonnement des vésicules à partir du compartiment donneur.

3) Fission : détachement des vésicules possédant un revêtement cytosolique protéique (coatomères ou

clathrine). Les vésicules se « déshabillent » permettant ainsi l’interaction entre les protéines motrices du

cytosquelette et les vésicules.

4) Vectorisation : transport des vésicules entre le compartiment donneur et le compartiment receveur.

5) Ancrage des vésicules.

6) Fusion des vésicules avec le compartiment accepteur (ou receveur).



Les étapes du transport vésiculaire

Compartiment donneur

Compartiment donneur

Molécule soluble

Revêtement protéique



Différents type de vésicules

vésicules entourées de protéines

- COPI: cis-golgi et cisternae vers REG

- COPII: REG ver cis-Golgi

- Clathrine: Mb plasmique et trans-golgi (voie sélective)

vésicules de sécrétion des voies constitutive et régulée

Endosomes

Lysosomes

peroxysomes

Sac de transport entouré d’une membrane.



Rôle de la séquence KDEL dans la recapture des protéines résidentes du RE

Les protéines transportées dans les vésicules possèdent des signaux d’adressage qui leur sont

nécessaires pour gagner leur destination finale.

Les protéines chaperonnes résidentes du RE comme BiP ou PDI portent un signal d’adressage

et de rétention dans le RE situé à l’extrémité C-terminale de leur partie protéique :

Le motif KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu).

Ces protéines sortent du RE et sont transportées vers l’AG pour y parfaire leur maturation.



Rôle de la séquence KDEL dans la recapture des protéines résidentes du RE

Manteau de COPI

Agrégation tubulo-vésiculaire

Manteau de COPII

ACIDEGradient de pHNEUTRE

Voie vers l’avant

Voie rétrogradeProtéine résidante du RE

Récepteur protéique KDEL

Protéine sécrétoire

Reconnaissance du motif KDEL des protéines résidentes du RE par les récepteurs KDEL.

Le retour vers le RE est assuré par transport vésiculaire.

La recapture des protéines vers le RE a lieu à plusieurs niveaux de l’appareil de Golgi.

Dans le RE (où pH neutre), les protéines se dissocient du récepteur KDEL qui est alors envoyé dans l’appareil de Golgi pour être réutilisé.

vésicules entourées

de protéines

Formation d’une vésicule

Endosome

CMV



Formation d’une vésicule

Cis-Golgi

E,R,G,I,C

RER

COP I

COP II

Protéines fixant du GTP

Protéines récepteur membranaire

Protéines de « coating »

Membrane

Protéines cargo soluble

Protéines cargo membranaire



Les vésicules COPI:

Coat Protein I : Cis-Golgi vers REG

Mécanisme identique pour

- COP II : REG vers Cis-Golgi

- Catherine

Bourgeonnement puis individualisation de la vésicule

après action de la « dynamine »



Les vésicules à clathrine:

La clathrine : protéine fibreuse

Les molécules de clathrine sont aussi appelées triskelions (grec: trois jambes)

Polymérisation spontanée pour former des structures « cage »



La séparation nécessite un processus énergétique

nécessitant l’intervention de la « dynamine »



Fusion avec la membrane et polarité du contenu



Il existe aussi une polarisation des sécrétions

Rôle important de la polarité dans les

processus physiologique

Vésicule au contenu différents en fonction

de leurs destination : apical ou baso-latérale

Rôle important de l’endosome dans cette

polarisation et l’adressage vésiculaire



Modèle de fusion des membranes

Dans l'étape finale de l'exocytose, la membrane de la vésicule fusionne avec la membrane

plasmique.

La fusion de deux bicouches implique des intermédiaires (au niveau du site de contact) qui

se développent pour former un canal appelé pore de fusion.



Protéines Rab et groupes SNAR

Cette étape de reconnaissance est contrôlée par

deux classes principales de molécules : les SNARE et

les protéines G monomériques Rab.

les membranes cibles affichent des récepteurs complémentaires qui reconnaissent

spécifiquement ces marqueurs.



Le complexe SNARE au coeur de la fusion membranaire

SNARE

Les SNARE sont des protéines transmembranaires qui

appartiennent à 20 groupes différents chez les cellules animales.

Lors du transport vésiculaire intracellulaire, les protéines SNARE (syntaxine, SNAP-25 et

synaptobrévine) constituent des étiquettes qui permettraient la reconnaissance mutuelle

et le déclenchement de la fusion entre vésicule et membrane cible

La localisation spécifique de différentes SNARE dans un compartiment sub-cellulaire donné

(réticulum endoplasmique, Golgi, lysosome, vacuole, ou membrane plasmique) chez la levure

suggère que le système SNARE opère quasiment à tous les niveaux du transport intracellulaire



Cours de Cytologie

ARCHITECTURE CELLULAIRE

Les organites

Les SNARE (Soluble NSF Acceptor REceptor)

Il en existe deux groupes complémentaires :

– Les v-SNARE, situées sur les vésicules (v pour vesicle) ;

– Les t-SNARE, situées sur les compartiments cibles (t pour target).

v-SNARE (Vésicule)

t-SNARE (target = cible)

Chaque v-SNARE interagit spécifiquement avec une t-SNARE complémentaire pour former un complexe

trans-SNARE qui bloque ensemble les membranes de la vésicule et du compartiment cible.

Rôle des SNARE dans l’adressage des vésicules

Manteau

protéique

Compartiment receveur 1

Compartiment receveur 2

t-SNARE 1 t-SNARE 2

Fusion

Arrimage

v-SNARE 2

v-SNARE 1

Chargement 1 Chargement 2

Protéines Rab et groupes SNAR

Les protéines Rab contribuent fortement à la spécificité du transport vésiculaire.

elles se distribuent spécifiquement sur la face cytosolique des membranes cellulaires.

Rab facilite et régule la vitesse de l’arrimage vésiculaire et la correspondance entre les v-SNARE et les

t-SNARE.

Comme les protéines G qui contrôlent le recrutement des manteaux (ARF et Sar1), Rab effectue un

cycle entre la membrane et le cytosol.

Rab-GTP

Rab-GTP

v-SNARE (Vésicule)

t-SNARE (target = cible)

Effecteur

Rab

1: interaction Rab-effecteur 2: interaction v-SNARE-t-SNARE

Facilite l’arrimage Verrouille l’arrimage et prépare la fusion



Dissociation des SNARE par la NSF après fusion vésicule/membrane

NSF

ATP ADP + Pi

FusionArrimage Dissociation des SNARE

NSF = N-ethylmaleimide-Sensitive Factor

l’idée initiale (classique) selon laquelle la NSF, en interagissant avec les SNARE, aurait

hydrolysé l’ATP et déclenché la fusion membranaire est actuellement rejetée.

La NSF agirait plutôt comme une protéine chaperon qui dissocie le complexe SNARE et/ou

modifie la conformation des SNARE individuels



Cycle des vésicules synaptiques



vésicules de sécrétion des

voies constitutive et régulée

Lysosomes et peroxysomes

LYSOSOME

Vésicule entourée d’une membrane ; contient des enzymes digestives qui dégradent les constituants cellulaires

usés ou les matières importées dans la cellule par l’endocytose.

La structure, le nombre, la taille, le contenu diffèrent d’une cellule à l’autre et même à l’intérieur d’une même

cellule, selon son état physiologique

(du grec lysis, dissolution)



Origine des lysosomes

Les lysosomes résultent de la fusion d’une ou plusieurs vésicules de transport et d’une

vésicule (endosome tardif, phagosome) renfermant des matériaux à dégrader.

Les lysosomes se classent en deux

types

Isolés: lysosomes primaires

Iiés: lysosomes secondaires




Lysosomes primaires ou purs:

Ce sont des vésicules qui ne renferment que des enzymes lytiques, limitées par une membrane imperméable

qui protège la cellule

Les lysosomes secondaires:

Vacuoles volumineuses avec un contenu hétérogène selon la nature des substances à

digérer et le stade de la digestion

b/ Corpuscules résiduels: proviennent des phagosomes et contenant des résidus non digestibles

c/ cytosomes/vacuoles autophagiques: une zone lysée s’entoure d’une membrane

formant une vacuole dans laquelle se déverse des enzymes lysosomiques

a/ Phagosomes: lysosome primaire + vacuole phagocytaire (invagination)



Divers modes de formation des lysosomes

AUTOPHAGIE HETEROPHAGIE

Auto phagosome

Corps résiduel

GolgiVésicule de transport des hydrolases

Lysosomes

Phagosome

Endosome

Phagocytose

Pinocytose

Réticulum endoplasmique

rugueux

Exocytose

Caractéristiques des lysosomes

La membrane qui entoure les lysosomes a les caractéristiques suivantes :

1) Elle maintient le système clos et empêche la fuite des enzymes lysosomales dans le cytosol.

2) Elle porte une ATPase à protons qui transporte des ions H + du cytosol vers la lumière lysosomale,

ce qui conduit à son acidification.

3) Elle porte des perméases qui permettent :

• l’entrée directe de matériaux à hydrolyser depuis le cytosol vers la lumière lysosomale ;

• la sortie des produits de l’hydrolyse lysosomale depuis la lumière vers le cytosol.

4) Elle est protégée contre son autodigestion par un revêtement glycoprotéique interne composé de

LAMP (Lysosome Associated Membrane Protein).

Les LAMP sont des marqueurs spécifiques de la membrane lysosomale.



Lysosomes

Rôles physiologiques

1. Voie hétérophagique

Substance exogèneendocytose

PhagosomeFusion avc lyso Iaire

Décharge des enzymes

Lyso IIaire Corps résiduels

Les substances digérées passent à travers la membrane des lysosomes dans le phagosome peuvent être

réutilisées

Corps résiduels

Rejetés par exocytose

conservé



Activité hétérophagique des cellules folliculeuses de la thyroïde:

production d’hormone thyroïdienne à partir de la thyroglobuline

Endocytose

colloïde

Gouttelettes de colloïde

Digestion

Lysosome secondaire

Thyroglobuline iodée

Sécrétionde thyroglobuline

Lysosome primaire

Iodation

Lumière du follicule

Tri-iodothyronine et tetra- iodothyronine

Rejet des hormones thyroïdiennes

(1) Exocytose de la thyroglobuline (colloïde) dans la lumière de la glande.

(2) Endocytose de la colloïde par ces mêmes cellules, suivie de sa digestion partielle au sein des lysosomes, puis de la libération des hormones thyroïdiennes T3 et T4

dans le milieu extérieur, par diffusion.

Les résidus tyrosine de la thyroglobuline sont iodés dans la lumière grâce à une enzyme appropriée.

Biogénèse des lysosomes primaires:

A partir de l’Appareil de Golgi: les hydrolases lysosomales sont synthétisés

par les ribosomes du RE, transitent par les dictyosomes. Les lysosomes

primaires sont des grains de sécrétion golgiens

A partir du réticulum endoplasmique lisse: une portion de réticulum

endoplasmique lisse située au voisinage de la face de formation des dictyosomes

et appelée « GERL » bourgeonne des vésicules qui forment les lysosomes

primaires.



GERL : Golgi-Endoplasmic Reticulum-Lysosome

https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&cad=rja&uact=8&ved=0CHMQFjAI&url=http://acronyms.thefreedictionary.com/Golgi-Endoplasmic+Reticulum-Lysosome&ei=E_1SU8zuMonItAaI5oEg&usg=AFQjCNFz4f073WhWVSTSjXTXcgJxNi-3tw&sig2=uTlLVZGBcXvevrEGVarc0A&bvm=bv.65058239,d.Yms

Mort cellulaire par autophagie

C’est la digestion intracellulaire de substrats endogènes, elle se fait dans les lysosomes

secondaires appelés vacuoles autophagiques

Cette vacuole peut se

former par:

Repliement d’une lame du REL

Invagination d’un lysosome




PEROXYSOME

Vésicule entourée d’une membrane ; contient des enzymes qui dégradent les lipides et les

déchets toxiques.

Leur fonction métabolique majeure est la β-oxydation de longues chaînes d'acides gras (supèrieures à

18 carbones) qui, en formant des chaînes plus courtes, alimente la béta β-oxydation mitochondriale.

Le nom "peroxysome" est lié à la première étape d'oxydation des acides gras qui se traduit par la

formation de peroxyde d'hydrogène (H2O2) .



http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/Zsuite/3BiochMetab/8BetaOxydation/1BetaOxydation.htm


PEROXYSOME

Par ailleurs, ils jouent un rôle fondamental dans :

• le maintien du pouvoir rédox de la cellule

• la détoxification des radicaux libres, dérivés de l'oxygène :

1. ils sont le siège de réactions d'oxydation qui produisent du peroxyde d'hydrogène (H2O2) qui est

toxique.

2. ils contiennent la catalase qui décompose H2O2 en H2O et O2.

Les peroxysomes sont aussi impliqués dans la synthèse de la bile, du cholestérol et dans le métabolisme

des acides aminés et des purines



http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/3CoursdeBiochSTRUCT/6HMGcoAreductase/1HMGcoAreductase.htm

http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/2N2NH3aaetUree/1N2NH3AAetUree.htm


LYSOSOME PEROXYSOME

Protéase

• Sulfatase

• phosphatase

Ribonucléase

• désoxyribonucléase

glycosidase

• Lipase

• pH acide etc

Observés par Novikoff et isolés par de Duve dans les

années 50

Oxydase

• --H2O2

Catalase

• H2O2 --- H2O + ½ O2

0,2 – 0,4 µm 0,2 – 1 µm



exemple de tri moleculaire

Vésicule à clathrine



Les différents compartiments de la mitochondries:

Réseau trans golgien



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