Transport Vesicules 2014

Transport vésiculaire intracellulaire

lzrikem @hotmail.com 2014- 2015

mailto:[email protected]

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réticulum endoplasmique

chasse : 3 min chasse : 20 min chasse : 90 min

appareil de Golgi vésicules de sécrétion

Sécrétion de protéinesExpérience de Palade (1960-64)

pulse : 1 min[3H]-leucine

-Comment chaque compartiment garde t-il son caractère spécifique?

-Comment se fait la ségrégation des protéines?

-Comment se forment les vésicules ?

-Comment les vésicules arrivent elles sur la bonne mb cible et fusionnent avec elles pour libérer leur contenu ?

I - Mécanismes moléculaires du transport vésiculaire

II- Transport depuis RE à travers AG

III- Transport depuis réseau trans-golgien vers lysosomes

IV- Endocytose

V- Exocytose

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Fig 13-2Fusion des feuillets bleus

Fusion des feuillets rouges

Transport vésiculaire: maintien de l'asymétrie de la membrane pas de membrane à traverser pour les

molécules solubles

Bourgeonnement

Transport vésiculaire

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Équilibre entre les compartiments

Entrées sorties

Problème: Echange permanent entre les compartiments mélange des molécules donc tous les compartiments finiront par

être identiques!

Ref 1: Alberts 5°éd

Voies de biosynthèse-sécrétion et de l’endocytose

Voies rétrogrades du flux en sens inverse ( récupération)

Voies de l’endocytoseVoies de biosynthèse et sécrétion

I-2 [Vésicules recouvertes d’un manteau]

Marqueurs moléculaires exprimés à la surface cytosolique des membranes.

Réf1 : Alberts 5°ed

Réf1 : Alberts 5°ed

Photographies en microscopie électronique de vésicules à manteau de : clathrine , COPI et COPII.

Clathrine COPI COPII

Structure d’un manteau de clathrine.(36 triskélions, chacun est composé de 3 chaines lourdes et 3 légères)

Chaine lourde Chaine légère


Structure d’un manteau de clathrine.

Protéines adaptatrices

Ref18: Pollard

Chaine lourde

Chaine légère

Formation devésicules àClathrine

(sur endosomes)

Assemblage et désassemblage du manteau de clathrine. Ref 1: Alberts 4°éd

Formation du bourgeonnement

Formation des vésicules

Elimination du manteau

adaptine

Vésiculerecouverte

Manteau de clathrine

Molécules de chargement

Les phosphoinositides PIP sont des marqueurs d’organites et de domaines de mb;

PI représente 10 °/° des phospholipides mb: -fonctions régulatrices importantes;-Cycles rapides de phosphorylation /dephosen 3’ , 4’ , 5’de Pi différents types PIP;

L’interconversion du PI et des PIP est très compartimentalisée;

La synthèse locale de PIP crée des sites de liaison qui déclenchent formation vésiculaire.

Phosphatidylinositol (A)

(Phosphorylation de 1 , 2 ou 3 OH sur PI / kinases )

(D) Les groupements de tête de des PIP reconnues par des domaines protéiques différents

PI

(B) Phosphoinositides (PIP)

PI

(c) Plusieurs formes de phosphorylation de PI en PIP (Cell animale)

KinasesPhosphatases

Réf 2: Alberts 5°ed

Localisation intracellulaire

des phosphoinositides.

Les différents types de PIP

sont situés dans des mb ou

des domaines mb ou ils sont

souvent associés à des à

des modes de transport

vésiculaire spécifiques .

Ref 1 : Alberts 5°ed

Ex: (PI3,4)2 : Position du P ( 3,4) et nbre groupement P en indice.

P(I4) P: vésicule sécrétoire


Rôle de la dynamine dans la séparation mb par pincement des vésicules recouvertes de clathrines.

Dynamine a été découverteen tant que protéine anormale

mouches paralysées

blocage de neurotransmetteurs

Dynamine et protéines associées

Formation de vésicules recouvertes de COPII

Sar1-GDP inactive soluble liée à Sar1- GEF (sec12)

Sar1- GTPet début de courbure mb

Liaison à 2 protéines du manteau COPII

(sec23 /24)

Assemblage du complexe de protéines sec13/31

Bourgeonnement mb incluantd’autres protéines.

Liaisons queuescytoplasmiquesdes recepteurs


Bourgeonnement d’une vésicule COPII à partir du RE.

Ref18: Pollard

Lumière du RE

Golgi

Machinerie de ciblage et amarrage par complexes SNARE . A: Facteurs d’ancrage et les protéines SNARE (complexe). B et C : Formation de paires trans –SNARE D : Hydrolyse de Rab GTP entraine E : Fusion.

Ref18: Pollard

SNARE-v

Structure d’un complexe trans -SNARE

Les SNARE sont les intermédiaires de la fusion membranaire.


Modèle montrant comment les protéines SNARE peuvent

catalyser la fusion mb.

Appariement des SNARE-v et t Force bicouches lipidiques

à s’apposer fortement

H2O rejetées

Pédicule de connexion

Hémifusion

Rupture de nouvelle bicouche = Fusion



Les SNARE qui interagissent doivent être séparées avant de pouvoir fonctionner à nouveau.

( NSF : ATPase qui utilise l’énergie de l’ATP pour démêler les interactions du super enroulement des SNARE) NB: On ne sait pas comment NSF activé au bon moment ,au bon endroit .

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Prix Nobel 2013 de médecine et

physiologie

Calcium

Illustration des mécanismes moléculaires de fusion.

Ref18: Pollard




IV- Endocytose

V- Exocytose

II- Transport depuis le RE à travers l’AG


Transport depuis le

RE à travers l’AG

RETICULUM ENDOPLASMIQUE

APPAREIL DE GOLGI

II-1 [Transport et recyclage dans Golgi]

Recrutement des molécules de chargement dans les vésicules de transport du RE

Protéines chaperons liées aux protéines non repliées ou mal repliées

CYTOSOL

LUMIERE DU RE

Signal de sortie sur le récepteur de chargement

Signal de sortie sur protéine de chargement soluble

Vésicule transport du RE en formation


EX : Rétention dans le RE de molécules d’anticorps non totalement assemblées.Chaperon BiP se fixe sur toutes molécules incomplète- ment assemblées et recouvre le signal d’entrée.

Gardé dans le RE Sécrété



2 vésicules d’un même

compartiment

Fusion mb homotypique

SNARE-t et vséparés par NSF

SNARE interagissent

Agrégats vésiculo- tubulaire

(NB: Les endosomes fusionnent selon le même processus.)

Le transport du RE à l’appareil de Golgi passe par des agrégats tubulaires vésiculaires.

de nombreuses protéines sont séléctivement retenues dans les compartiments dans lesquels elles fonctionnent.

Toute protéine résidente du RE qui s’en echappe y est ramenée par transport rétrograde depuis les agrégats tubulaires vésiculaires et l’AG , dans des COPI.

Protéine sécrétoire

Récepteurdes protéines résidentes du RE

Protéine résidente du RE

Modèle de la recapture de protéines résidentes du RE.

Réf 1: ALBERTS (B) ,

VOIE ALLER

VOIE RETOUR

TransitionRE AG

Structure de l’Appareil de Golgi.

(A) image de microscopie électronique (B) Schéma de l’AG

(COPI) (COPII)


Appareil de Golgi

Maturation des oligosaccarides dans le compartiment golgien

Lysosomes Membrane plasmique

Vésiculessécrétoires

AG :structure polarisée

Protéines et lipides

direction cis vers trans .


Les citernes cis et trans sont connectées à des stations de tri spécifiques:

-réseau cis-golgien-réseau trans-golgien

Le transport des protéines et lipides dans sens cis trans ,

Ce mouvement peut se produire par:- transport vésiculaire- maturation progressive des citernes - association des 2 mécanismes.


(A) Modèle du transport vésiculaire (B) Modèle de maturation des citernes

Citernes :organites statiques

Protéines de la matrice

Migration citernesCentrifuge.

É Modèles possibles de transport des protéines d’une citerne à l’autre

II-3 [Rôle du cytosquelette]

La mise en oeuvre de microtubules et de protéines motrices pour accélérer la migration des conteneurs a permis de résoudre des problèmes majeurs de trafic intracellulaire ;

Le site de biosynthèse de chargement dans RE peut étre très éloigné de sa destination finale (de ≈ microns à plusieurs m dans axones)


Les agrégats vésiculaires tubulaires se déplacent le long des microtubules pour transporter les

protéines du RE à AG.( les manteaux de COPI et COPII se

dissocient après formation de vésicule)

RE Réseau cis-golgien

Transport rétrograde (recapture)

Microscopie électronique d’un corps multivésiculaire de cellule végétale

Empilements de GolgiRéf 2: Alberts 5°ed




IV- Endocytose

V- Exocytose

III - Transport depuis le *réseau trans-golgien vers les lysosomes

* TGN: Trans-Golgi Network)


Transport depuis le

réseau trans-golgien

vers les lysosomes

Divergence des chargements de biosynthèse /exocytose au niveau du TGN.A à F .Le chargement destiné à la sécrétion ou à des sites intracellu ≠ est trié et conditionné dans des VT ≠

Réf 18: Pollard (T-D)

Voie de tri empruntée

par les récepteurs

du mannose 6 phosphate .

(le recepteur M6P fait la

navette entre des mb

spécifiques)

Réf 18 : Pollard (T-D)

Très grande hétérogénéité de lysosomes:Taille/ organisation/ nature du contenu

Très riches en enzymes hydrolytiques

Si mb altérée

Destruction de tous les constituants cellulaires

(organite suicide)

Un lysosome -Hydrolases acides: enzymes hydrolytiques actives dans les conditions d’acidité .

-Lumière du lysosome: un PH acide par une H+ ATPase ( type V) pompe H+ vers lumière du lysosome.

Réf 1 : Alberts

3 voies de dégradation dans les lysosomes . Chaque voie conduit à la digestion intracellulaire de matériaux provenant de sources ≠.

Phagocytose

autophagie

Endocytose LYSOSOME




IV- Endocytose

V- Exocytose

Transport dans la cellule

depuis la mb plasmique:

L’endocytose


La cellule eucaryote fait l’objet d’un énorme trafic mb par

l’exocytose permanente

compensée par endocytose pour maintenir constante

la surface de la mb plasmique

Capture de grande particule: phagocytose Capture substances fluide/ solutés petite taille :pinocytose

Les voies endocytaire et sécrétoire

5 modèles d’entrée dans la cellule différents par leur structure et leur mécanisme :

MacropinocytoseVésicule à clathrineVésicule non recouverteCalvéolePhagocytose

IV-1 [Modèles d’endocytose]

La cellule peut englober du liquide du milieu extracellpar macropinocytose , la cellule émet prolongement mb extracellulaire. Réf 18 : Pollard (T-D)

utilisée par toutes cellu euc pour assimiler nutriments essentiels et pour éliminer du milieu extracellu des mol potentiellement toxiques . Fait intervenir des récepteurs de mb plasmique qui concentrent les ligands.

Sites spécialisés

= Puits


Un type de vésicules proposé comme mécanisme d’entrée du liquide extracellulaire, (comme ceux à clathrine et vésicules de macropinocytose ).

Mais ce type de vésicule est mal connu.


Vésicules ou invaginations de petite taille, presque toutes cellu animales , Cavéoline , riche en cholestérol et en glyco- sphingolipides ,constitue un sous ensemble de radeaux de mb .


81

[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

mais plutôt la composition lipidique de la membrane de la cavéole

Déversent leur contenu: - Endosome ou un équivalent - Membrane plasmique d'en face

Utilisées par certains virus pour entrer dans la cellule.

82

Fig 13-42

Cavéoles de la membrane plasmique d'un fibroblaste

On ne voit pas de manteau

Ref: Albert 4°ed

- Réservée aux cellules mobiles comme amibes, ou chez organismes supérieurs , macrophages et polynucléaires neutrophiles; des particules de grande taille comme levures ou bactéries encerclés par mb de cellu phagocytaire . - Rôle important: mécanismes de défense de l’ hôte contre l’invasion par les pathogènes. Réf 18 : Pollard (T-D)

Mécanisme moléculaire de la phagocytose d’une bactérie par un macrophage

Phagocytose:4 étapes

1-La fixation

2-L’enveloppement

3- La fusion avec l’enveloppe

4- La dégradation


Les endosomes constituent les principaux compartiments de tri de voie d’endocytose;

Structure pléiomorphe composée d’un ensemble : vésicules, vacuoles, tubules et corps multi vésiculaires ;

On distingue 4 classes en fonction de :- cinétique de capture des marqueurs d’endocytose-localisation dans la cellule-morphologie-profil de marqueurs biochimiques

IV-2 [Endosomes et endocytose]

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Voie endocytaire de la membrane

plasmique aux lysosomesVoie de l’endocytose:

mb plasmique

lysosomes.

Virus et toxines disposent de plusieurs voies de pénétration dans la cellule


Voie de l’endocytose

depuis la MP

Jusqu’aux lysosomes.


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Endosome de recyclage

Permet de réguler la sortie des protéines;

Exemple : transporteur de glucose dans les adipocytes et les cellules musculaires


Stockage des protéines de la mb plasmique dans les endosomes de recyclage.

Cellule non stimulée Cellule stimulée par l’insuline




IV- Endocytose

V- Exocytose


Transport depuis le

réseau trans-golgien

vers l’extérieur:

L’exocytose

L’exocytose des protéines se fait selon 2 voies:

- Permanente (voie constitutive) : commune à toutes les cellules euc.

-Contrôlée :réservée aux cell sécrétrices spécialisées qui répondent à un stimuli précis.

Les vésicules sécrétoires bourgeonnent à partir du réseau trans-golgien.


Voies sécrétoires constitutive et régulée.

Sécrétionconstitutive

Sécrétioncontrôlée

Déviation Vers les lysosomes

Les 3 voies les mieux connues de tri protéique dans le réseau trans-golgien

Synthèse des protéines Exocytose protéines Modification et tri

Signal de sécrétion


Formation des vésicules sécrétoires.

(excédents en contenu mb et luminalrecapturés )

(condensation des agrégats)


Exocytose des vésicules sécrétoires

(Comme les vésicules sécrétoires mures finales sont très denses , elles peuvent dégorger de grandes quantités rapidement lorsqu’elles sont activées.)

Les vésicules sécrétoires attendent près de la MP jusqu’à ce qu’elles reçoivent le signal pour libérer leur contenu.

Certains événements d’exocytose régulée permettent d’agrandir MP, Ex:

-Vésicules qui fusionnent avec MP au cours de cytodiérèse; ou de la phagocytose proviennent des endosomes;

-Celles impliquées dans réparation d’une blessure, peuvent deriver de lysosomes.


3 exemples d’exocytose régulée conduisant à l’accroissement de la mb plasmique.

Lysosome

[ Conclusion]

Toute molécule qui voyage le long de voie de biosynthèse , sécrétion traversant de multiples compartiments peut être:

- modifiée par série d’étapes contrôlées; - stockée selon besoin;- libérée au niveau d’un domaine spécifique de la surface par exocytose.

Le transport mb suit un flux directionnel hautement organisé

permet à la cellule de:-sécréter

-s’alimenter-remodeler sa MP.

Ce transport dirigé et sélectif des composants mb particuliers ,

d’un compartiment à l’autre

permet de conserver différences entre divers compartiments

entourés d’une mb (cell eucaryote).

Le trafic intracellulaire met en évidencela dynamique des structures cellulaires

Cette dynamique est la condition de l’existence, du fonctionnement

et du maintien à long terme des structures cellulaires mb

indispensable à la physiologie cellulaire

Les mécanismes de mobilisation des molécules entre les organites

à travers les pores nucléaires; par translocation à travers les mb ou

par transport vésiculaire

Dimensions fondamentales de BC

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