Système endo

• Système endomembranaire


  Structures intracellulaires, limitées par une membrane, présentes uniquement chez les eucaryotes. Ces structures communiquent entre elles grâce à des vésicules (ou des canalicules) qui quittent un compartiment pour fusionner avec un autre compartiment, selon des modalités précises.

  
• Toutes les structures limitées par des membranes ne font pas partie du système endomembranaire : les mitochondries et les peroxysomes en sont exclus, notamment car il n'y a pas de véritable communication vésiculaire entre le système endomembranaire et ces structures.
• Composants du système endomembranaire

  • Enveloppe nucléaire
  • Réticulum endoplasmique rugueux
  • Réticulum endoplasmique lisse
  • Appareil de Golgi
  • Endosomes
  • Lysosomes
  • Cavéosomes

  
• Les membranes de ces compartiments sont des bicouches lipidiques analogues à la membrane plasmique, contenant des protéines et des glucides.
• La lumière est la zone délimitée par ces membranes. Il y a une équivalence topologique entre la lumière des compartiments du système endomembranaire et le milieu extérieur, c'est-à-dire qu'on considère qu'ils sont en continuité.
• L'importance quantitative du système endomembranaire varie d'un type cellulaire à l'autre.
• Transport vésiculaire entre compartiments

  Les différents compartiments du système endomembranaire communiquent entre eux par le biais de vésicules. Elles se forment à partir d'un compartiment membranaire. Ces vésicules sont parfois recouvertes de revêtements protéiques qui peuvent être de différente nature selon les cas : clathrine, COP I, COP II, FAPP, cavéoline…

  
• Interaction Rab-Effecteur de Rab

  Les Rab sont des GTPases monomériques (plus d'une trentaine), spécifiques du compartiment d'où émane la vésicule. Dans un 1er temps, Rab est reconnue par un effecteur de Rab, situé sur le compartiment membranaire receveur et spécifique de ce compartiment. Cette interaction entre Rab et effecteur de Rab facilite l'arrimage de la vésicule sur le compartiment receveur.

  
• Interaction V-SNARE et T-SNARE

  Dans un 2ème temps, il y a appariement d'une paire de V-SNARE (V pour vésicule) présente dans la membrane de la vésicule avec une paire de T-SNARE (T pour target, cible) présente dans la membrane du compartiment cible. V-SNARE et T-SNARE interagissent par leurs domaines en hélice : cela verrouille l'arrimage et prépare la fusion de la vésicule avec le compartiment receveur (pour la fusion, d'autres protéines sont nécessaires).

  
• Flux membranaire entre compartiments

  Le flux vectoriel permanent permet notamment à des vésicules sécrétées par le réticulum, le Golgi ou les endosomes de se rapprocher, voire d'atteindre la membrane plasmique (ou les lysosomes). Le flux rétrograde permanent permet le retour des contenus de vésicules vers l'appareil de Golgi allant même jusqu'au réticulum endoplasmique.

  
• Adressage et rétention des protéines du système endomembranaire

  Les protéines du système endomembranaire commencent leur synthèse dans le cytosol avant de rejoindre le compartiment dans lequel elles doivent jouer leur rôle. Pour rejoindre ce compartiment, elles doivent posséder un signal d'adressage à ce compartiment. Elles suivent ensuite le flux vectoriel permanent. Sans autre signal, une protéine soluble sera retrouvée dans le milieu extracellulaire et une protéine transmembranaire finira sa course dans la membrane plasmique.

  
• Signaux d'adressage


  Pour les protéines solubles : il y a un signal dans la protéine (arborisation osidique ou séquence peptidique). Pour les protéines transmembranaires : les signaux d'adressage sont situés dans le domaine cytosolique ou dans le segment transmembranaire selon les cas.
• Signaux de rétention


  Cas d'une protéine devant rester dans un compartiment : elle possède un signal de rétention qui lui permet de rester spécifiquement dans un compartiment (ou d'y revenir rapidement si elle l'a quitté).
• Réticulum endoplasmique (RE)


  C'est un réseau de saccules et de canalicules (=tubules) limités par une membrane continue ; il occupe une très grande surface développée ; c'est le lieu de synthèse de très nombreuses protéines.

  
• Fonctions principales du RE

  • Translocation des protéines
  • Maturation post-traductionnelle
  • Synthèses de lipides
  • Stockage
  • Détoxification
• Structure et composition chimique du RE

  Le RE peut être mis en évidence par différentes techniques : études in situ (méthodes cyto-enzymologiques, immunomarquage) et analyse chimique des membranes (30% de lipides, 70% de protéines) et de la lumière du RE (présence de protéines et de Ca2+).
• Synthèse et translocation des protéines solubles adressées au RE

  1. Signal d'adressage au RE : le peptide signal

  2. Reconnaissance du peptide signal par le complexe de reconnaissance du signal (SRP)

  3. Translocation de la protéine à travers le pore du RE

  4. Clivage du peptide signal

  5. Repliement et maturation de la protéine dans la lumière du RE
• Fonctions du réticulum endoplasmique

  • Synthèse et translocation des protéines
  • Maturation des protéines dans le RE
• Synthèse et translocation des protéines solubles adressées au RE

  1. Signal d'adressage au RE : le peptide signal

  2. Transfert du complexe ribosome - PRS - Protéine en cours de synthèse

  3. Translocation co-traductionnelle

  4. Excision du peptide signal
• Protéines transmembranaires à traversée unique

  • Avec peptide signal
  • Sans peptide signal
• 1. glycosylation


  Ajout d'oligosaccharides sur un atome d'azote au cours de la biosynthèse de certaines protéines membranaires ou secrétées
• Étapes de la N-glycosylation

  1. Synthèse d'un oligosaccharide de 7 résidus glucidiques fixé sur un dolichol

  2. Flip-flop de la structure glucidique

  3. Ajout de 7 résidus sucrés supplémentaires

  4. Transfert des 14 résidus sur un atome d'azote d'une Asparagine

  5. Élagage de l'arborisation osidique
• Ancrage GPI (Glypiation)


  Ancrage de certaines protéines synthétisées dans le RE sur un glycolipide : le Glycosyl-Phosphatidyl-Inositol (GPI)
• Étapes de l'ancrage à l'ancre GPI

  1. Synthèse du GPI dans le feuillet cytosolique de la membrane du RE

  2. Flip-flop du GPI

  3. Clivage du peptide signal

  4. Clivage du domaine hydrophobe membranaire et attachement de la protéine au GPI
• Repliement des protéines


  Des protéines chaperonnes retiennent les protéines jusqu'à ce qu'elles adoptent une conformation correcte
• Protéine ancrée dans la membrane


  Aucune partie protéique ne traverse la membrane
• Ponts disulfures


  Détails plus au programme, mais le terme est à connaitre
• Repliement des protéines


  1. Protéines solubles et transmembranaires : des protéines appelées chaperonnes retiennent les protéines jusqu'à ce qu'elles adoptent une conformation correcte

  2. Si le repliement est correct, la protéine peut passer dans l'appareil de Golgi, dans le cas contraire, elle sort dans le cytosol par le translocon et sera détruite dans le protéasome
• Exemples de chaperonnes


  • BiP (HSP70 soluble)
  • Calréticuline (soluble) et calnexine (transmembranaire)
• Il existe des chaperonnes cytosoliques qui s'occupent du repliement des domaines cytosoliques des protéines transmembranaires
• Synthèse de lipides par le RE

  1. Élongation et désaturation des acides gras

  2. Synthèse de cholestérol et de ses dérivés

  3. Synthèse des phospholipides membranaires
• Synthèse de la phosphatidylcholine

  1. Acyl transférase prend en charge 2 acyl-CoA et un glycérol phosphate pour créer de l'acide phosphatidique

  2. Acide phosphatidique s'insère dans le feuillet cytosolique de la membrane du RE

  3. Phosphatase membranaire élimine le phosphate de l'acide phosphatidique : on obtient du diacylglycérol DAG

  4. DAG subit l'action de la choline phosphotransférase : formation de phosphatidylcholine

  5. Équilibrage de la quantité de phospholipides dans les 2 feuillets membranaires par flip-flop grâce à des flippases
• Le RE (lisse) fournit les autres compartiments membranaires après la synthèse de phospholipides, pour renouveler les membranes
• Le RE (lisse) est une usine à membrane, car les phospholipides peuvent quitter le RE pour aller enrichir d'autres composants du système endomembranaire, via des vésicules, ou d'autres organites membranaires qui n'appartiennent pas au système endomembranaire, comme les mitochondries, grâce à des protéines de transport de phospholipides

  
• Le RE possède des enzymes de détoxification comme les enzymes à cytochrome P450
• Le RE de certaines cellules est particulièrement équipé en enzymes de détoxification : foie (+++), reins, intestins, peau, poumons
• leu


  Signal de rétention dans le RE situé en C-ter
• Protéines arrivant dans le Golgi

  1. Fixation sur des récepteurs transmembranaires spécifiques des protéines résidentes du RE qui possèdent une séquence KKXX côté cytosolique

  2. Activation des récepteurs : leur domaine cytosolique porteur de KKXX recrute le revêtement COP I permettant la formation de vésicules à partir du Golgi à destination du RE

  3. Élimination du revêtement et fusion de la vésicule avec le RE : la protéine a retrouvé son compartiment d'origine
• pH dans le Golgi vs RE

  Plus acide dans le Golgi, moins acide dans le RE. Cela influence la liaison de la protéine soluble à son récepteur
• Protéines transmembranaires porteuses du KKXX ont un signal de rétention dans le Golgi dans leur premier segment transmembranaire