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BICH 4223 – Mécanismes cellulaires

BICH 4223 – Mécanismes cellulaires. Trafic intracellulaire des protéines Fonctions associées Hiver 2010. Plan du chapitre. Fonctions associées Formation des vésicules Insertion et translocation des protéines Maturation des protéines. Plan de la section. Fonctions associées

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BICH 4223 – Mécanismes cellulaires

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Presentation Transcript

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

  2. Plan du chapitre • Fonctions associées • Formation des vésicules • Insertion et translocation des protéines • Maturation des protéines Traffic des protéines: fonctions associées

  3. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  4. Sécrétion Traffic des protéines: fonctions associées

  5. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  6. Sécrétion constitutive (continue) Traffic des protéines: fonctions associées

  7. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

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

  9. 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... Traffic des protéines: fonctions associées

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

  11. 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. Traffic des protéines: fonctions associées

  12. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  13. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  14. les récepteurs membranaires doivent être remplacés • non fonctionnels, abimés, inutiles • recyclage constant des membranes • Golgi est le point central de ce trafic Traffic des protéines: fonctions associées

  15. Récupération et absorption du matériel extracellulaire • entrée de molécules dans la cellule • apport nutritif: LDL, Fe, • destruction (cellules spécialisées) • phagocytes • élimination de protéines endommagées Traffic des protéines: fonctions associées

  16. 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) Traffic des protéines: fonctions associées

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

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

  19. 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) Traffic des protéines: fonctions associées

  20. Phagocytose animation Traffic des protéines: fonctions associées

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

  22. Traffic des protéines: fonctions associées

  23. 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

  24. 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) Traffic des protéines: fonctions associées

  25. 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) Traffic des protéines: fonctions associées

  26. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  27. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  28. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  29. Pinocytose sans récepteurs: animation Traffic des protéines: fonctions associées

  30. Endocytose à récepteur • quelque fois appelée micropinocytose • capture de protéines (ou particules) spécifiques libres dans le M.E.C. • = ligands Traffic des protéines: fonctions associées

  31. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  32. 2 phénomènes distincts • interaction ligand récepteur • internalisation Traffic des protéines: fonctions associées

  33. interaction ligand récepteur • + ou – passif • Afinité ligand-récepteur très forte: Kd = 10-8 • aucune énergie requise • simple affinité Traffic des protéines: fonctions associées

  34. Description générale del'endocytose à récepteur Traffic des protéines: fonctions associées

  35. 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. Traffic des protéines: fonctions associées

  36. 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) Traffic des protéines: fonctions associées

  37. Traffic des protéines: fonctions associées

  38. Recyclage des récepteurs: vésicules de découplage Traffic des protéines: fonctions associées

  39. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  40. Découplage • pH 7 (MEC, cytop.) : favorise association ligand-récepteur • pH < 5 (lumière lysosome, lumière vésicule découp.) : favorise dissociation ligand du récepteur Traffic des protéines: fonctions associées

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

  42. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  43. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  44. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

  45. Traffic des protéines: fonctions associées

  46. Transcytose Traffic des protéines: fonctions associées

  47. Recapture Traffic des protéines: fonctions associées

  48. 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 Traffic des protéines: fonctions associées

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