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TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE

TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE. TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE. Les mécanismes moléculaires du transport par membrane et le maintien de la diversité des compartiments Transport à partir du réticulum endoplasmique à travers le Golgi Transport du TGN vers les lysosomes

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TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE

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Presentation Transcript

  1. TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE

  2. TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE • Les mécanismes moléculaires du transport par membrane et le maintien de la diversité des compartiments • Transport à partir du réticulum endoplasmique à travers le Golgi • Transport du TGN vers les lysosomes • Transport de la membrane plasmique vers l'intérieur de la cellule : endocytose • Transport du TGN vers l'extérieur de la cellule : exocytose

  3. Sort des protéines • Cytosol  • Membrane du réticulum endoplasmique  • Lumière du réticulum endoplasmique  • Appareil de Golgi  • Autre destination (membrane, lysosome, sécrétion…) • Modifications au cours de ce trajet • Équilibre entre les mouvements • Succession de tri et de sélection dans les vésicules

  4. Shéma du routage

  5. Appareil de Golgi • =complexe de Golgi • Site majeur de la synthèse des hydrates de carbone • paroi des cellules végétales • matrice extra cellulaire (GAG) • servent de marquage pour le tri ultérieur

  6. Citations Golgi, appareil de Golgi,complexe de Golgi

  7. Appareil de Golgi • Transport et trafic vésiculaire • Aller • Retour • Structure • Golgi et hydrates de carbone • Compartimentation et organisation du Golgi

  8. Appareil de Golgi • Transport et trafic vésiculaire • Aller (antérograde) • Retour (rétrograde) • Structure • Golgi et hydrates de carbone • Compartimentation et organisation du Golgi

  9. Sortie du réticulum endoplasmique • Nécessité de l'emballage dans des vésicules à manteau de COPII • Bourgeonnement à partir de régions spécialisées du RE appelées "sites de sortie du RE" sans ribosomes • Il y a des "sites de sortie du RE" un peu partout sur le RE

  10. Fig 13-17 • Recrutement des protéines cargo dans le RE

  11. Recrutement des protéines cargo dans le RE • Cargo • Soluble • Lié à la membrane • Site cytosolique reconnu par les COPII • Récepteur du cargo • Site pour le cargo • Site pour la sortie • Cargo mal replié fixé à des chaperones

  12. Ancienne "version" • Toutes les protéines non retenues dans le RE entrent dans des vésicules de transport par "défaut"

  13. Nouvelle "version" • L'emballage dans les vésicules est un processus sélectif • Le cargo a un signal de sortie à sa surface • Reconnu par un récepteur • Inter-agit avec les composants de COPII • Des protéines sans signal peuvent se retrouver emprisonnées dans la vésicule • Même si ce sont des protéines résidentes du RE  • Il existe une sortie faible mais permanente de protéines résidentes du RE vers le Golgi • Il existe des signaux de tri pour la sortie du RE vers le Golgi  ces signaux sont inconnus sauf pour une exception : protéine ERGIC53

  14. Protéine ERGIC53 (ERGIC =Endoplasmic Reticulum-Golgi Intermediate Compartment) • Récepteur pour l'emballage de protéines sécrétoires dans des vésicules à COPII • Lectine qui se lie au mannose

  15. Pathologie • Absence de la protéine ERGIC53 (mutation)  • Effondrement des facteurs V et VIII de la coagulation

  16. Qualité de la protéine à la sortie du réticulum endoplasmique 1/2 • Nécessité pour la protéine qui va sortir de • Repliement correct • Assemblage correct des sous-unités • Sinon retenu dans le RE par liaison à des protéines chaperones • eg : BiP, calnexine…

  17. Fig 13-1 • Rétention dans le RE d'un AC insuffisamment assemblé • On pense que la chaperone BiP se lie à un AC incomplètement assemblé et recouvre un signal de sortie • Seuls les AC complets quittent le RE et seront sécrétés

  18. Qualité de la protéine à la sortie du réticulum endoplasmique 2/2 • Les protéines imparfaites retournent éventuellement dans le cytosol  protéasomes • Action importante quantitativement • > 90 % des nouvelles sous-unités du T Cell Receptor (TCR) • > 90 % des nouvelles sous-unités durécepteuràl'acétylcholine • sont dégradés sans jamais atteindre la surface de la cellule

  19. Pathologie : mucoviscidose • La protéine de la membrane plasmique qui sert au transport du chlore est légèrement mal repliée mais pourrait fonctionner quand même • Mais elle est reconnue comme mal repliée  retenue dans le RE  comme si elle était absente

  20. Les Vesicular Tubular Cluster (VTC) • Les vésicules provenant du RE fusionnent entre elles (fusion homotypique) • Mêmes SNAREs t- et v- sur les deux vésicules

  21. Fig 13-19 • Fusion de membrane homotypique • 1ère étape : NSF sépare les paires de v- t- SNAREs • 2ème et 3ème étape : fusion des membranes • Le compartiment ainsi formé grossit par addition de nouvelles vésicules

  22. Fusion • Homotypique : fusion de membranes provenant du même compartiment • Hétérotypique : fusion de membranes provenant de compartiments différents

  23. Fig 13-20 (A) • VTC en microscopie électronique se formant à partir du RE

  24. Les Vesicular Tubular Cluster (VTC) • Nouveau compartiment séparé du RE avec beaucoup de protéines en moins • Continuellement en formation • Migrent rapidement vers le Golgi

  25. Fig 13-20 (B) • Migration des VTC le long des microtubules • Des vésicules à COPI font revenir des vésicules du Golgi  RE

  26. VTC Transport direct des protéines entre le RE et le réseau cis Golgien Sur de courtes distances, les protéines sécrétées bourgeonnent dans des vésicules qui emballent puis fusionnent avec le CGN Transport direct des protéines entre le RE et le réseau cis Golgien. Sur de courtes distances, les protéines sécrétées bourgeonnent dans des vésicules qui emballent puis fusionnent avec le CGN

  27. Les protéines peuvent être transportées du RE vers le Golgi sur de grandes distances à partir de sites disséminés dans toute la cellule.Ces sites sont constitués de groupes de vésicules et tubules appelés Vesicular Tubular Clusters (VTCs). Ces VTC qui contiennent les protéines sécrétoires arrivent au Golgi en suivant les microtubules VTC Les protéines peuvent être transportées du RE vers le Golgi sur de grandes distances à partir de sites disséminés dans toute la cellule. Ces sites sont constitués de groupes de vésicules et tubules appelés Vesicular Tubular Clusters (VTCs). Ces VTC qui contiennent les protéines sécrétoires arrivent au Golgi en suivant les microtubules

  28. Les Vesicular Tubular Cluster (VTC) • Le retour du Golgi vers le RE se fait par des vésicules à COPI • Le contenu des VTC change sans arrêt

  29. Appareil de Golgi • Transport et trafic vésiculaire • Aller (antérograde) • Retour (rétrograde) • Structure • Golgi et hydrates de carbone • Compartimentation et organisation du Golgi

  30. Bréfeldine A • Cellules + Bréfeldine A  • blocage de la sécrétion protéique • disparition du Golgi • Si on retire la drogue • il se reforme un Golgi • les protéines golgiennes retournent dans leur compartiment

  31. Fig 13-8 3ème ed Mannosidase golgienne avant et deux heures après traitement par la brefeldine A Avant bréfeldine A 2 heures après bréfeldine A Marquage = mannosidase golgienne en microscopie électronique

  32. Transport rétrograde du Golgi vers le RE • Présence de signaux de tri "récupération" par le RE • En fait récupération sélective des protéines résidentes • dans des vésicules sélectives • "prison ouverte"

  33. Protéines résidentes de membrane du RE • Signal KKXX (lysine-lysine-AA-AA) à l'extrémité – C des protéines de membrane du RE • Signal qui se lie directement à COPI  emballage dans des vésicules à COPI  transport rétrograde vers le RE

  34. Protéines résidentes solubles • Signal KDEL (lysine-Asp-Glu-Leu) à l'extrémité – C des protéines solubles du RE • Signal qui ne se lie pas directement à COPI : présence de protéines réceptrices spécialisées comme le récepteur à KDEL

  35. Récepteur à KDEL • Protéine transmembranaire à plusieurs passages • Se lie à toute séquence KDEL  vésicules à COPI  transport rétrograde vers le RE • Le récepteur à KDEL doit pouvoir recycler entre le RE et le VTC / Golgi

  36. Recyclage du récepteur à KDEL • VTC / Golgi • Forte affinité pour la séquence KDEL  • Capture des protéines résidentes du RE qui se sont échappées et qui sont à faible concentration • Milieu légèrement acide  liaison • Dans le RE • Faible affinité pour la séquence KDEL  • Libération du cargo malgré la forte concentration en protéines résidentes du RE portant le signal KDEL • Milieu à pH neutre  libération

  37. Fig 13-21 (A) VTC ou Golgi (pH bas) • Trajet rétrograde des protéines résidentes du RE

  38. Fig 13-21 (B) • Trajet rétrograde des protéines résidentes du RE Le transport rétrograde débute dans le VTC et se poursuit tout au long du Golgi

  39. Recyclage des protéines de membrane du RE • La majorité (v- SNAREs, t- SNAREs, récepteurs de cargo, …) • Mécanisme de transport antéro / rétro–grade ci-dessus avec signal de tri • Autres protéines • Mécanisme de transport antéro – rétro – grade sans signal de tri • Allers retours lents entre RE et Golgi même pour des enzymes golgiennes (mais retour beaucoup lent que aller  [C] Golgi > [C] RE

  40. Schémas VTC#4 p730 TE = Transitional Elements C = central p = periphery VTC= Vesicular Tubular Clusters TE = Transitional Elements

  41. Maintien des protéines résidentes du RE dans le RE • KDEL / KDEL récepteur • Protéine résidente sans son KDEL  sécrétion de la protéine, mais sécrétion lente  • KDEL / KDEL récepteur ne servirait que pour faire revenir les protéines qui se sont échappées  • Autre mécanisme : agrégation des protéines entre-elles  trop gros pour une vésicule

  42. Reconnaissance kin • Agrégation de protéines qui fonctionnent dans le même compartiment • Mécanisme général de retenue des protéines résidentes dans un compartiment

  43. Importance de la longueur de la portion transmembranaire des protéines pour leur localisation dans la cellule • Les vésicules Golgi  membrane plasmique sont riches en cholestérol  membrane plus épaisse  • Les protéines transmembranaires à domaine transmembranaire court sont exclues de la vésicule destinée à la membrane plasmique • Les protéines membranaires du RE et du Golgi ont des domaines transmembranaires plus courts que ceux de la membrane plasmique

  44. Appareil de Golgi • Transport et trafic vésiculaire • Aller • Retour • Structure • Golgi et hydrates de carbone • Compartimentation et organisation du Golgi

  45. Découverte du Golgi • Un des premiers organites décrit par les microscopistes

  46. Photographie de Camillo Golgi en 1875, Caricature du sénateur Camillo Golgi Photographie de Camillo Golgi en 1875 Caricature du sénateur Camillo Golgi

  47. Camillo Golgi (1843-1926) en 1898 l'année de la description de l'appareil de Golgi Camillo Golgi (1843-1926) en 1898 l'année de la description de l'appareil de Golgi

  48. Timbre de Golgi

  49. Structure du Golgi • Superposition de membranes aplaties en citernes • Pile d'assiettes • Une pile = 4 – 6 citernes • Les piles peuvent communiquer par des connexions entre citernes homologues

  50. fig 13-22 (A) • Appareil de Golgi en 3 - D

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