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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
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 1
Plan de la section
Fonctions associées
o Sécrétion constitutive et induite
o Biogénèse et recyclage des membranes
o Absorption du matériel extracellulaire
 Phagocytose
 Pinocytose
 Endocytose
 Recyclage des récepteurs et découplage
o Transcytose
o Recapture
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 2
Sécrétion
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 3
Sécrétion
o ER -> golgi -> TGR -> vésicule -> sécrétion
via mb plasmique
o transport d'un compartiment à l'autre
o formation de vésicule (fission) à partir de la mb
de départ
o incorporation de vésicule (fusion) sur la mb
d’arrivée
o TGR = TGN => triage des protéines selon leur
destination
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 4
Sécrétion constitutive (continue)
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 5
Sécrétion constitutive
sécrétion continuelle au fur et à mesure de
leur synthèse
pas d'accumulation ni de concentration intracell.
o Exemples




Anticorps
protéines de transport: albumine, a,- b-globuline
protéines structurales: collagène...
fonctions spécialisées: fibrinogène, prothrombine
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 6
Sécrétion induite
(discontinue, sur commande)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 7
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...
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 8
Biogénèse des membranes et du
contenu résident des organites
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 9
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.
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 10
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
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 11
fusion et fission des membranes =>
changements de surface
o certaines cellules absorbent 25% de leur propre
volume/heure
o = 3% de leur membrane/minute (100%/demi-heure)
la membrane ne doit pas s'agrandir ou rapetisser
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 12
les récepteurs membranaires doivent être
remplacés
o non fonctionnels, abimés, inutiles
recyclage constant des membranes
Golgi est le point central de ce trafic
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 13
Récupération et absorption du
matériel extracellulaire
entrée de molécules dans la cellule
apport nutritif: LDL, Fe,
destruction (cellules spécialisées)
phagocytes
élimination de protéines endommagées
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 14
Récupération et absorption du
matériel extracellulaire
processus en deux parties distinctes:
o internalisation (ingestion, (entrée):
endocytose (+/- récepteurs),
pinocytose
 ( plupart des auteurs: = endocytose sans
récepteur)
phagocytose (avec/sans récepteurs)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 15
o digestion (absorption):
 Destruction
 Transformation
 Dégradation
du matériel ingéré
par les lysosomes
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 17
Forme amiboide de Physarum polycephalum
phagocytosant des levures
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 18
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)
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 19
Phagocytose animation
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 20
Phagocytose avec récepteurs
surtout chez les animaux (espèces
supérieures)
cellules spécialisées: macrophages,
monocytes
mécanisme en fermeture-éclair ("zipper")
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 21
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 22
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
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 23
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
o phagosomes
o peroxysomes (production de peroxyde détruire des bactéries)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 24
Exemples:
o élimination de bactéries "étiquetées" avec des
anticorps
o élimination de micro-organismes ou virus reconnus à
leur protéines de surface
o élimination des vieux globules rouges et autres
cellules endommagées (1011 globules rouges/jour)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 25
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
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 26
aucun signal ?????
observé par ingestion de particules colorées (ex.
encre)
pas de récepteur spécialisé
o exemple: protozoaire ingérant des particules ou
molécules du milieu pour sans nourrir
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 27
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
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 28
Pinocytose sans récepteurs: animation
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 29
Endocytose à récepteur
quelque fois appelée micropinocytose
capture de protéines (ou particules) spécifiques
libres dans le M.E.C.
= ligands
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 30
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
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 31
2 phénomènes distincts
o interaction ligand récepteur
o internalisation
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 32
interaction ligand récepteur
o + ou – passif
o Afinité ligand-récepteur très forte: Kd = 10-8
o aucune énergie requise
o simple affinité
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 33
Description générale de
l'endocytose à récepteur
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 34
Lysosomes
Ingestion et assimilation du matériel
absorbé
2 types de lysosomes
o primaires (non actif): stocker les enzymes
o secondaires (actif): digérer le matériel = fusion de
lysosomes primaires + endosomes
Enzymes hydrolytiques acides
digérant/détruisant le matériel absorbé
o DNases,Traffic
Rnases,
protéases, etc.
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des protéines: fonctions associées
Diapo 35
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)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 36
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 37
Recyclage des récepteurs:
vésicules de découplage
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 38
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
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Diapo 39
récepteurTraffic des protéines: fonctions associées
Découplage
pH 7 (MEC, cytop.) : favorise association ligandrécepteur
pH < 5 (lumière lysosome, lumière vésicule
découp.) : favorise dissociation ligand du
récepteur
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 40
Exemple du transport et de
l'assimilation du cholestérol (LDL)
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 41
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
2010
Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 42
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
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 43
Exemple du transport et de
l'assimilation du fer
apoTrnf + Fe3+ =>
ferroTrnf (milieu extracell.)
récepteur Trnf:
o pH 7: milieu extracellulaire
 grande affinité pour ferroTrnf
 faible affinité pour apoTransf
o pH5 (intérieur de vésicule)
 grande affinité pour apoTrnf
 faible affinité pour ferroTransf
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 44
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 45
Transcytose
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 46
Recapture
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 47
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
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Traffic des protéines: fonctions associées
Diapo 48