Golgi - La Fed

FACULTE
De
PHARMACIE
TUTORAT UE2 2010-2011
Le système endomembranaire
Séance n°4 – Semaine du 11/10 /2010
Le système endomembranaire – Delbecq
Séance préparée par Cindy, Alexandra et Marie (pharmacie)
Ppt Mathieu Capdevilla (medecine Nîmes)
Le Système Endomembranaire
 Uniquement chez les eucaryotes
 Ensemble de compartiments intracellulaires communicants
entre eux et avec la membrane plasmique
 La membrane d’enveloppe de ces compartiments
correspond à la membrane plasmique, et la lumière au
milieu extracellulaire
Le Système Endomembranaire
• Compartiments du systéme endomembraire :
- Enveloppe nucléaire
- Reticulum endoplasmique (lisse et rugueux)
- Appareil de Golgi
- Endosomes, lysosomes et cavéosomes
Le Système Endomembranaire
• Relation entre ces compartiments :
flux vectoriel permanent
Flux retrograde
Le Système Endomembranaire
• Protéines Rab et groupes SNARE
(vésicule)
(target = cible)
Facilite l’arrimage
Verrouille l’arrimage et
prépare la fusion
RE
– Golgi –
RE
– Golgi –
• 2 types
 RE rugueux : réseau de saccules, en continuité
avec l’enveloppe nucléaire, recouvert de ribosomes
 RE lisse : réseau de canalicules, pas de ribosomes
RE
– Golgi –
• Méthodes d’étude :
 Cytoenzymologie
 Immunomarquage
 Homogénat cellulaire (fractionnement en microsomes)
• Composition chimique
 Membrane : 30 % lipides, 70% protéines (dont plus de 20 sont
présentes uniquement dans le RE)
 Lumière : Protéines spécifiques (ex: Ig pour les plasmocytes) et
ions calcium Ca++
RE
– Golgi –
• Synthèse et translocation des protéines solubles
1) Début de synthèse de toutes les protéines (sauf prot mitochondriales) =
cytosol
2) Adressage à la membrane du RE = reconnaissance du peptide signal par la
Particule de Reconnaissance du Signal (PRS)
3) Translocation co-traductionnelle
1
2
3
RE
– Golgi –
• Synthèse et translocation des protéines solubles
Le peptide signal reste enchâssé dans la
membrane du RE durant l’élongation
Le peptide signal est
clivé, puis il est dégradé
ou recyclé
 Subit des modifications
post traductionnelles :
glycosilation, ponts
disulfures, etc
└► MATURATION
RE
– Golgi –
• Synthèse et translocation des protéines transmembranaires
Soit adressage grâce au
peptide signal (en N-ter)
avec clivage
Soit adressage grâce à un
segment intracaténaire (= 1er
domaine transmembranaire)
Orientation +/jamais clivé
Modifs post trad éventuelles
RE
– Golgi –
• Synthèse et translocation des protéines transmembranaires
Cas des protéines à plusieurs domaines transmembranaires :
1
2
3
4
1er segment hydrophobe = début de translocation
2ème segment hydrophobe = arrêt de translocation
Alternance : reprise de la translocation, arrêt, reprise …
RE
– Golgi –
• N-glycosylation :
 synthèse d’un oligosaccharide (7 résidus) lié a un dolichol
 Flip flop
 Addition de 7 résidus supplémentaires
 Transfert en bloc de l’oligosaccharide sur une asparagine (séquence N-X-S-T)
 élagage d’un mannose et de 3 glucoses
RE
• Ancrage GPI
– Golgi –
RE
– Golgi –
• Maturation des protéines
 Des ponts disulfures ont pu être créé spontanement,
les protéines PDI du RE vont les cliver et les reformer
dans la conformation la plus stable
 Intervention de chaperonnes du RE (Bip soluble,
calnexine qui est transmembranaire et la calreticuline
soluble) et de chaperonnes cytosoliques pour la
rétention de protéines mal repliés
 BUT : Bon repliement des protéines !
S’il y a échec du repliement, il y aura dégradation de la protéine dans le
cytosol par un protéasome
RE
– Golgi –
• Synthèse des lipides dans le RE lisse
Elongation, désaturation d’AG / synthèse cholesterol et dérivés
 Synthèse des phospholipides
RE
– Golgi –
• Synthèse des membranes
 Le RE fabrique et exporte de la membrane vers tous
les compartiments du système endomembranaire via
le flux vectoriel permanent
 Il existe aussi des protéines spécifiques qui permettent
le transport de phospholipides vers d’autres organites
n’appartenants pas au système endomembranaire
(mitochondries, peroxysomes)
RE
– Golgi –
• Stockage
 Le RE peut stocker des molécules d’origine
intraC (Ig, lipoprotéines, ions calcium) et d’origine
extraC (protéines, micelles lipidiques)
RE
– Golgi –
• Détoxification dans le RE lisse
 Elle se produit surtout dans les cellules du foie
 Elle consiste en la modification d’une molécule
toxique (endogène ou exogène) en une molécule
hydrosoluble facilement éliminable par l’organisme
RE –
Golgi
–
RE –
Golgi
• L’appareil de Golgi est proche du noyau et des
centrioles
• De taille variable, fonction de transfert, de tri, et
de synthèse de glycoprotéines et sphingolipides
• Structure :  Appareil de Golgi
 formé de 3 ou 4 dictyosomes
Constituants des compartiments
 formé de 3 à 10 saccules
 entouré de vésicules et
canalicules
RE –
Golgi
• Méthodes d’étude
 Cytochimie
 Cytoenzymologie
 Immunomarquage
 Fractionnement
• Composition chimique
 Différente suivant les compartiments ! Car différentes fonctions
 Face cytosolique contenant des microtubules, des MAP et des prot G
 Membrane : 35% de lipide, enzymes, glucides
RE –
Golgi
• Fonctionnement général d’un dictyosome
 Présence d’un flux vectoriel permanent et d’un flux
rétrograde au sein d’un dictyosome
 Il existe une maturation lente des saccules dans le sens
du flux vectoriel permanent
RE –
Golgi
• Fonctionnement général d’un dictyosome
 Echanges avec le RE avec des modes de transport
différents suivant si le flux est permanent ou retrograde
Les échanges entre
RE et Golgi se font
par l’intermédiaire de
l’ERGIC
Protéines résidentes du RE
Du RE vers le Golgi, les protéines auront un signal KDEL
Une fois dans le Golgi (Pour des modifications), ce signal sera reconnu,
les protéines seront captées par des récepteurs spécifiques qui auront
eux leur signal KKXX de retour au RE activé
Dans le RE le signal KKXX sera inactivé, et les récepteurs, résidents
du Golgi, y repartiront
RE –
Golgi
• Transfert des protéines
 Une protéine sans signal de rétention pour le RE ni
pour le Golgi traversera tous les compartiments du
dictyosome jusqu’au TGN
 De la elle sera sécrété dans le milieu extraC ou adressé
à la membrane plasmique ou aux autres éléments du
système endomembranaire, par le biais de vésicules
 Les molécules sécrétés se concentrent dans les vésicules
 Les protéines résidentes du Golgi subissent un transport
rétrograde à partir du TGN afin d’aller au bon compartiment
RE –
Golgi
• Glycosylation des protéines
N-glycosylation : modifs des oligosaccharides N-liés du RE
- Protéines sécrétées
- Hydrolases lysosomales solubles
O-glycosylation : ajout de sucres sur –OH des Ser ou Thr
 Golgi median et trans
RE –
Golgi
• Glycosylation des protéines : hydrolases
solubles
 Phosphorylation de certains mannoses (M6P)
RE –
Golgi
• Glycosylation des protéines : protéines
sécrétées
- suppression mannoses (Golgi cis et median)
- ajout de N-acétylglucosamine (Golgi cis)
- ajout de Galactose et acide sialique = NANA (Golgi trans)
- ajout de fucose
VARIABLE
Glycosilations differentes les unes
des autres : HETEROGENEITE
RE –
Golgi
• Sulfoconjugaison
Golgi trans
Fixation de sulfates sur les
glycoprotéines, GAG et protéoglycanes
par les sulfotransférases (enzymes de
la membrane du Golgi)
Molécules sulfatées: nombreuses
charges  Sulfatation dans le Golgi trans
Exemple de protéoglycanes
RE –
Golgi
• Synthèse des sphingolipides
Face luminale des compartiments cis et médian du Golgi
RE –
•
Golgi
Tri des molécules: RTG.
– Flux vectoriel permanent:
1) vésicules (clathrine +AP):
sécrétion régulée
voie des lysosomes
RE –
Golgi
– Flux vectoriel permanent:
• 2)
vésicules ou tubules: sécrétion continue (FAPP…)
RE –
Golgi
– Flux vectoriel permanent:
• 3) vésicules à cavéoline: radeaux lipidiques (mb.plasmique)
Apport de microdomaines
riches en certains lipides +
glycoprotéines ancrées GPI
 Radeaux lipidiques
RE –
Golgi
• Flux retrograde: du RTG vers Golgi
médian puis R.E. par vésicules
recouvertes de COP I
RE –
•
•
•
Golgi
Cas de la voie de sécrétion régulée:
Cellules spécialisées: stockage et sécrétion rapide après transduction d'un signal
Maturation des vésicules
granules de sécrétion bourgeonnent: CLATHRINE
(condensation du contenu, perte de membrane…)
Maturation du contenu: synthèse d'un précurseur inactif (proprotéine) + protéolyse
durant le transport. Attend un signal de transduction.
Ex. insuline:
R.E: préproinsuline
proinsuline (clivage signal d’adressage + formation de ponts disulfure)
Golgi: proinsuline
insuline (clivage du peptide C)
Concentration des
protéines de sécrétion
RE –
Golgi
Cas de la voie de sécrétion régulée
l’insuline
• Agrégation de l’insuline mature (+ ions Zn2+ ) dans coeur dense
• Exclusion du peptide C en périphérie de la vésicule en cours de
maturation
Libération de l’insuline
à partir d’une vésicule sécrétoire
d’une cellule b du pancréas
RE –
Golgi
Cas de la voie de sécrétion régulée
Certaines cellules sont spécialisées
dans la sécrétion régulée:
• - Sécrétion de mucus dans l’intestin
•
•
•
•
•
- Libération d’insuline
- Autres hormones…
- Cellules immunitaires
- Neurones (rem: cas particulier des
vésicules synaptiques)
- Etc…
Ex: cellule spécialisée dans la
libération d’histamine
RE –
Golgi
Cas de la voie de sécrétion continue (cf exocytose)
Présent dans toutes les cellules
 pas de stockage
- vésicules/tubules recouvert par FAPP: RTG vers
mb. plasmique, voie par défaut (pas de signal particulier)
- vésicules à cavéoline: région du RTG riche en cholestérol,
sphingolipides et protéine GPI, fusion avec mb. plasmique au
niveau des radeaux lipidiques, pas de perte de la cavéoline
RE –
Golgi
Cas des cellules polarisées
• Cellules dont la membrane plasmique contient 2
domaines:
- apical
- baso-latéral (signal spécifique sur le domaine
cytoplasmique)
TRANSCYTOSE
Adressage ciblé par l'appareil de Golgi: selon arborisation
osidique, ancrage GPI (adressage mb apical) etc…
Transcytose d'un domaine à l'autre gérée par le Golgi
RE –
Golgi
Quelques déterminants du tri des protéines par
l'appareil de Golgi
 Formation de complexe non covalent de grande taille: interactions de
faible affinité, dans la lumière des citernes
(ex: rétention des enzymes golgiennes de glycosylation).
 Agrégation/exclusion: favorisée par les ions calcium et le pH acide
(gradient), impliqué pour sécrétion régulée
 Interactions par le domaine cytosolique des protéines transmb.
(ex: vésicules + clathrine + adaptateur)
 Partitionnement selon la composition lipidique
RE –
Golgi
RE –
Golgi
– Endosomes - Lysosomes
• Autres fonctions
 Renouvellement des composants de la membrane
plasmique (via le flux vectoriel permanent)
 Stockage du calcium
FIN