Appareil de Golg

Après avoir quitté le ERGIC, les vésicules de transport atteignent l’appareil de Golgi (AG). En plus de contrôler le transport des protéines vers différents compartiments cellulaires, l’AG est aussi un centre de nucléation des microtubules, un site d’entreposage de calcium, une plateforme de signalisation et un point de contrôle de la mitose [431]. Cette organelle est constituée de disques membranaires applatis, nommés citernes, qui sont empilés et reliés entre eux pour former un ruban continu [432]. L’appareil de Golgi est divisé en trois compartiments: cis, median et trans [433] qui contiennent des enzymes (glycosyltransferases, RabGTPases) qui leur sont spécifiques. Les cargos en provenance du ERGIC fusionnent avec la partie cis puis sont transportés à travers l’appareil de Golgi pour ressortir dans la région trans. Il existe différents modèles de transport des molécules dans le Golgi dont la formation de vésicules intra-Golgi [434], le transport direct par des tubules connectant les citernes [435-437] ou le modèle de maturation des citernes où le cargo demeure dans une citerne qui mature progressivement de cis à trans par l’acquisition de nouvelles enzymes provenant du transport retrograde des citernes trans vers les citernes cis [438]. La N-glycosylation des glycoprotéines est considérablement modifiée lors de leur passage à travers l’appareil de Golgi. Les résidus mannoses sont d’abord enlevés puis des résidus de N-acetylglucosamine, de galactose, d’acide sialique et dans certains cas de fucose sont ajoutés menant à la formation d’oligosaccharides complexes. Les enzymes catalysant les premières réactions (enlèvement de mannose et ajout de N- acétylglucosamine) sont enrichis dans les régions proximales (cis) de l’AG alors que les réactions tardives (ajouts de galactose, acide sialique et fucose) sont catalysées par des enzymes enrichies dans le réseau trans-Golgien [439-441]. Les RCPGs possèdent des

sucres complexes confirmant le passage de ces protéines par l’AG lors de leur transport vers la membrane plasmique.

Certaines protéines acquièrent également un deuxième type de glycosylation lors de leur passage dans l’AG. La O-glycosylation est initiée par une famille d’environ 20 enzymes nommés GalNac-Ts qui catalysent l’ajout de N-acetyl-galactosamine sur des résidus sérines ou thréonines [442]. Plusieurs glycosyltransferases agissent ensuite pour créer des sucres complexes [443]. Les fonctions de cette modification ne sont pas très bien connues, mais elle semble jouer un rôle dans le transport intracellulaire de plusieurs protéines [444-446]. La présence de O-glycosylation a été détectée sur la rhodopsin de pieuvre [447], le β1AR [448], le récepteur delta-opiacé [449], kappa-opiacé [450], le V2R [451], le CCR5 [452] et le récepteur B2 de la bradykinine [453], mais le rôle de cette modification dans la régulation des RCPGs demeure inconnu. L’appareil de Golgi contient également plusieurs enzymes catalysant la palmitylation et les rôles de cette modification post-traductionelle dans la régulation des RCPGs ont été discutés dans la section 1.6.

Lorsque les cargos arrivent dans le réseau trans-Golgien (TGN), ils sont séparés et emmagasinés dans des vésicules pour être transportés vers les endosomes (vésicules de clathrine), ramenés vers le reticulum endoplasmique (vésicules COPI) ou acheminés à la membrane plasmique [454]. La composition des transporteurs de protéines du TGN vers la membrane plasmique n’est pas très bien définie. Un modèle récent basé sur différentes études de microscopie propose que les cargos s’accumulent dans des domaines excluant les enzymes du Golgi et que ces domaines s’allongent sous l’action de moteur de kinesin pour former des tubules. Des réactions de fission le long de ces tubules forment et relâchent ensuite les transporteurs de cargos. Ces réactions de fission sont contrôlées par plusieurs molécules dont la proteine kinase D, le diacylglycerol, la dynamin et les protéines G hétérotrimériques [454] et pourraient donc être contrôlées par les RCPGs. Le transport des protéines de l’AG à la membrane plasmique semble également être un processus régulé par la présence de signaux sur les protéines cargos. La présence d’un motif di-acidique tyrosiné (YTDIE) dans la queue C-terminale du VSVG est nécessaire pour le recrutement du complexe adapteur 3 (AP3) et son transport du TGN à la membrane plasmique [455]. Des résidus chargés positivement situés dans la région N-terminale cytoplasmique du canal potassique (Kir 2.1) sont nécessaires pour son export de l’AG [456]. La glycosylation et des

motifs dans les domaines transmembranaires peuvent aussi influencer l’export de l’AG de certaines protéines [446, 457-459]. Chez les RCPGs, la mutation d’un motif YS dans la région N-terminale des récepteurs α2A-AR et α2B-AR bloque le transport de ces récepteurs dans l’appareil de Golgi [460]. De plus, certains récepteurs olfactifs et des mutants du récepteur CCR5 et de l’opsin sont accumulés dans l’appareil de Golgi suggérant que l’export des RCPGs de cette organelle est régulé par des mécanismes qui sont pour l’instant inconnus [461-463]. Finalement, l’appareil de Golgi semble également posséder la capacité de reconnaître des protéines mal repliées et de les rediriger vers le RE pour être repliées ou dégradées par le ERAD [464, 465], ou de les transporter vers les endosomes pour être dégradé par les lysosomes ou les vacuoles[466, 467]. Les mécanismes impliqués dans le contrôle de qualité du Golgi ne sont pas très bien connus, mais lorsque des résidus polaires sont introduits dans les domaines transmembranaires de certaines protéines, elles sont ubiquitinées par une ubiquitin ligase transmembranaire résidente du Golgi (Tul1) et dégradées par les vacuoles [468].

Comme vous avez pu le constater dans ce chapitre, toutes les étapes de la voie de sécrétion sont étroitement régulées par une multitude de facteurs afin d’assurer un repliement adéquat et un transport précis des protéines vers les différents compartiments cellulaires. De plus, le fonctionnement précis de la plupart de ces mécanismes demeure mal défini et le rôle de plusieurs protéines impliquées dans ces processus est vague ou inconnu. Il est également possible que certaines protéines ont évoluées afin de contrôler spécifiquement la maturation de certaines familles de protéines. L’existence de chaperones ou de facteurs d’export spécifiques des RCPGs permettrait de contrôler spécifiquement l’expression à la membrane plasmique des récepteurs.