TD04

Dr AMEUR FZ

Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Département de Biologie

Introduction

avec des mouvements membranaires qui porte

aussi le nom de trafic vésiculaire

Transport de grandes molécules

Introduction

Les différents compartiments du système endomembranaire communiquent par l'intermédiaire de vésicules de transport .

Les vésicules de transport sont des structures sphériques formées à partir de la bicouche lipidique refermée sur elle-même.

Ces vésicules peuvent contenir des molécules et de

nombreuses protéines transmembranaires ou associées à la membrane qui assurent leur formation, leur maintien, leurs déplacements et leur adressage à travers la cellule.

Etapes du

transport

vésiculaire

Le transport vésiculaire est un processus complexe, plus ou moins développé ou spécialisé suivant les types cellulaires. Chaque événement de transport

entre deux compartiments peut cependant se décomposer en trois étapes:

Formation d'une vésicule contenant les macromolécules transportées par bourgeonnemen t à partir du compartiment donneur Adressage ou ciblage de ces vésicules vers le compartiment accepteur

Fusion des vésicules avec la membrane de ce compartiment via: ✓la liaison des

vésicules au bon endroit (arrimage) ✓l'attachement des deux structures

✓la fusion des deux membranes

Etapes du

transport

vésiculaire

Flux

membranaire

Les transports par vésicules ne se font pas au hasard, il existe des voies de trafic des

vésicules entre les compartiments du système endo-membranaire. On distingue:

Flux membranaire centrifuge

•Du RER au golgi puis aux lysosomes et à la membrane plasmique suivie d'exocytose

(constitutif continu et discontinu provoqué)

Flux membranaire centripète

•De MP (endosomes) après endocytose puis lysosomes ou golgi

•Transit rétrograde au sein de golgi

Flux

Formation

des vésicules

Les vésicules peuvent être formées :

•De manteaux de protéines (coat) qui

permettent l'invagination de la membrane :

•De " radeaux lipidiques " (cholestérol, sphingolipides et protéines

membranaires) : on parle alors de cavéoles, c'est la composition lipidique de la membrane de la cavéole qui permet son invagination.

✓Clathrine (transport de la membrane plasmique ou du trans-golgi vers les endosomes tardifs)

✓COPI (transport rétrograde des citernes de l'appareil de Golgi ou du cis-golgi vers le réticulum rugueux)

✓COPII (transport antérograde du réticulum rugueux vers le golgi)

Formation

des vésicules

Trafic

vésiculaire

Les marqueurs de surface des vésicules et des membranes cibles

Vésicules Marqueurs sur la surface des vésicules Protéines membranaires de contrôle: SNARE-v Membranes cibles Récepteurs complémentaires Protéines membranaires de contrôle: SNARE-t Rab: GTPases d’adressage (Protéine G)

Trafic

vésiculaire

L’exocytose

L'exocytose «vers l'extérieur de la cellule» est un mécanisme qui assure le

passage de certaines substances de l'intérieur de la cellule à l'espace extracellulaire par le biais de vésicules de sécrétion de dimensions

nanométriques qui viennent fusionner avec sa membrane pour relarguer leur contenu.

Elle permet :

❖La sécrétion d'hormones.

❖La libération de neurotransmetteurs. ❖La sécrétion de mucus.

Trafic

vésiculaire:

Les deux voies d’exocytose

Les vésicules d'exocytose viennent du réticulum endoplasmique puis passent par l'appareil de Golgi.

1

• Soit il y a un signal qui provoque l'exocytose:

exocytose régulée.

2

• Soit il n'y a pas de signal et les molécules passent directement du Golgi à la surface de la

cellule : exocytose

Trafic

vésiculaire:

1. Exocytose régulée

L'exocytose régulée est produite dans des cellules dont la fonction principale

est celle de la sécrétion (exocrine ou endocrine)

Elle libère des molécules qui effectuent la digestion des cellules ou qui influent sur la physiologie des

autres cellules voisines

Cette exocytose est très répandue dans la communication (par exemple

communication neuronale ou hormonale)

Elle nécessite un signal extra-cellulaire qui déclenche le processus

La fusion des vésicules de sécrétion régulée nécessite de l’énergie et l’augmentation de la

Trafic

vésiculaire:

2. Exocytose constitutive

Elle a lieu dans toutes les cellules en permanence et a pour rôle de renouveler

les membranes

Il y a un système d'endocytose qui équilibre cette exocytose si

non la taille des cellules ne cesserait de croître

Cette exocytose est un moyen d'introduire en continu des récepteurs membranaires et

des phospholipides dans la membrane plasmique

Il y a une mise en jeu de GTPases monomériques pour produire l'énergie nécessaire au

transport unidirectionnel de cette exocytose

Le transport unidirectionnel est assuré par la distribution asymétrique des protéines

Trafic

Trafic

vésiculaire:

Etapes de l’exocytose

L'accostage et l'arrimage des

vésicules à la membrane cellulaire (exactement comme le ferait un navire via des amarres qui sont ici des attaches de nature protéique). Déplacement des vésicules (de

diamètre environ 80-150 nm selon les types cellulaires) dans le cytoplasme cellulaire.

La formation d'un canal nanométrique (2-3 nm) entre l'intérieur de la vésicule et le milieu extracellulaire, appelé pore de fusion.

La fusion de la vésicule dans la membrane cellulaire et la libération des biomolécules. 1

2

Trafic

vésiculaire:

Régulation de l’exocytose

*Protéines localisées dans la membrane vésiculaire et cellulaire: ➢SNAREs ➢Syntaxine, SNAP 25, VAMP ou Munc 18 *Nature du stimulus

*Les propriétés membranaires: ➢La nature des phospholipides composant les membranes. ➢La viscosité ou la tension de membrane et sa courbure.

➢Le pH et la composition de l’environnement extracellulaire

Trafic

vésiculaire

L’endocytose

• L'endocytose « vers l'intérieur de la cellule » permet aux substances extracellulaires (grosses particules, des

macromolécules) d'entrer dans la cellule: internalisation.

• Ces substances sont englobées dans une invagination de la membrane cytoplasmique , formant une vésicule qui finit par se détacher de la membrane pour rejoindre le cytosol.

•Elle est présentée comme un cas contraire aux événements d'exocytose.

Trafic

vésiculaire:

Rôle de l’endocytose

Réguler l'interaction des cellules avec leur environnement et constituent donc un support fondamental pour la physiologie cellulaire et

l’homéostasie

Réguler la composition des lipides et des protéines de la membrane plasmique

Capter les nutriments L’élimination des cellules mortes Limitation des stimulations hormonales par l’internalisation des récepteurs Rôle immunologique

Types

d’endocytose:

Définition

• La phagocytose implique l'introduction d'un solide dans le milieu intracellulaire qui peut être : une grande molécule, une particule ou un microorganisme (bactérie, poussières

atmosphériques, cellules ou débris cellulaires).

Rôle

• Chez de nombreux organismes supérieurs, la phagocytose est à la fois un moyen de défense contre les micro-organismes

envahisseurs et pour l'élimination des tissus morts par les phagocytes.

Mécanisme

• La membrane plasmique se déforme pour entourer la particule formant ainsi des phagosomes qui ont une taille supérieure à 250 nm.

Types

d’endocytose:

• Une interaction directe entre le récepteur et l’antigène.

• La reconnaissance se fait grâce aux PRR membranaires (Pattern Recognition Receptors) : récepteurs MMR (pour « Macrophage Mannose Receptor »), récepteurs aux lectines, et récepteurs scavengers

Sans opsonisation

• L’interaction nécessite une molécule intermédiaire qui joue le rôle d’adaptateur, on les appelle des opsonines.

• Les opsonines sont souvent associées aux anticorps, mais on compte également les composants du complément, les protéines MBP (pour « Mannan Binding Protein »), et la protéine CRP (pour « C-Reactive Protein »)

Types

d’endocytose:

• La pinocytose est utilisée pour les liquides, les molécules en phase liquide ou les particules dont la taille est inférieure à 150 nm.

• Les cellules qui effectuent la pinocytose ont une région de la membrane plasmatique recouverte par une protéine (clathrine) du côté cytosolique, de sorte que lorsque la molécule se dépose sur cette région de la

membrane, une enveloppe enrobée est formée entoure.

•Il existe des cellules dans lesquelles la pinocytose ne nécessite pas de molécules de clathrine, mais les vésicules sont recouverte d'autres

Types

Types

d’endocytose

•L'endocytose par récepteurs interposés est extrêmement sélective.

• Elle implique la capture spécifique de macromolécules (ligands) par des protéines de la membrane plasmique qui se comportent comme des

récepteurs.

• Les ligands peuvent être des composants de la matrice extracellulaire, des hormones, des cytokines, les protéines porteuses de différentes sortes, mais aussi des bactéries et des virus.

Types

Trafic

vésiculaire