COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROT

1
COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROTÉINES
2
Notion de compartiment

• Procaryote 1 compartiment et une seule membrane
• Eucaryote des compartiments limités par une
  membrane (compartiments sans membrane)
• Un compartiment ses enzymes ? ses propriétés ?
• Voiries entre les compartiments

3
Connaissance de l'eucaryote

• Ce qui se passe dans chaque compartiment
  (enzymes)
• Échange des molécules d'un compartiment à l'autre
• Création et genèse du compartiment

4
Le compartiment

• Une membrane
• Une lumière
• Les entrées et les sorties
• Rôles des protéines

5
Les protéines

• ? 10 000 protéines différentes dans une cellule
• La synthèse débute toujours dans le cytosol ?
• puis direction dans un compartiment spécifique ?
• trafic des protéines

6
COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROTÉINES

• I - Compartimentation des cellules

7
Les membranes intra-cellulaires ne font pas que
augmenter la surface de membrane

• Sur les membranes
• Métabolisme des lipides (une partie)
• Phosphorylation oxydative
• Photosynthèse
• Et
• Maintien de compartiments

8
Fig 12-1 Les compartiments
Cytosolique en gris
Non cytosolique en blanc
9
Liste des compartiments

• Noyau (génome, ADN)
• Cytoplasme (cytosol organites)
• Cytosol (synthèse des protéines dégradation
  métabolisme intermédiaire)
• Mitochondries
• Peroxysomes
• Reticulum endoplasmique (? ribosomes, synthèse
  des lipides, stockage de Ca)
• Golgi
• Lysosomes
• Endosomes (intermédiaire entre extérieur et
  lysosome)
• Vésicules
• organite ? organite
• sécrétion, endocytose

10
Table 12-1

• Volumes relatifs occupés par les principaux
  compartiments intra cellulaires dun hépatocyte

Cytosol ? 50 Compartiment intra-membranaire
? 50
11
Table 12-2

• Relative Amounts of Membrane Types in Two Kinds
  of Eucaryotic Cells

12
Hépatocyte surfaces relatives des organites
13
Hépatocyte surfaces relatives des organites
14
Hépatocyte surfaces relatives des organites
15
Hépatocyte surfaces relatives des organites
16
Fig 12-2

• Hépatocyte
• La membrane plasmique ne représente qu'une infime
  partie des membranes (en surface)

17
Explication phylogénique des membranes
intra-cellulaires

• Bactérie ancêtre de la cellule eucaryote
• Chez procaryote
• Toutes les membranes sont de la membrane
  plasmique
• rapport surface/volume grand
• Chez eucaryote
• Taille beaucoup plus grande (X 10-30)
• volume 1000 - 10 000 fois plus
• rapport surface/volume petit

18
2 explications de la formation des membranes

• Exemple (1) actuel formation des vésicules
  thylakoïdes (lieu de la photosynthèse) dans les
  chloroplastes
• Exemple (2) phylogénique origine des organites

19
Exemple 1 génération des vésicules thylakoïdes
dans les chloroplastes

• Vésicules thylakoïdes proviennent de proplastides
  (feuilles des plantes vertes)
• Proplastides
• petits organites précurseurs
• présents dans toutes les cellules végétales
  immatures
• limités par une double membrane
• se développent en
• stockage de amidon, graisse, pigments
• chromoplast (pigments des fleurs)
• chloroplastes (photosynthèse des feuilles)

20
Fig 12-3

• Bourgeonnement de la membrane interne

21
Fig 12-4A

• Exemple 2 schémas hypothétiques de l'origine
  des organites(approche évolutive)

22
Arguments en faveur de cette hypothèse du schéma
précédent formation de l'enveloppe nucléaire et
du RE

• Molécule d'ADN attachée à une invagination de la
  membrane plasmique chez certains procaryotes
• ADN en continuité avec le cytosol
• Création des pores
• 2 membranes
• Topologie équivalente au cytosol (mitose )
• Continuité avec le réticulum endoplasmique

23
Autres organites

• Voie endocytaire
• Endosomes
• Voie sécrétrice
• Golgi
• Lysosomes
• Vésicules de transport entre les deux
• Appartiennent à la même famille

24
Fig 12-4B

• Exemple 2 schémas hypothétiques de l'origine
  des organites mitochondries (approche évolutive)

25
Mitochondries et plastides

• Membrane interne de la mitochondrie ? membrane
  plasmique de la bactérie englobée
• Membrane interne du plastide ? membrane plasmique
  de la bactérie englobée
• Membrane double
• Modes de transports particuliers

26
Conséquences

• Organites avec une lumière interne
  topologiquement équivalente au milieu
  extra-cellulaire. Applications
• endocytose, sécrétion
• chambre externe de la mitochondrie

27
Fig 12-5

• Rapports topologiques des compartiments des voies
  sécrétoire et endocytaire d'une cellule eucaryote
• Toutes les lumières peuvent communiquer entre
  elles et avec l'extérieur (par bourgeonnement
  fusion)
• Trafic (mitochondries exclues)

28
Topologie des compartiments (4 familles de
compartiments)

• Noyau et cytosol (pores pour communiquer)
• Voies sécrétoire et endocytaire RE, Golgi,
  endosomes, lysosomes, vésicules de transport,
  peroxysomes
• Mitochondries,
• (Chloroplastes que dans les plantes)

29
Finalement 2 compartiments

• Cytosol noyau ? intra-cellulaire
• Lumière des organites ? extra-cellulaire
• Toute membrane a 2 faces
• cytosolique(topologiquement équivalent au
  cytosol)
• non cytosolique(topologiquement équivalent au
  milieu extra-cellulaire)

30
Changement de compartiments des protéines

• Cytosol (lieu de synthèse de toutes les
  protéines) ?
• Signal de tri
• non (la plupart) ? restent dans le cytosol
• oui (les autres) ? autre direction
• 3 modes de transport
• portillon
• transmembranaire (translocateurs)
• Vésicules

31
(No Transcript)
32
Fig 12-6

• Les compartiments et les voies

33
1 - Transport par portillon

• Trafic entre deux compartiments topologiquement
  identiques
• A travers les pores
• Transport actif sélectif pour les grosses
  molécules
• Diffusion libre des petites molécules

34
2 - Transport transmembranaire

• Transport entre deux compartiments
  topologiquement différents
• Nécessité d'un transporteur protéique
• Passage à travers une membrane
• Nécessité d'un déroulement de la protéine
• eg
• cytosol ? lumière du RE
• cytosol ? mitochondrie

35
3 - Transport vésiculaire

• Transport entre deux compartiments
  topologiquement identiques (pas de membrane
  traversée)
• Existence d'un intermédiaire (de taille et de
  forme variable)
• Compartiment donneur et accepteur
• Pas de membrane à traverser

36
Fig 12-6

• Les modes de transport entre les compartiments
• Transport par portillon
• Transport transmembranaire
• Transport vésiculaire

37
Les deux types de signaux de tri

• 1 - Séquence continue de 15 à 60 acides aminés
• appelée "séquence signal"
• souvent retirée de la protéine par une signal
  peptidase
• est le plus souvent à l'extrémité de la chaîne
• 2 - Arrangement 3-D d'atomes qui se forme à la
  surface de la protéine quand elle se replie
• appelée "signal patch"
• peuvent être à distance les uns des autres

38
Fig 12-8

• Les deux types de signaux de tri dans une
  protéine
• (A) Séquence signal
• (B) Signal patch

39
Les signaux de tri

• Signal peptide
• cytosol ? reticulum endoplasmique
• cytosol ? mitochondrie (chloroplaste)
• cytosol ? peroxysomes
• cytosol ? noyau
• noyau ? cytosol
• Golgi ? reticulum endoplasmique
• Signal patch
• cytosol ? noyau
• Golgi ? Lysosomes
• cytosol ? Lysosomes

40
Exemples de séquences signal

• cytosol ? réticulum endoplasmique 5 à 6 acides
  aminés hydrophobes à l'extrémité -N ? iront dans
  le Golgi sauf si 4 acides aminés en -C terminal ?
  retournent dans le RE
• cytosol ? mitochondrie alternance d'acides
  aminés hydrophiles et hydrophobes
• cytosol ? peroxysomes 3 acides aminés
  caractéristiques en -C terminal

41
Table 12-3

• Quelques séquences signal
• acides aminés chargés positivement
• acides aminés chargés négativement

42
1 - Séquence signal

• Signal RE sur une protéine cytosolique ? la
  protéine va dans le RE
• La séquence est nécessaire et suffisante pour un
  bon ciblage
• Un signal pour une localisation donnée est
  interchangeable l'hydro-phobicité/philie est
  plus importante que la nature des acides aminés

43
Panel 12-1A

• Méthodes d'étude des séquences signal pour la
  translocation des protéines à travers les
  membranes
• 1 - Approche cellulaire

44
Panel 12-1B

• Méthodes d'étude des séquences signal pour la
  translocation des protéines à travers les
  membranes
• 2 - Approche biochimique

45
Panel 12-1C

• Méthodes d'étude des séquences signal pour la
  translocation des protéines à travers les
  membranes
• 3 - Approche génétique

46
2 - Signal patch

• Difficile à étudier
• Ne peut pas être transféré d'une protéine à une
  autre

47
Récepteurs de tri

• Reconnaissent le signal de tri
• Ont un fonctionnement catalytique
• effectuent un tour
• puis retournent à leur point d'origine
• Reconnaissent des classes de protéine plutôt que
  un type de protéine
• Comparables à un système de transport publique

48
Les cellules ne peuvent pas construire leurs
organites limités par une membrane par simple
copie elles ont besoin de l'information
contenue dans l'organite lui-même

• Information génétique
• Information épigénétique