TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE
TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE
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TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE
I. Les mécanismes moléculaires du transport par membrane et le maintien de la diversité des compartiments
II. Transport à partir du reticulum endoplasmique à travers le Golgi
III. Transport du TGN vers les lysosomesIV. Transport depuis la membrane plasmique vers
l'intérieur de la cellule : endocytoseV. Transport du TGN vers l'extérieur de la cellule :
exocytose
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IV - ENDOCYTOSE
44
Schéma routage
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Introduction : formation d'une vésicule d'endocytose
• Capture de macromolécules ou particules ou cellules
• Le matériel est englobé dans une petite portion de membrane plasmique qui s'invagine puis s'individualise en une vésicule d'endocytose
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Les deux types d'endocytose
• Pinocytose (boire) – Liquides et solutés– Vésicules de pinocytose 150 nm– Toutes les cellules
• Phagocytose (manger)– Microorganismes ou cellules mortes– Vésicule = phagosome– Phagosome > 250 nm– Cellules spécialisées = phagocytes
77
Phagocytose = mode de nourriture
• Protozoaires = nourriture– Phagocytose phagosome lysosome
digestion cytosol = nourriture
• Êtres multicellulaires : digestion extra-cellulaire importation des produits
88
Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Les phagocytes professionnels
• Trois types de cellules phagocytaires1. Macrophages2. Neutrophiles (microphages)3. Cellules dendritiques
• Proviennent des cellules souches hématopoiétiques
• Phagosomes taille variable eg une cellule entière ...
• Le phagosome fusionne avec les lysosomes dégradation sinon corps résiduel
• Parfois retour direct à la membrane plasmique
1111
Macrophage
• Défense contre les infections et les micro-organismes
• Élimination des cellules mortes par apoptose
• Très important en quantité : 1011 cellules sanguines éliminées chaque jour
1212
Fig 13-39
Phagocytose par un macrophage de 2 cellules sanguines
1313
Phagocytose
• Nécessite des récepteurs qui doivent être activés pour déclencher le processus de phagocytose
• Les meilleurs déclencheurs sont les anticorps
• Les AC forment un manteau autour des micro-organismes avec la partie Fc tournée vers l'extérieur...
1414
Fig 24-??
1515
Fig 13-40
Phagocytose par un neutrophile
1616
Autres facteurs déclenchant la phagocytose
• Complément
• Oligo-saccharides à la surface de certains microorganismes
• Cellules mortes par apoptose
1717
Apoptose
• Une cellule morte par apoptose perd la distribution asymétrique de ses phospholipides dans sa membrane plasmique
• PS (chargée négativement) qui est normalement cytosolique devient externe
• Déclenche la phagocytose
1818
Particules inertes
• Verre
• Latex
• Fibres d'asbestose
1919
Pinocytose• Continue• Dans toutes les cellules• Macrophage
– 25 % de son volume par heure– 3 % de sa membrane par minute– 100 % en 30 minutes
• Fibroblaste < (1 % par minute)• Amibe >• Surface de la membrane diminue
– exocytose cycle endo-exocytique
2020
Cycle endo-exocytaire
• Débute dans des puits revêtus de clathrine …
• Phénomène très rapide : ½ vie 1 minute
• Captation du fluide extra cellulaire
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Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Fig 13-41
Formation de vésicules à clathrine0,1
2323
Importance des vésicules à clathrine
• 2500 vésicules par minute dans un fibroblaste
2424
Autres vésicules de pinocytose en dehors de la clathrine
• Membrane plasmique cavéoles
• Se forment à partir des radeaux lipidiques de la membrane plasmique riches en cholestérol, glycosphingolipides et protéines liées par GPI
2525
Fig 12-57
2626
Fig 13-42
Cavéoles de la membrane plasmique d'un fibroblaste
On ne voit pas de manteau
2727
Cavéoline
• Principale protéine de structure des cavéoles
• Protéine transmembranaire à plusieurs passages
2828
Les cavéoles
• Contrairement à vésicules à clathrine, COPI ou COPII– Ce n'est pas le manteau de protéine qui permet
l'invagination de la membrane– C'est la composition lipidique de la membrane de la cavéole
qui permet l'invagination de la membrane
• Déversent leur contenu– Endosome ou un équivalent– Membrane plasmique d'en face (transcytose)
• Utilisées par certains virus pour entrer dans la cellule
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Les cavéoles Suppl. data
• En cours…
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Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Les 2 types d’endocytose
• Non spécifique (sans récepteur)• Spécifique (avec récepteur)
• Trans Golgi lysosome Membrane plasmique endosome
• Concentration X 100
• Le plus bel exemple : capture du cholestérol
3232
Cholestérol
• La capture du cholestérol se fait le plus souvent par endocytose à récepteur spécifique pour fabriquer de la membrane
• Si elle est bloquée accumulation dans le sang plaques d'athérome
3333
Fig 13-43
800 molécules
1500 molécules
500 molécules
500 000 daltons
Une particule de LDL (Low Density Lipoprotein) : mode de transport du cholestérol dans le sang
3 millions de daltons
•pour l'architecture générale•pour assurer la liaison spécifique entre la particule et le récepteur à la surface de la cellule
•pour l'architecture générale•pour assurer la liaison spécifique entre la particule et le récepteur à la surface de la cellule
3434
Fig 13-44 (A)
Récepteurs à LDL normal– Besoin de cholestérol fabrication de récepteur
transmembranaire et insertion dans la membrane plasmique– Diffusion du récepteur dans la membrane et association à un
puits à clathrine en cours de formation– Internalisation dans des vésicules recouvertes– Perte de la clathrine– Libération du contenu dans les endosomes précoces– Séparation de LDL et de son récepteur (pH acide) – Endosome tardif lysosome – Cholestéryl ester cholestérol libre
3535
Fig 13-44 (B)
Récepteurs à LDL mutés– Cholestérol sanguin élevé – Soit tout le récepteur manque– Soit le domaine de liaison extra cellulaire
manque– Soit le domaine de liaison intra cellulaire
manque : pas d'internalisation
3636
Spécificité des récepteurs
• Plus de 25 récepteurs pour l'endocytose spécifique
• Pour LDL le récepteur entre dans un puits recouvert même si le ligand n'est pas lié (cas le plus fréquent)
3737
Peptide signal d'endocytose
• Présents dans les protéines membranaires• Se lient aux adaptines pour leur
intégration dans les puits à clathrine• Quatre acides aminés :
– Y-X-X-Ψ-• Y = tyr• X = AA polaire• Ψ = AA hydrophobe
• Rencontré dans de nombreux récepteurs
3838
Cas particulier : LDL-r
• La queue du récepteur possède un signal unique : Asn – Pro – Val – Tyr
3939
Diversité des vésicules recouvertes
• Il peut y avoir jusqu'à 1000 récepteurs différents dans une même vésicule recouverte
• Tout arrive dans le même compartiment !
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Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Les deux compartiments endosomaux
• Mis en évidence en microscopie électronique en utilisant un traceur (peroxydase)
• Milieu extra-cellulaire tubes limités par une membrane direction vers le Golgi– Endosome précoce
• Périphérique sous la membrane plasmique• En moins d'une minute
– Endosome tardif• Périnucléaire près du Golgi• En 5 à 15 minutes• Plus acide que le précoce
4242
Circulation dans les compartiments endosomaux
• Endosome précoce endosome tardif lysosome destruction
• Endosome précoce membrane plasmique
4343
Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Les deux sorts des ligands
• Analogie– Golgi endosome tardif– Membrane plasmique endosome précoce
• Deux voies– Dissociation ligand – récepteur (environnement
acide des endosomes) destruction du ligand dans le lysosome
– Pas de dissociation ligand - récepteur le ligand suit le sort de son récepteur
4545
Les trois sorts des récepteurs
1. Retour à la membrane plasmique qui leur a donné naissance recyclage
2. Membrane plasmique mais dans un autre domaine transcytose
3. Lysosomes où ils sont détruits dégradation
Si le ligand reste lié à son récepteur dans l'endosome, il suivra le même chemin que son récepteur
4646
Fig 13-45
Trois devenirs possibles des récepteurs transmembranaires qui ont été endocytés
4747
Quatre exemples de trafic de récepteur
1. Récepteur à LDL : recyclage du récepteur vers la membrane plasmique
2. Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur avec le ligand
3. Récepteurs aux opiacées4. Récepteur à l'EGF
4848
Fig 13-46
1 . Endocytose des LDL (médiée par récepteurs)
1 cycle toutes les 10 minutes
Vésicules à clathrine
4949
2 . Récepteur à la transférine : recyclage du récepteur
avec le ligand• Transférine = protéine soluble qui transporte le fer
dans le sang• Transférine-récepteur arrive dans le compartiment
endosomal pécoce par endocytose spécifique• Libération du fer mais ligand-récepteur restent liés• La transférine qui a perdu son fer s'appelle
apotransférine• Apotransférine-récepteur est recyclé vers la membrane
plasmique• Dissociation de apotransférine-récepteur dans l'espace
extra cellulaire• Nouveau cycle… tout se passe sans les lysosomes
5050
Fig 13-47
2.Tri des protéines membranaires par
endocytose
Récepteurs 30 minutes après
endocytose• récepteurs à la
transférine (recyclage)
• récepteurs opioïdes
(dégradation dans les lysosomes)
5151
3 . Récepteurs aux opiacées
• Liaison ligand récepteur• Arrive dans le compartiment
endosomal précoce• Direction vers le compartiment
endosomal tardif• Dégradation dans les lysosomes
5252
4 . Récepteur à l'EGF (receptor down-regulation)
• Liaison de EGF à EGF-r• Accumulation dans des puits à clathrine• EGF + EGF-r sont dégradés dans les
lysosomes • Diminution des EGF-r à la surface de la
cellule • Diminution de la sensibilité de la cellule
à EGF (receptor down-regulation)
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Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
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Passage de l'endosome précoce vers l'endosome tardif
• Migration le long des microtubules vers le centre de la cellule
• Pendant la migration, nombreuses invaginations et formation de vésicules à l'intérieur de l'endosome
• Le nom de corps multivésiculaire (ou endosome multivésiculaire)
5555
Fig 13-48
Corps multivésiculaire dans une cellule
végétale
5656
Devenir des corps multivésiculaires
Il y a recyclage vers la membrane plasmique tout le long du trajet
• Soit fusionnent entre eux• Soit fusionnent avec des endosomes
tardifs préexistants• Et reçoivent des vésicules du réseau
trans golgien (hydrolases acides)Deviennent des lysosomes
5757
Fig 13-49
Voie endocytaire de la membrane
plasmique aux lysosomes
5858
Rôle de tri des corps multivésiculaires
• Certaines protéines membranaires (EGF-EGF-r eg) qui arrivent dans les corps multivésiculaires doivent être détruites
• D'autres protéines membranaires qui arrivent dans les corps multivésiculaires ne doivent pas être détruites et être recyclées
5959
Fig 13-50
Séquestration de protéines endocytées
dans les membranes internes des corps multi-vésiculaires
(permet la destruction totale : protéine +
récepteur + membrane)
6060
Rôle de la mono-ubiquitinylation
• A lieu quand le récepteur activé est encore dans la membrane plasmique
• Facilite la capture des récepteurs dans les vésicules d'endocytose
• Permet l'invagination de la membrane du corps multivésiculaire
6161
Rôle de la lipide kinase
• Phosphoryle le phosphatidyl inositol
6262
Plan
1. Les cellules phagocytaires
2. Les manteaux
3. Endocytose spécifique par récepteurs
4. Les deux compartiments endosomaux
5. Recyclage vers la membrane plasmique
6. Les corps multivésiculaires
7. Transcytose
6363
Transcytose• Exemple : transport des anticorps du lait
de la mère à travers l'épithélium intestinal…
6464
Mécanisme
• Endosome périphérique
• Endosome de recyclage
6565
Fig 13-51
TranscytoseTranscytose
6666
Endosome de recyclage
• Permet de réguler la sortie des protéines
• Exemple : transporteur de glucose dans les adipocytes et les cellules musculaires
6767
Fig 13-52
Stockage de protéines de la membrane plasmique dans des endosomes de
recyclage
6868
Cellule épithéliale
• Deux domaines– Baso latéral– Apical
• Deux compartiments endosomaux précoces– Baso latéral– Apical
• Un seul compartiment tardif– Dégradation dans les lysosomes
6969
Fig 13-53
Les deux compartiments
endosomaux précoces
d'une cellule épithéliale