I/ Endocytose et devenir des molécules introduites dans la cellule








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UE2: Biologie cellulaire. Mme Le Menn
I/ Endocytose et devenir des molécules introduites dans la cellule:
1/ Les différents types d'endocytose:

L'endocytose regroupe l'ensemble des manifestations qui se produisent à la surface d'une cellule et qui se traduisent par une entrée de matériel dans son cytoplasme. On distingue deux types d'endocytose en fonction de la taille: La phagocytose qui est la capture par la cellule de particules relativement grosses et la pinocytose qui est l'incorporation de molécules en solutions, soit des structures de très petites tailles, comme des virus.
2/ La phagocytose:

2-1/ Les phénomènes déclenchants:

Il est nécessaire qu'il y ait interaction entre la surface du matériel qui va être englobé et la surface de la cellule. On s'en est rendu compte en étudiant les macrophages: leur activité courante est de phagocyter des bactéries (ou autre). Ils ne peuvent pas phagocyter une bactérie encapsulée (la capsule est une protection supplémentaire au-delà de la paroi). Si la bactérie est préalablement lysée, les morceaux sont phagocytés. On a mis en évidence que toutes les proies phagocytées présentaient à leur surface des Ac, partie Fc tournée vers l'extérieur.
2-2/ Mécanismes d'entrée:

A la surface du macrophage se trouvent des récepteurs aux fragments Fc des Ac situés à la surface de la proie. Cela est valable pour toutes les cellules qui pratiquent la phagocytose. Cet accrochage Ag-Ac se poursuit en "fermeture éclair" pour aboutir à un recouvrement actif de la cellule qui ingère. Ce recouvrement actif fait intervenir le cytosquelette et sans doute une machinerie protéique complexe.



Un endosome se forme. C'est une vésicule de la membrane plasmique rentrant à l'intérieur du cytoplasme et contenant ou non quelque chose.

Les proies capturées peuvent être énormes.


3/ La pinocytose par récepteurs interposés:

Elle nécessite la présence de récepteurs transmembranaires. Toutes les cellules eucaryotes pratiquent cette pinocytose en permanence et certains types cellulaires peuvent la présenter de façon intense (les M internalisent 3% de leur surface cellulaire par minute, soit la totalité en 30min). Il y a une compensation par exocytose constante de façon à ce que la surface cellulaire soit constante.
3-1/ Zones d'entrées et puits enveloppés

Les techniques de ME ont permis de mettre en évidence à la surface des cellules qui pratiquent la pinocytose des régions spécialisées au niveau desquelles va se former le puits d'invagination.




A fort grossissement, on peut observer que le manteau de clathrine est formé d'un chapelet de perles. Cela correspond à chaque molécule de clathrine, formée de 6 sous-unités: 3 grandes et 3 petites. Chacune des grandes sousU est en forme de jambes recourbées:



Spontanément, les molécules de clathrine peuvent polymériser avec recouvrement des chaînes lourdes, la polymérisation formant un petit panier qui enserre le puits d'endocytose avec une répartition polygonale des molécules de clathrine (comme un footbalène).

Cette pinocytose se fait par la présence de récepteurs:



On sait que la clathrine est liée à des récepteurs transmembranaires spécifiques au ligand à internaliser. Chaque fois qu'on voit de la clathrine, on sait qu'il y a un récepteur. La liaison de la clathrine au récepteur se fait par un complexe protéique, les adaptines.


Il y a autant de complexes d'adaptines que de récepteurs différents. Ces adaptines, toutefois, reconnaissent le récepteur par une séquence particulière du domaine cytosolique. C'est le signal peptide. Ce signal peptide est constitué de la séquence: Phe-Arg-X-Tyr

C'est l'acide aminé X qui est responsable de la spécificité des adaptines.

La partie  de l'adaptine permet la liaison au cytosquelette, notamment par l'intermédiaire de la dynamine.

Dans l'état actuel des connaissances, il semblerait que la présence des adaptines et clathrine serait un moyen de regrouper les récepteurs à la surface cellulaire, dans les zones d'internalisation.

Cela est possible grâce à la semi-fluidité de la membrane plasmique.

3-2/ Rôle de la dynamine dans la transformation des puits en vésicules:

L'individualisation du puits d'endocytose en vésicule se fait par le resserrement complet du col de ce puits. C'est un processus très coûteux en énergie et en machinerie protéique. La fusion des feuillets lipidiques est quasi-automatique à condition que ces membranes soient dégagées de leurs protéines transmembranaires et qu'il y ait le moins d'eau possible.

Toute l'énergie mise en œuvre pour ce resserrement a pour but de repousser dans la membrane plasmique les protéines qui pouvaient être localisées au niveau du col, et de repousser localement l'eau du cytosol et du milieu extracellulaire.

Dans cette machinerie, interviennent la dynamine. Elle va former des sortes de spirales resserrant le col. C'est une GTPase qui, entres autres, va entraîner par changement de conformation le rapprochement des deux membranes et leur fusion. L'énergie est donc apportée sous forme de GTP.

Le cytosquelette intervient aussi dans ce resserrement (actine et microtubules). Il faut noter que la dynamine est recrutée dans le cytosol et vient se complexer à des structures préexistantes.
3-3/ Transformation des vésicules en endosomes:

Au fur et à mesure que la vésicule à clathrine s'enfonce dans le cytoplasme (grâce au cytosquelette), il va y avoir déstructuration du manteau de clathrine et probablement des adaptines. Cette déstructuration serait liée à l'augmentation de Ca2+ qui se lierait aux 3 chaînes légères et les détacheraient des chaînes lourdes de clathrine. Cela n'a pas lieu près de la surface cellulaire car il existe à ce niveau des pompes à calcium qui le rejettent en permanence vers l'extérieur. La vésicule à manteau donne alors une vésicule nue ou endosome.
3-4/ Recyclage des récepteurs: pompes à H+, CURL:

L'endosome nu contient toujours les récepteurs et le ligand. Au fur et à mesure qu'elle rentre dans le cytoplasme, cette vésicule nue met en action des pompes à protons qui vont acidifier son contenu. Cette diminution de pH va entraîner la séparation des récepteurs et du ligand (découplage). L'endosome s'appelle alors CURL (compartiment of uncoupling receptor-ligand). Immédiatement, les récepteurs sont rassemblés dans une partie de la membrane du CURL, et immédiatement bourgeonnée, une petite vésicule s'individualise, ramenant par exocytose les récepteurs à la membrane plasmique. Le ligand reste dans ce qu'on appelle un endosome précoce.

3-5/ Devenir du ligand:

Il existe deux possibilités:

  • Formation de lysosomes secondaires:



  • Transcytose: le ligand ne s'arrête pas dans la cellule, il la traverse. La transcytose nécessite obligatoirement une polarisation de la cellule (face d'entrée et face de sorite). Par exemple, le transfert des IgG de la mère à l'enfant chez les Mammifères, par la lactation: le lait qui contient ces IgG aboutit dans le tube digestif du petit. Elles sont captées par des récepteurs spécifiques, transportés par des endosomes qui traversent la cellule et vont par exocytose déverser le ligand (IgG) dans les vaisseaux sanguins. Il y a aussi un trafic inverse: des endosomes se forment sur le pôle basal pour recycler les récepteurs - IgG.

4/ La pinocytose par vésicules sans clathrine:

On sait qu'il existe des possibilités d'entrée de matériel soluble par des puits qui n'ont pas de manteau de clathrine. Ce sont des caveolae, de taille plus réduite que les puits à clathrine. Les biochimistes ont mis en évidence une protéine associée, la Les biochimistes ont mis en évidence une protéine associée, la caveoline. Il semblerait que certaines images de ME pourraient montrer qu'à la surface des caveolae il y aurait un embobinage de caveoline. On a quand même trouvé des récepteurs à 7DTM associés.

II/ Le déplacement des protéines dans les compartiments intracellulaires de la cellule eucaryote:
1/ Les différents compartiments:

1.1/ Définition:

La cellule eucaryote est compartimentée en un certain nombre d'organites limités par une ou deux membranes. Ils sont distincts les uns des autres et en suspension dans le cytosol (représentant lui-même un compartiment). La membrane limitant les organites est le siège de nombreux processus biochimiques, et des molécules spécifiques se déplacent entre les compartiments, les protéines jouant un rôle primordial dans cette distribution. Ces compartiments sont le noyau, le cytosol, le REL/REG, l'appareil de Golgi (l'ensemble des dictyosomes et les vésicules golgiennes), les dérivés golgiens (lysosomes…), les endosomes, les vésicules d'exocytose, les mitochondries, les plastes.

1.2/ Evolution et relation entre ces compartiments:

Les relations qui existent entre ces compartiments sont liées à leur origine et à leur évolution lors de la différenciation de la cellule eucaryote.

On suppose que les organismes à l'origine des eucaryotes étaient relativement proches des bactéries. C'était la membrane plasmique qui assurait les grandes fonctions biochimiques indispensables à la vie de la cellule. Ces cellules étaient très petites. Leur surface membranaire était donc suffisante pour assurer ces fonctions par rapport au volume de cytoplasme. Les cellules eucaryotes étant de 100 à 10'000 fois plus volumineuses que les cellules procaryotes, et l'augmentation de volume se faisant selon le cube et celle de surface selon le carré, plus la cellule est volumineuse, plus sa surface est petite par rapport au volume. Il a fallu trouver un système pour garder constant le rapport surface sur volume. La cellule eucaryote a donc développé un système très complexe de membranes internes.

Une partie des organites de la cellule dériveraient d'invaginations de la mpl de la cellule initiale. Un des arguments en faveur de cette hypothèse est qu'on peut observer des ribosomes sur le RE (REG) mais aussi sur le noyau, ce qui traduirait une même origine. De plus, lors de la mitose, on observe que le noyau éclate dès les premiers stades (GVBD: germinal vesicule breack down). La première étape de l'individualisation des cellules filles consiste à former un noyau, et ce à partir du RE.

Il existe une autre théorie, la théorie endosymbiotique, selon laquelle les ancêtres des eucaryotes auraient absorbé des bactéries symbiotiques, qui auraient donné les mitochondries et les plastes. Ainsi, la membrane interne de ces organelles serait la membrane de la bactérie absorbée, la membrane externe serait l'endosome. arguments: le génome et certaines protéines mitochondriales sont très différents de la cellule hôte.

En outre, il existe des liaisons privilégiées entre RE, Golgi et vésicule golgienne d'une part et mitochondrie et plastes d'autres part, d'où l'idée de deux origines différentes.
1.3/ Les voies de circulation des protéines

A l'intérieur de la cellule, les différents compartiments cellulaires RE, Golgi et vésicules golgiennes dérivent les uns des autres. Il y a un flux vésiculaire constant centrifuge: des compartiments à proximité du noyau vont se déplacer vers la périphérie de la cellule, en changeant de forme, de nom, de fonction. Associés à ces vésicules, il y a des protéines qui vont au départ toutes commencer leur synthèse dans le cytosol (grâce aux ribosomes).
2/ Transfert cytosol - RE:

2.1/ Les différentes protéines et notion de peptide signal:

Certaines protéines vont rester dans le cytosol, d'autres vont transiter par le flux de membrane. La direction que va prendre la protéine, l'adressage, est lié à la structure de la protéine, à son codage génétique, par une séquence particulière, le signal de tri. Selon la présence ou non de ce peptide signal, les protéines formées resteront incluses dans la membrane du RE ou passer en solution dans la cavité réticulaire.

2.2/ L'adressage vers le RE : la SRP et le complexe de translocation

Entre le ribosome et le RE, il existe des complexes protéiques associés à des ARN, les particules SRP (signal recognition particule) qui font la navette entre ces deux compartiments. Si le ribosome est en train de traduire une protéine qui contient un signal peptide, une SRP s'y accroche et entraîne le ribosome sur le REL qui devient donc REG, en se fixant sur des récepteurs à SRP.

La SRP a une structure de 6 ssU. Chez les Mammifères, les SRP s'accrochent à la protéine en cours de synthèse. On dit que l'adressage est co-traductionnel. Les SRP peuvent diriger les protéines vers d'autres compartiments. Il y a alors arrêt de la traduction qui reprendra quand la protéine aura atteint sa destination.

Lorsque la SRP fixe le ribosome sur le RE, le positionnement du ribosome est tel que la base de la plus grosse ssU ribosomiale se trouve juste au-dessus d'un système protéique inclus dans la membrane du RE, qui va permettre l'introduction du peptide signal dans la cavité du RE. C'est le complexe de translocation.

Voir sur le schéma les modalités d'introduction de la protéine.

2.2.1/ Cas des protéines totalement transloquées:

C'est à dire quand la protéine se trouvera en solution dans la cavité réticulaire.

Une fois que la SRP est fixée à son récepteur, il y a activation du complexe de translocation. Ce complexe est constitué par un ensemble de protéines dégageant une ouverture momentanée dans l'épaisseur de la membrane réticulaire. Le ribosome introduit alors la chaîne polypeptidique dans le canal. Le peptide signal est en position N terminale et est constitué d'aa hydrophobes. Ainsi, le peptide signal reste inclus dans la membrane. Le ribosome continue la traduction de la protéines. La chaîne polypeptidique s'enfile en boucle dans la cavité réticulaire, et ceci jusqu'à la fin de la traduction, où toute la protéine est enfilée. Le complexe de translocation de dissocie, la SRP se détache (on ne sait pas trop comment), le ribosome se détache. Une protéine localisée sur la face réticulaire de la membrane, une peptidase, va couper la protéine au niveau du peptide signal. C'est la signal peptidase. Le signal peptide sera recyclé. La protéine se trouve alors en solution dans le liquide réticulaire. Au fur et à mesure de sa synthèse, elle a acquis une structure tertiaire.
2.2.2/ Cas des protéines membranaires constitutives:

  • Le peptide signal est Nter: Cela commence pareil. Mais le codage génétique fait qu'il y a une deuxième séquence d'aa hydrophobe qui se fixera dans la membrane réticulaire. Le reste de la traduction reste du côté cytosolique lorsque le ribosome se détache. La protéine est fixée à deux niveaux dans la membrane. Une signal peptidase agit, ce qui donne une protéine à 1DTM.

  • Le peptide signal est interne: Dans ce cas, le peptide signal ne sera pas éliminé. Le peptide signal va se fixer à la membrane. Il reste une partie NH2 cytosolique. Le reste passe. On obtient Nter côté réticulaire et Cter côté cytosolique.

La répartition en charge des aa peut faire varier ce schéma. En effet, l'insertion des zones hydrophobes dans la membrane se fait toujours les charges + côté cytosolique et - côté réticulaire. Il peut y avoir ainsi un retournement du peptide signal, ce qui va induire une variante au niveau de la position des extrémités N et C.

Il se peut que la protéine passe plusieurs fois dans la membrane, le maximum connu étant 7DTM (domaines transmembranaires). Pour placer ces zones hydrophobes successives, le ribosome se décale sur un nouveau complexe de translocation. Mais cela ne se fait pas linéairement mais circulairement dans l'espace.

Cette structure circulaire est essentielle pour transmettre le signal: l'accrochage du ligand côté NH2 extracellulaire va entraîner le basculement de la structure, d'où des cascades activatrices côté COOH intracellulaire.
3/ Le devenir des chaînes polypeptidiques dans le RE:
3.1/ Le repliement des protéines:

3.1.1/ Les étapes de repliement spontané:

La structure primaire d'une protéine constitue à sa séquence linéaire en aa.

Une structure secondaire se met en place. Il s'agit des hélices  et des brins . Plusieurs brins  antiparallèles ou parallèles vont s'arranger en feuillet . Ces interactions stabilisatrices sont possibles grâce aux interactions faibles entre les chaînes latérales des aa. La structure tertiaire de la protéine correspond au réarrangement des hélices et des brins en feuillets et boucles successives, par des ponts disulfures et interactions faibles.

Une structure quaternaire peut se mettre en place par association de plusieurs sous-unités.

3.1.2/ Les aides réticulaires au repliement:

  • Les protéines chaperonnes ou hsp: heat shock proteins. Ce nom vient du fait qu'on les a découvertes en culture cellulaire, en appliquant un choc thermique. Les cellules expriment alors ces protéines en grand nombre, pour redonner aux protéines synthétisées une forme viable (en dépit de la température).

Les hsp présentent des affinités particulières pour les zones hydrophobes de la protéine, zones qui sont mal repliées. Les hsp vont s'accrocher sur la protéine, forcer les courbures de la chaîne polypeptidique, puis la relâcher avant de la reprendre, etc. Ce "massage" a pour but d'accentuer les courbures de la chaîne polypeptidique. Il existe deux types de hsp: hsp70 et hsp60:


Les hsp60 sont beaucoup plus grosses que les hsp70: on peut les voir en ME. Si vraiment la protéine est irrécupérable, elle est détruite par des protéases réticulaires.

  • L'isomérase des ponts disulfures ou PDI. Poly p2bas. La protéine présentée a été mal formée: les ponts diS ne se sont pas établis entre les bons aa. La PDI rompt ces liaisons en établissant des liaisons privilégiées entre elle et les cystéines impliquées. Elle replace les bons aa en face les uns des autres et spontanément, rétablit les ponts diS où il le faut.


3.2/ L'initiation de la glycosylation:

Lorsqu'une protéine est glycosylée, la glycosylation débute toujours dans le RE. Toutes les protéines ne sont pas glycosylées. C'est lié à l'activité physiologique de la protéine. La glycosylation se fait sur des aa particuliers, de deux types: la majeure partie des glycosylations se fait sur le groupement -NH2 d'un résidu Asparagine. On dit alors que la protéine présente un sucre N-lié. Mais on peut avoir un greffage sur le groupement -OH d'un résidu Serine ou Thréonine. On dit alors que le sucre est O-lié. Dans tous les cas, l'oligosaccharide fixé est toujours initialement composé de 14 résidus glucidiques: 2 acétylglucosamines + 9 mannoses + 3 glucoses. p6. Ce bloc oligosaccharidique est fixé en une fois. Cela se fait dès que l'acide aminé qui va le recevoir émerge dans la cavité réticulaire. Ce bloc est apporté à la protéine naissante par une molécule, le dolichol. Le dolichol est une molécule très longue qui traverse la membrane réticulaire 4 fois. Il a préalablement capté dans le cytosol les 2 acétylglucosamines puis 5 mannoses. Il bascule alors dans la cavité réticulaire. Il continue de fixer le reste des sucres nécessaires à la formation du bloc oligosaccharidique.

Le dolichol peut se déplacer dans la membrane réticulaire. Dès qu'un asparagine émerge, la fixation de la chaîne sucrée se réalise. Mais ces asparagines sont inclus dans une séquence spécifiques de reconnaissance: Asn-X-Ser/Thr.

Le processus est identique pour les sucres O-liés.
4/ Le transfert des protéines du RE vers le Golgi:
4.1/ La notion de flux membranaire: vpc

4.2/ Le réseau cis-golgien:

p5 Les dictyosomes ne sont que des vésicules issues du RE. Ils conservent l liquide réticulaire et les protéines synthétisées dans le RE. Le réseau cis-golgien est l'ensemble des vésicules qui bourgeonnent du RE et qui vont former les dictyosomes (saccule médian). Au-delà, c'est la face trans du Golgi (bourgeonnement des vésicules).

4.2.1/ Les éléments centrifuges: tri de qualité:

p6 droite Les membranes qui suivent de flux contiennent des protéines en solution dans le liquide réticulaire ou transmembranaire. Mais ces vésicules ne sont pas sélectives. Elles emportent toutes le protéines si elles sont bien repliées. C'est un tri de qualité. Les autres protéines seront dégradées (vpc). Le RE est un lieu très important de dégradation des protéines.

4.2.2/ Le rôle des éléments centripètes: rétention des protéines résidentes du RE:

C'est la voie rétrograde, des dictyosomes vers le RE. Pour cela, il existe des récepteurs aux protéines résidentes du RE, comme les PDI, hsp… Dans le réseau cis-golgien, ces récepteurs vont accrocher ces protéines, et par un flux reverse, les ramener dans le RE. Cette voie se fait aussi dans la région médiane et trans. Ce flux rétrograde a été mis en évidence grâce à la Brefeldine A, molécule qui ajoutée en culture cellulaire, induit la dissociation des dictyosomes en vésicules qui rejoignent le RE.
4.3/ Les modifications biochimiques dans le dictyosome:

4.3.1/ Transformation des chaînes N liées:

p6 gauche. Dans le RE, une fois que le bloc oligosaccharidique est greffé, il perd très rapidement 3 résidus glucose et 1 résidu mannose. Il existe deux types de sucres N liés: les oligosaccharides complexes et les riches en mannose. Dans le cis-golgien, le bloc perd 3 autres mannoses. Dans le compartiment médian, il y aura greffage d'une autre Nacétylglucosamine puis perte de deux résidus mannose. Il reste alors le corps de l'oligosaccharide. il y a greffage de 2 Nacétylglucosamines et de 1 fucose. Dans le transglogien, il y a fixation de 3 galactose et fixation de 3 acide Nactylneuraminique ou NANA.

Les oligosaccharides plus simples, riches en mannoses, se forment à partir du bloc oligosaccharidique sur lequel se greffent 3 mannoses ou 5 mannoses.

4.3.2/ Transformation des O liés:

Pour les sucres O liés, il n'y a pas de bloc oligasaccharidique. On a simplement greffage de 4 sucres: acide Nacétylgalactosamine, NANA (en latéral), Gal et NANA.
Tous ces changements de glycosylation se font grâce à des enzymes: glucosidases, mannosidases, transférases… Le greffage commence dès que la protéine entre dans le RE et il est terminé environ 10 minutes avant que la protéine ne soit exportée.

4.3.3/ Les GAG et la synthèse des protéoglycanes:

les protéoglycanes proviennent de la polymérisation de plusieurs chaînes de glycosaminoglycanes (GAG) avec une partie protéique (proteic core). Les GAG sont composés par des polymères de sucres très longs. p7. ils possèdent des radicaux chargés négativement qui vont attirer de l'eau. ces structures se gonflent et deviennent ainsi très résistante aux forces de pression. Ce sont par exemple des éléments vitaux du cartilage. Ces structures emplissent les espaces vides. Les protéoglycanes sont des constituants essentiels des ECM.
4.4/ Le but de la glycosylation:

il reste mal connu. On sait que très souvent elle est nécessaire à la fonction physiologique de la protéine. on sait aussi que certaines protéines sont protégées des attaques des protéases grâce à la glycosylation. De plus, les protéoglycanes ont un rôle essentiel au cours du développement embryonnaire car ils fournissent un support mécanique à la mise en place des tissus, assurent un très bonne diffusion des protéines (GF…) solubles et permettent la migration des cellules (crête neurale, pro neurones…).

Tous ces évènements représentent un effort évolutif important pour la cellule et l'organisme. on peut alors penser que c'est très utile.
5/ Le tri trans-golgien:

5.1/ Le transfert vers les lysosomes:

Les lysosomes sont des vésicules qui bourgeonnent du trans golgi, contenant des enzymes protéolytiques. Ce sont des hydrolases acides, qui fonctionnent à pH5, ce pH étant maintenu par des pompes à protons (vpc). Elles ont pour fonction de dégrader des protéines, amenées par phagocytose, pinocytose, autophagie (capture par des endosomes d'organites sénescents), et les protéines qui ont un signal peptide de type KFERQ (Lys-Phe-Glu-Arg-Glutanime).

Les enzymes lysosomiales sont triées au niveau du golgi. L'adressage de ces enzymes vers le lysosome se fait grâce à un signal: le mannose 6phosphate M6P. le M6P est ajouté seulement sur les oligosaccharides N liés. La fixation de ce M6P est dépendante de la chaîne protéique, soit dépendante du codage génétique. Dans le cis golgi, la fixation se fait grâce à l'AcétylNglucosamine phosphotransférase (p8). quand l'hydrolase arrive dans le trans Golgi, p6, le M6P est reconnu par des récepteurs. C'est comme cela que les hydrolases sont empaquetées dans les lysosomes.

Ces lysosomes primaires iront fusionner avec un endosome pour donner un lysosome secondaire. La liaison de l'hydrolase avec son récepteur se fait à pH7, mais la fusion avec l'endosome à pH6 permet le découplage et le recyclage du récepteur selon un flux rétrograde, vers le transgolgien.

5.2/ Le transport vers la surface cellulaire:

5.2.1/ La voie constitutive ou voie par défaut:

On a vu que l'endocytose doit être compensée par un flux d'exocytose. c'est la voie constitutive ou non sélective. Cette voie est formée par des vésicules golgiennes. Ces vésicules, en s'incorporant à la membrane plasmique, viennent apporter les phospholipides nécessaires et les protéines membranaires, ainsi qu'un certain nombre de molécules qui seront déversées à l'extérieur.

5.2.2/ La voie de sécrétion contrôlée:

Cette sécrétion se fait en réponse à un signal extracellulaire. En général, ces vésicules contiennent des protéines à excréter. On a constaté en ME que le matériel de sécrétion apparaît dense, d'où le nom de vésicules à cœur dense. On suppose que ces molécules agrégées ont été empaquetées dans ces vésicules grâce à un signal de tri. Ces vésicules sont entourées par de la clathrine, ce qui sous-entend des récepteurs spécifiques à ces protéines à excréter, d'où l'hypothèse du signal de tri.

Dès que ces vésicules se sont bien individualisées, elles perdent leur clathrine et ce concentrent très fortement (jusqu'à 200 fois plus concentrée que les saccules golgiens). Cette concentration du contenu est très brusque. On suppose que (par le même mécanisme que pour l'endocytose) elle serait due à l'acidification du contenu qui entraîne la dissociation avec le récepteur (pompes à protons).

Cette voie est très importante physiologiquement car ces protéines peuvent être clivées en morceaux plus petits qui seront physiologiquement actifs. C'est le cas du GnRH, qui est une hormone de 10 aa. Elle est issue du clivage d'une pré-hormone. Ou encore la POMC qui donnera la MSH, ACTH et les endorphines. Ces clivages se font juste avant la fusion. En effet, dans le cas des enzymes hydrolytiques, l'activité n'apparaît que lorsque la molécule est activée. Cette activation se fait au moment de la protéolyse partielle. Plus l'activation sera retardée, moins l'enzyme agira de façon prématurée à l'intérieur de la cellule qui la synthétise.

Les vésicules à cœur dense prêtes à évacuer leur contenu attendent près de la membrane plasmique le signal d'exocytose.
6/ Les divers manteaux impliqués dans les déplacements vésiculaires:

6.1/ Les manteaux de clathrine et la présence de récepteurs spécifiques:

Ces manteaux de clathrine entourent des vésicules à cœur dense, contenant des protéines accumulées grâce à des récepteurs spécifiques. (vpc + endocytose). Les bourgeonnements d'un compartiment à un autre lorsqu'ils contiennent des protéines associées à des récepteurs spécifiques se fait exactement comme dans le cas de l'endocytose. Ainsi, il est évident que le flux retour du Golgi au RE se fait par des vésicules à clathrine (p6). De même pour les lysosomes primaires (récepteurs à mannose6P), et pour la sécrétion contrôlée.
6.2/ Les coatomères:

provient de l'anglais 'coat' manteau. Les manteaux à coatomères recouvrent toutes les vésicules qui assurent un transport non sélectif: vésicules du réseau cis golgien (tri de qualité centrifuge) et voie de sécrétion constitutive.

Ce type de manteau est un regroupement protéique autour de la vésicule, un ensemble de coatomères. Chaque coatomère est constitué de 7 ssU protéiques qui sont initialement en solution dans le cytosol. Ces ssU sont recrutées lors du bourgeonnement de la vésicule. Ce recrutement demande de l'énergie, contrairement à la clathrine, apportée par du GTP.

Dans la membrane en bourgeonnement, se trouvent des protéines qui peuvent libérer un nucléotide Guanine. Par ailleurs, dans le cytosol, se trouvent des GTPases appelées ARF (p9 haut droit). L'ARF est activée par fixation d'un GTP, ce qui permet son ancrage par une hélice  dans la vésicule. Cela entraîne le recrutement des ssU de coatomères. Ce processus reste mal connu.

Comme pour la clathrine, quand la vésicule à coatomères devra fusionner avec la membrane d'un autre compartiment, les coatomères se dissocieront.

La Brefeldine A (vpc) agit en inhibant la ARF, soit la formation du manteau de coatomères. Ainsi, seul le flux centripète (golgiRE) à clathrine est possible. On observe alors la dissociation des dictyosomes en vésicules.

7/ Le déplacement des vésicules:

voir cours de Lang.

7.1/ Le guidage des vésicules vers les membranes cibles: les SNARE

p9 haut gauche. Cela peut être un manteau de clathrine ou de coatomères.

Les SNARE constituent des systèmes de reconnaissance membranaires fonctionnant en jeu complémentaire. Ces protéines s'ajustent de façon parallèle, et non antiparallèle comme l'indique le schéma. Chacune des protéines SNARE comprises dans les membranes qui vont ultérieurement fusionner est constituée par une partie transmembranaire et d'un domaine cytosolique en hélice . L'accrochage se fait par super enroulement des 2 hélices :


La protéine en position transmembranaire vésiculaire est une VAMP (vesicule associated membrane protein), et souvent il s'agit de la Synaptobrevine. Elle est impliquée dans la libération synaptique mais est une protéine ubiquitaire. La protéine incluse dans l'élément receveur est la Syntaxine. Ces protéines permettent l'accostage de la vésicule à la membrane. Cette association des hélices  nécessite la présence de GTPases, la protéine Rab. (p9 milieu gauche). Elle permettrait le super enroulement des hélices  de la syntaxine et de la synaptobrevine.

Il semblerait qu'il y ait nécessité d'avoir des SNAP25. Ce seraient des protéines cytosoliques recrutées au moment de l'accostage pour compléter le super enroulement. Cela serait alors suffisant pour assurer la fusion des membranes.
La fusion des membranes lors de l'exocytose contrôlée est mieux connue car plus étudiée. Elle serait régulée par le calcium Ca2+. Il existe sur les vésicules à cœur dense une protéine, la Synaptotagnine qui serait un senseur calcique. On a montré qu'elle a des sites de liaison à la fois pour le calcium et pour les phospholipides. La synaptotagnine activée par le Ca2+ va alors déstructurer les SNAREs pour refermer la vésicule et réguler la quantité de produits libéré.

Le NFS joue aussi un rôle. Il s'agit d'une protéine de fusion sensible au N-éthylmaleimide.

Les SNAP (soluble N-éthylmaleimide attachement protein) joue un rôle.

p9 milieu droit. Ce schéma est faux. En réalité ces deux protéines interviendraient après la fusion, pour récupérer les SNARE.

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