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

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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

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Phagocytose = mode de nourriture

• Protozoaires = nourriture– Phagocytose phagosome lysosome

digestion cytosol = nourriture

• Êtres multicellulaires : digestion extra-cellulaire importation des produits

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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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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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Circulation dans les compartiments endosomaux

• Endosome précoce endosome tardif lysosome destruction

• Endosome précoce membrane plasmique

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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 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

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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

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Rôle de la lipide kinase

• Phosphoryle le phosphatidyl inositol

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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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Transcytose• Exemple : transport des anticorps du lait

de la mère à travers l'épithélium intestinal…

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Mécanisme

• Endosome périphérique

• Endosome de recyclage

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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

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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

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Fig 13-53

Les deux compartiments

endosomaux précoces

d'une cellule épithéliale