TRAFIC DES V

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TRAFIC DES VÉSICULES DANS LA CELLULE
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TRAFIC VÉSICULAIRE INTRA-CELLULAIRE

1. Les mécanismes moléculaires du transport par
   membrane et le maintien de la diversité des
   compartiments
2. Transport à partir du reticulum endoplasmique à
   travers le Golgi
3. Transport du TGN vers les lysosomes
4. Transport depuis la membrane plasmique vers
   l'intérieur de la cellule endocytose
5. Transport du TGN vers l'extérieur de la cellule
   exocytose

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V - EXOCYTOSE
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Schéma du routage
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Introduction

• On a vu le système digestif interne de la cellule
  qui se termine dans le lysosome
• On revient au Golgi dont les voies se terminent à
  l'extérieur de la cellule

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Finalité

• Protéines et lipides de la membrane
• Sécrétion (protéines solubles)
• Exocytose fusion des vésicules avec la membrane
  plasmique
• Matrice extra cellulaire

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Plan

1. Trafic des protéines
2. Les vésicules sécrétoires
3. Sécrétion régulée
4. Exocytose et trafic de membranes
5. Exocytose et cellules polarisées
6. Rôle des radeaux lipidiques de la membrane
   plasmique apicale
7. Cas particulier la vésicule synaptique

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1 - Les deux voies de sécrétion

• Sécrétion constitutive
• Dans toutes les cellules
• Renouvellement des membranes
• Sécrétion régulée
• Que dans les cellules sécrétrices
• Stockage dans des vésicules sécrétoires
• (Liaison à des macromolécules spécifiques)
• Nécessite un signal extra-cellulaire
• Eg hormones, neuro-transmetteurs, enzymes
  digestives

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Fig 13-54

• Les deux voies de sécrétion viennent toutes les
  deux du TGN

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Les deux choix

• Il y a un signal
• Lysosome
• Sécrétion
• Il n'y a pas de signal
• Surface
• voie par défaut
• Comme si les molécules étaient dirigées
  automatiquement du Golgi vers la surface

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Fig 13-55

• Les trois sorties du Golgi

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Devenir des protéines de la lumière du Golgi en
fonction du type de cellule

• Cellule non polarisée (leucocyte ou fibroblaste)
• Vers la surface cellulaire par la voie
  constitutive
• Ou retour au réticulum endoplasmique
• Ou retenue comme protéine résidente dans le Golgi
• Ou sécrétion régulée
• Ou lysosome
• Cellule polarisée
• Plus compliqué car domaines dans la membrane
  plasmique

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2 - Vésicules sécrétoires

• Présentes que dans les cellules sécrétrices
• granules sécrétoires grains de sécrétion
• Se forment dans le réseau trans du Golgi
• Libèrent leur contenu par exocytose à la suite
  d'un signal

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Sécrétion

1. Agrégation
2. Ségrégation
3. Concentration
4. Maturation
5. Exocytose

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a - Agrégation des molécules

• Grâce à des signaux inconnus
• probablement communs à toute une classe de
  protéine

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b - Ségrégation

• Mécanisme des lysosomes improbable (cargo
  beaucoup trop gros)
• Mécanisme se rapprochant de la phagocytose de la
  membrane plasmique

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c Concentration

• Au départ simple bourgeonnement du TGN appelée
  vésicules sécrétoires immatures
• Puis concentration
• Par retour de membrane vers les endosomes
• Acidification du contenu de la lumière
• Toutefois concentrationmodérée par rapport
  àcelle qui survient à lasortie du RE

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Fig 13-56

• Formation des vésicules sécrétoires agrégation
  et concentration
• Par acidification du milieu
• Par retour de membrane et de contenu luminal

Clathrine-or
Vésicule sécrétoire immature ? proinsuline ?
clathrine
Vésicule sécrétoire mature ? insuline ? pas de
clathrine
Cellule ? à insuline
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Fig 13-57

• Exocytose de vésicules sécrétoires

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d Maturation

• Se fait souvent par protéolyse pendant la
  formation de la vésicule
• Activation des précurseurs inactifs en molécules
  actives par protéolyse (hormones polypeptidiques
  et neurohormones)
• Où ?
• Débute dans le TGN
• Se continue dans la vésicule sécrétoire
• Et dans lespace extra cellulaire

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Exemples de maturations de polypeptides 1 -
Clivage dun propeptide N terminal

• Synthèse initiale comme pré-pro-peptide dans le
  réticulum endoplasmique
• Pré-pro-peptide ? pro-peptide par ablation du
  peptide signal dans le réticulum endoplasmique
• Pro-peptide ? peptide par maturation dans la
  vésicule

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Exemples de maturations de polypeptides

• 2 - Synthèse initiale comme polyprotéine dans le
  réticulum endoplasmique contenant de nombreuses
  copies de la même séquence dacides aminés

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Exemples de maturations de polypeptides

• 3 - Synthèse initiale comme polyprotéine unique
  contenant de nombreuses protéines finales qui
  seront clivées de la chaîne polypeptidique
  initiale
• La même polyprotéine peut maturer pour produire
  des peptides différents dans des cellules
  différentes

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Fig 13-58

• Maturation alternative de la pro-opio-mélano-corti
  ne (POMC)
• Les concentrations denzyme de clivage varient en
  fonction du types de cellule
• Lobe antérieur de lhypophyse ACTH et
  ?-lipotrophine
• Lobe intermédiaire ?-MSH, ?-lipotrophine,
  ?-MSH, ?-endorphine

Lobe antérieur
Lobe intermédiaire
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Pourquoi cette maturation protéolytique est-elle
si commune dans la sécrétion ?

• Certains peptides sont trop petits (encéphalines
  5 ??) pour être transportés dans la lumière du
  réticulum endoplasmique de façon
  co-transcriptionnelle
• Évite lactivation prématurée des enzymes
  hydrolytiques qui causerait un dommage à la
  cellule

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e Exocytose

• cf. généralités sur les mécanismes moléculaires
  du trafic des vésicules

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3 Sécrétion régulée le neurone

• Vésicules sécrétoires appelées vésicules
  synaptiques
• Neuropeptides synthétisés dans le corps
  cellulaire puis transportés à lextrémité de
  laxone
• Moteurs le long des microtubules

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Exocytose dans le neurone

• Potentiel daction transmis vers la terminaison
  nerveuse ? influx de Ca à travers des canaux
  calciques voltage dépendants ? activation des
  vésicules sécrétoires ? libération du contenu

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Libération de la vésicule synaptique

• Phénomène très rapide
• Appariement des SNAREs
• Mais enroulement incomplet des hélices
• Protéines qui retardent lenroulement des 4
  hélices et empêchent la fusion
• Peu de vésicules utilisées à chaque fois
• Stock de vésicules prêtes à la mise à feu

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3 Sécrétion régulée le mastocyte

• Mastocyte ? histamine
• Récepteurs à lhistamine à la surface du
  mastocyte
• Histamine ? manifestations allergiques

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Fig. 13-59

• Exocytose dans des mastocytes de rat en
  microscopie électronique
• Exocytose massive sur toute la surface de la
  cellule

Mastocyte au repos
Stimulant extra cellulaire soluble
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Fig. 13-60

• Exocytose dans des mastocytes de rat en
  microscopie électronique
• Exocytose localisée

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Le mastocyte

• Des segments de membrane plasmique fonctionnent
  indépendamment les uns des autres
• Ne répond pas comme un tout ( neurone)
• Une seule région de la cellule répond à
  lexcitation

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Lymphocyte killer

• Exocytose localisée sur la cible
• Cf. cours dimmunologie

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4 - Exocytose et trafic de membranes

• Exocytose fusion de la vésicule avec la
  membrane plasmique
• ? libération du contenu à lextérieur
• ? membrane sintègre dans la membrane plasmique ?
  agrandissement de la surface de la membrane
• Compensé par lendocytose (cycle exocytose -
  endocytose)

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Devenir de la vésicule

• Contenu ? extérieur
• Membrane protéines ? lysosomes
• Très important quantitativement
• Cellule pancréatique apport 900 ?m2 pour une
  surface de 30 ?m2

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Maintien de la surface

• Cellule en équilibre ? Flux entrée flux sortie
• Cellule en croissance ? Flux entrée gt flux sortie

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5 - Exocytose et cellules polarisées

• Présence de deux ou plus domaines dans la
  membrane des cellules polarisées
• Maintien de lindividualité de ces domaines ?
• 2 exemples
• Cellule épithéliale
• Cellule nerveuse

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a - Cellule épithéliale

• Domaine apical
• Regarde la lumière
• Souvent cils ou microvillosités
• Domaine baso-latéral
• Séparé par un anneau de tight junctions pour
  maintenir lindividualité des deux domaines

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b - Cellule nerveuse

• Axones et terminaisons nerveuses ? domaine apical
  des cellules épithéliales
• Corps cellulaire et dendrites ? domaine
  baso-latéral des cellules épithéliales
• Composition en protéines différente

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Fig. 13-61

• Comparaison de deux types de cellules polarisées

• Les domaines des deux types de cellule sont
  séparés par des protéines associées au réseau
  dactine
• Tight junction dans les cellules épithéliales
• Monticule dans les neurones

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Guidage des protéines vers le domaine
baso-latéral de la membrane plasmique

• Les composants membranaires sont libérés
  nimporte où dans la membrane plasmique puis sont
  stabilisés ou éliminés.
• Les composants membranaires sont libérés
  directement dans leur localisation définitive
• eg cellule digestive
• Enzyme ou mucus ? domaine apical
• Lame basale ? domaine baso-latéral

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Fig. 13-62

• Les deux modes de tri des protéines de la
  membrane plasmique dans une cellule épithéliale
  polarisée

eg hépatocyte
eg cellule digestive
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6 Rôle des radeaux lipidiques de la membrane
plasmique apicale

• Le membrane apicale des cellules (surtout
  digestives) est souvent enrichie en
  glycosphingolipides (rôle de protection enzymes
  digestives ou pH)
• On ne trouve des protéines membranaires liées au
  GPI que dans la membrane apicale (une protéine
  baso-latérale sur laquelle on a fixé un GPI va
  dans le domaine apical)

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Protéines membranaires liées au GPI

• Sassocient aux glycosphingolipides dans les
  radeaux lipidiques qui se forment dans le TGN
• ?
• Dirigées vers la membrane apicale

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Les radeaux lipidiques rappel

• Les radeaux lipidiques se forment dans le TGN par
  auto association de micro agrégats de
  glycosphingolipides et de cholestérol
• Les protéines membranaires à long domaine
  transmembranaire saccumulent aussi dans les
  radeaux lipidiques
• Contiennent aussi préférentiellement les
  protéines membranaires liées au GPI
• Sélectionnent des molécules cargo et bourgeonnent
  du TGN pour former des vésicules qui vont au
  domaine apical de la membrane

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Fig. 13-63

• Radeau lipidique dans le TGN
• Sera emballé dans une vésicule de transport qui
  le transportera au domaine apical de la membrane
  plasmique

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7 - Cas particulier la vésicule synaptique

• Deux types de vésicules sécrétoires dans le
  neurone (et certaines cellules endocrines)
• Vésicules à contenu dense comme toutes les autres
  cellules avec sécrétion régulée
• Vésicules synaptiques
• plus petites ( 50 nm de diamètre)
• mode de formation différente

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Vésicules synaptiques

• Contiennent des neurotransmetteurs
  (acétylcholine,glutamate, glycine, GAGA)
• Libèrent leur contenu en une fraction de
  milliseconde à larrivée dun potentiel daction
  à la terminaison nerveuse
• Certains neurones font feu plus de 1000 fois
  par seconde et il y a libération de
  neurotransmetteur à chaque fois
• Cette rapidité est possible parce que des
  vésicules sont prêtes
• Seulement quelques vésicules fusionnent avec la
  membrane plasmique en réponse à un potentiel
  daction

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Génération des vésicules synaptiques

• Il faut un apport important et continu de
  vésicules
• Non pas à partir du Golgi du corps cellulaire
• Mais par recyclage de la membrane plasmique des
  terminaisons nerveuses
• Directement
• Sans passage par lendosome

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Contenu de la membrane dune vésicule synaptique

• Protéines qui transportent le neurotransmetteur
  synthétisé dans le cytosol vers la vésicule

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Fig. 13-64

• Formation d'une vésicule synaptique
• Noter le recyclage du transporteur de
  neuromédiateur