Fiche de révision : Réticulum endoplasmique et trafic

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions du réticulum endoplasmique
2. Synthèse et adressage des protéines
3. Translocation et insertion membranaire
4. Maturation et contrôle des protéines
5. Lipides et homéostasie calcique
6. Principes du trafic vésiculaire
7. Export du RE vers l’appareil de Golgi
8. Transport vésiculaire et cytosquelette

📖 1. Organisation et fonctions du réticulum endoplasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique : Organite formé d’une membrane et d’une lumière, en continuité avec la membrane externe de l’enveloppe nucléaire.
• Système endomembranaire : Le système endomembranaire comprend le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les lysosomes.

★ À maîtriser

📌 Le RER porte des ribosomes sur sa face cytoplasmique et assure la synthèse et la glycosylation de protéines, tandis que le REL ne porte pas de ribosomes et synthétise des phospholipides et stocke le calcium.

Compléments

• Le réticulum endoplasmique est le plus gros organite de la cellule.

• Le réticulum endoplasmique présente des saccules aplatis et comprend une partie rugueuse et une partie lisse.

• La membrane du réticulum endoplasmique contient environ 30 % de lipides, riches en phosphatidylcholine et pauvres en cholestérol, et 70 % de protéines.

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes, REL sans ribosomes

📖 2. Synthèse et adressage des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Peptide signal : Séquence d’acides aminés qui adresse une protéine à sa destination cellulaire.

★ À maîtriser

• La production d’une protéine comprend la transcription de l’ADN en ARN dans le noyau, puis la traduction de l’ARN en acides aminés par les ribosomes dans le cytosol ou au niveau du REG.

Compléments

• Le peptide signal d’adressage au REG est hydrophobe et se trouve au début de la séquence protéique, en position N-terminale.

• Un peptide de destination constitue un second étiquetage qui indique la destination finale de la protéine.

📖 3. Translocation et insertion membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Translocation cotraductionnelle : Déplacement d’une protéine du cytosol vers la lumière du RE pendant que sa synthèse se poursuit.
• SRP : Ribonucléoprotéine cytosolique dotée d’une activité GTPase, composée d’ARN et de protéines.

★ À maîtriser

• 🔄 La translocation générale suit ces étapes :
  1. La SRP se fixe au peptide signal et au ribosome, ce qui interrompt la synthèse.
  2. Le complexe se fixe au récepteur du RE et le peptide signal au translocon.
  3. L’hydrolyse du GTP libère la SRP et permet la reprise de la traduction à travers le canal.

📌 Une protéine soluble traverse le translocon et son peptide signal est clivé, tandis qu’un domaine transmembranaire hydrophobe peut arrêter la translocation et ancrer la protéine dans la membrane du RE.

Compléments

• L’hydrolyse du GTP par la SRP provoque un changement de conformation qui la détache du ribosome et du peptide signal.

• Avec un peptide signal N-terminal clivé suivi d’un domaine transmembranaire de terminaison, l’extrémité N-terminale de la protéine se trouve du côté luminal.

📌 Pour un peptide signal interne, l’extrémité chargée positivement de la séquence polarisée qui suit reste du côté cytosolique et détermine l’orientation de la protéine.

• Dans une protéine à plusieurs domaines transmembranaires, une première séquence initie et oriente le transfert, puis les domaines hydrophobes successifs provoquent l’arrêt et la reprise de la translocation sans interrompre la traduction.

• Un nombre impair de domaines transmembranaires place les extrémités N- et C-terminales de part et d’autre de la membrane, tandis qu’un nombre pair les place du même côté.

💡 Astuce mémo

Signal N-terminal clivé, signal interne orientant

📖 4. Maturation et contrôle des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• N-glycosylation : Ajout d’un oligosaccharide sur le résidu Asn d’une protéine, au niveau de l’azote de sa fonction amide, dans le RE puis le Golgi.

★ À maîtriser

• Dans le RE, les protéines chaperonnes telles que BiP facilitent le repliement des protéines en consommant de l’ATP, mais le repliement peut aussi se faire spontanément.

📌 Le contrôle qualité du RE dirige les protéines correctement conformées vers le Golgi et les protéines mal repliées persistantes vers la voie de dégradation ERAD puis le protéasome.

Compléments

• L’environnement oxydant du RE permet la formation de ponts disulfure qui stabilisent la structure des protéines.

• Le motif de N-glycosylation est Asn-X-Ser/Thr.

📌 La N-glycosylation commence dans le RE et se termine dans le Golgi, tandis que l’O-glycosylation, portée par une fonction hydroxyle, se déroule uniquement dans le Golgi.

📖 5. Lipides et homéostasie calcique

★ À maîtriser

• Les phospholipides membranaires sont synthétisés sur la face cytoplasmique de la membrane du REL.

• Lorsque la concentration de calcium est élevée, le RE le séquestre afin de diminuer sa concentration cytosolique ; le calcium stocké peut ensuite servir de second messager dans les voies de signalisation.

Compléments

• Le RE, les mitochondries et des protéines cytosoliques coopèrent à l’homéostasie du calcium dans la cellule.

💡 Astuce mémo

Calcium élevé → séquestration dans le RE

📖 6. Principes du trafic vésiculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Trafic vésiculaire : Bourgeonnement de vésicules depuis un compartiment donneur, leur transport, puis leur fusion avec un compartiment cible.

★ À maîtriser

• 🔄 Le trafic vésiculaire comprend quatre étapes :
  1. La formation du manteau.
  2. Le bourgeonnement par déformation membranaire.
  3. La fission qui détache la vésicule.
  4. La fusion avec le compartiment cible.

📌 Les protéines G sont actives lorsqu’elles sont liées au GTP et inactives lorsqu’elles sont liées au GDP ; la GEF échange le GDP contre du GTP, tandis que la GAP favorise l’hydrolyse du GTP et l’inactivation.

📌 La R-SNARE, ou v-SNARE, se trouve sur la vésicule, tandis que la Q-SNARE, ou t-SNARE, se trouve sur le compartiment cible et contribue à orienter la fusion.

Compléments

• Le passage du GDP au GTP est un échange de nucléotides et non une phosphorylation.

• Les GTPases impliquées dans le trafic comprennent des formes monomériques, telles qu’Arf, Sar et Rab, et des formes trimériques.

📌 L’exocytose correspond à la fusion d’une vésicule avec la membrane plasmique, tandis que l’endocytose fait entrer une vésicule dans la cellule.

💡 Astuce mémo

Manteau → bourgeonnement → fission → fusion

📖 7. Export du RE vers l’appareil de Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• ERGIC : Compartiment intermédiaire formé par la fusion de vésicules entre le RE et le Golgi et transporté vers le Golgi par des protéines motrices.

★ À maîtriser

• Sar1-GDP est activée en Sar1-GTP par Sar1-GEF, puis recrute les protéines du manteau COP-II à la membrane du RE, ce qui induit sa courbure et le bourgeonnement vers le Golgi.

• La fusion avec la cible implique la reconnaissance par Rab et son récepteur, le rapprochement des membranes, l’entortillement des SNARE en complexe trans-SNARE, puis une étape facilitée par le calcium.

Compléments

• Rab-GTP recrute des protéines facilitant l’arrimage des vésicules et régule leur vitesse d’arrimage ainsi que la correspondance entre R-SNARE et Q-SNARE.

• L’hydrolyse du GTP par Sar1 provoque son inactivation et la perte du manteau COP-II après le bourgeonnement.

• Après la fusion, des protéines accessoires et NSF dissocient le complexe trans-SNARE grâce à l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP.

📖 8. Transport vésiculaire et cytosquelette

★ À maîtriser

• La dynéine transporte les vésicules du RE vers l’appareil de Golgi, situé près du centrosome.

Compléments

• Le transport dans le sens inverse, du Golgi vers le RE, implique COP I.

💡 Astuce mémo

Dynéine vers le Golgi, COP I dans l’autre sens