Fiche de révision : Système endomembranaire et transport vésiculaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation du système endomembranaire
2. Fonctions et flux membranaires
3. Réticulum endoplasmique rugueux et lisse
4. Synthèse et adressage des protéines
5. Glycosylation et maturation dans le RE
6. Repliement et contrôle qualité
7. Appareil de Golgi
8. Endosomes et lysosomes
9. Adressage des hydrolases lysosomales
10. Spécificité du transport vésiculaire

📖 1. Organisation du système endomembranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système endomembranaire : Réseau de cavités, vésicules et canalicules entourés d’une membrane, présent uniquement dans les cellules eucaryotes.

★ À maîtriser

• Le système endomembranaire comprend notamment:
  • le réticulum endoplasmique
  • l’appareil de Golgi
  • les endosomes
  • les lysosomes
  • la membrane nucléaire
  • les vésicules de transport

📌 La membrane d’enveloppe du système endomembranaire est fonctionnellement équivalente à la membrane plasmique, tandis que la lumière des cavités est équivalente au milieu extracellulaire.

Compléments

• Le système endomembranaire représente 17 % du volume total cellulaire et 60 % de la surface membranaire.

💡 Astuce mémo

Un réseau de cavités reliées par des vésicules, comme un emmental intracellulaire

📖 2. Fonctions et flux membranaires

★ À maîtriser

• 🔄 Le transport vésiculaire comprend: le bourgeonnement à partir du compartiment donneur, le déplacement de la vésicule, la fusion avec le compartiment receveur

📌 Le flux vectoriel permanent part du réticulum endoplasmique et passe par l’appareil de Golgi, tandis que le flux rétrograde revient vers le réticulum endoplasmique.

• Le flux centré sur les endosomes débute à la membrane plasmique par endocytose et permet le recyclage des composants, l’envoi vers les lysosomes et les échanges avec le Golgi.

Compléments

📌 La sécrétion constitutive ne nécessite aucun signal particulier, tandis que la sécrétion régulée dépend d’un stimulus extérieur.

💡 Astuce mémo

RE → Golgi → membrane, avec retours rétrogrades et tri endosomal

📖 3. Réticulum endoplasmique rugueux et lisse

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique : Réseau de canalicules et de vésicules en continuité avec la membrane nucléaire, présent uniquement chez les eucaryotes.

★ À maîtriser

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux possède des ribosomes sur sa face cytosolique, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en est dépourvu.

• Le réticulum endoplasmique rugueux forme un réseau de citernes aplaties et synthétise les protéines sécrétées, les protéines membranaires et les lipides membranaires.

Compléments

• Le réticulum endoplasmique lisse intervient dans:
  • la synthèse des hormones stéroïdiennes
  • la détoxification des composés organiques
  • le stockage des ions calcium

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes et synthèse protéique, REL sans ribosomes et fonctions métaboliques

📖 4. Synthèse et adressage des protéines

★ À maîtriser

• Pour une protéine soluble adressée au RE, le peptide signal est reconnu par la SRP, le ribosome se fixe au récepteur de la SRP, le complexe rejoint le translocon, puis la protéine entre dans la lumière pendant sa synthèse.

📌 Une protéine soluble dépourvue de signal d’adressage au RE reste synthétisée dans le cytosol, tandis qu’une protéine portant ce signal est transloquée dans la lumière du RE.

📌 Une protéine transmembranaire possède un ou plusieurs domaines hydrophobes insérés dans la membrane, tandis qu’une protéine soluble est entièrement libérée dans la lumière du RE.

Compléments

• Les protéines solubles synthétisées dans le RE peuvent être destinées à la face extracellulaire de la membrane plasmique, au milieu extracellulaire ou à d’autres compartiments du système endomembranaire.

• Une protéine ancrée par GPI est liée à son groupement GPI dans la lumière du RE après le flip-flop du GPI et le clivage du signal situé à l’extrémité C-terminale.

💡 Astuce mémo

Signal → SRP → récepteur → translocon → lumière du RE

📖 5. Glycosylation et maturation dans le RE

🔑 Notions clés & Définitions

• N-glycosylation : Fixation d’un oligosaccharide sur l’azote d’une asparagine appartenant à la séquence consensus [Asn-X-Ser/Thr].

★ À maîtriser

• Dans le RE, le précurseur de la N-glycosylation est assemblé sur le dolichol-P avec 7 sucres du côté cytosolique, transféré par flip-flop dans la lumière, complété jusqu’à 14 sucres, puis transféré sur une asparagine.

Compléments

📌 La C-glycosylation est plus rare que la N-glycosylation et fixe un mannose sur le carbone du premier tryptophane de la séquence consensus [Trp-X-X-Trp].

• Les glycosylations participent à:
  • la résistance aux protéases
  • l’adhérence cellulaire
  • l’adressage des protéines
  • le contrôle du repliement

💡 Astuce mémo

N-glycosylation sur Asn dans le RE, O-glycosylation sur Ser/Thr dans le Golgi

📖 6. Repliement et contrôle qualité

🔑 Notions clés & Définitions

• Pont disulfure : Liaison covalente entre deux atomes de soufre de cystéines, qui stabilise la structure des protéines.

★ À maîtriser

• La calnexine reconnaît le dernier glucose d’une glycoprotéine N-glycosylée, favorise son repliement, puis la protéine correctement repliée est libérée tandis que la protéine mal repliée est renvoyée dans le cycle de contrôle.

• Une protéine du RE mal repliée est transloquée vers le cytosol, déglycosylée, ubiquitinée puis dégradée par le protéasome.

Compléments

• La formation des ponts disulfure dans la lumière du RE est contrôlée par la protéine PDI, qui possède une activité de chaperonne.

💡 Astuce mémo

Mauvais repliement → rétention dans le RE → ubiquitination → protéasome

📖 7. Appareil de Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil de Golgi : Empilement de 4 à 10 saccules aplatis et fermés, appelés citernes, entourés de vésicules.

★ À maîtriser

📌 La face cis du Golgi reçoit les vésicules provenant du RE, tandis que la face trans trie et exporte les molécules vers la membrane plasmique, les endosomes ou les lysosomes.

• Les trois fonctions générales de l’appareil de Golgi sont de recevoir les molécules, de les modifier et de les exporter.

Compléments

• Dans le Golgi, l’O-glycosylation est une maturation post-traductionnelle qui ajoute des sucres sur l’oxygène d’une sérine ou d’une thréonine, principalement dans les régions médiane et trans.

💡 Astuce mémo

Face cis reçoit, région médiane modifie, face trans trie et exporte

📖 8. Endosomes et lysosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Endosome : Compartiment membranaire fonctionnel qui reçoit les vésicules d’endocytose et redistribue leur contenu vers le Golgi, les lysosomes, la membrane plasmique ou le cytosol.
• Lysosome : Organite digestif des cellules animales qui contient au moins 50 enzymes hydrolytiques et dont le pH est maintenu entre 4,6 et 5 par des pompes à protons.

★ À maîtriser

• Le pH des endosomes précoces est de 7,4, tandis que celui des endosomes tardifs est de 6,5 et devient progressivement plus acide au cours de leur maturation.

Compléments

• Les lysosomes interviennent dans: la nutrition cellulaire, la défense contre des éléments extracellulaires, le renouvellement des constituants cellulaires par autophagie

💡 Astuce mémo

Acidification endosomale → maturation → fusion avec le lysosome

📖 9. Adressage des hydrolases lysosomales

★ À maîtriser

• Les hydrolases lysosomales sont N-glycosylées dans le RE, reçoivent un mannose-6-phosphate dans le Golgi, sont reconnues par un récepteur du Golgi trans, puis transportées par des vésicules à clathrine vers les endosomes tardifs.

📌 L’endocytose, la phagocytose et l’autophagie apportent respectivement du matériel extracellulaire soluble, des particules extracellulaires et des constituants propres de la cellule vers la voie lysosomale.

Compléments

• Dans l’endosome tardif, le mannose-6-phosphate est retiré de l’hydrolase, tandis que le récepteur du mannose-6-phosphate est recyclé vers le Golgi.

💡 Astuce mémo

N-glycosylation → mannose-6-phosphate → récepteur → endosome → lysosome

📖 10. Spécificité du transport vésiculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéines Rab : Marqueurs d’identité de surface des vésicules qui contribuent à leur localisation et à leur adressage spécifique.

★ À maîtriser

📌 Les v-SNARE sont portées par les vésicules et les t-SNARE par les membranes cibles, leur interaction assurant la reconnaissance et la fusion.

• Les vésicules recouvertes de COPII transportent du réticulum endoplasmique vers le Golgi, les vésicules recouvertes de COPI retournent vers le RE, et les vésicules recouvertes de clathrine participent notamment aux transports vers les endosomes, les lysosomes et la membrane plasmique.

Compléments

• Les cellules animales possèdent 35 protéines SNARE différentes, dont les combinaisons contribuent à la spécificité des fusions vésiculaires.

• La toxine botulique de Clostridium botulinum clive SNAP-25, une t-SNARE, et bloque ainsi la fusion des vésicules synaptiques, ce qui peut provoquer une atonie musculaire appelée botulisme.

💡 Astuce mémo

Rab identifie la vésicule, v-SNARE reconnaît t-SNARE et permet la fusion

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des flux membranaires