Fiche de révision : Système endomembranaire

📋 Plan du Cours

1. Origine et définition du système
2. Flux et transport vésiculaire
3. Adressage général des protéines
4. Réticulum endoplasmique
5. Maturation et membranes du RE
6. Appareil de Golgi
7. Endosomes et recyclage
8. Lysosomes et digestion cellulaire
9. Pathologies lysosomales

📖 1. Origine et définition du système

🔑 Notions clés & Définitions

• Système endomembranaire : Ensemble des compartiments intracellulaires limités par une membrane, présents uniquement dans les cellules eucaryotes, qui communiquent entre eux et avec la membrane plasmique par des vésicules ou des canalicules, à l’exception des mitochondries, des peroxysomes et des chloroplastes.

★ À maîtriser

📌 Dans le système endomembranaire, la membrane d’enveloppe est topologiquement équivalente à la membrane plasmique et la lumière des compartiments est équivalente au milieu extracellulaire.

Compléments

• Chez l’hépatocyte, le système endomembranaire représente 17 % du volume cellulaire et 58 % de la surface membranaire totale.

💡 Astuce mémo

Invagination et endosymbiose → compartimentation eucaryote

📖 2. Flux et transport vésiculaire

📝 Points essentiels

• 🔄 Le transport vésiculaire suit quatre étapes:
  1. Bourgeonnement d’une vésicule recouverte
  2. Déshabillage de la vésicule
  3. Transport cytosolique
  4. Fusion avec la membrane du compartiment receveur

📌 Les protéines Rab, des GTPases monomériques, facilitent l’arrimage par l’interaction avec des effecteurs, tandis que l’appariement de la v-SNARE de la vésicule avec la t-SNARE du compartiment cible verrouille l’arrimage et prépare la fusion.

📌 Le flux vectoriel va principalement du réticulum endoplasmique vers l’appareil de Golgi, la membrane plasmique, les endosomes et les lysosomes, tandis que le flux rétrograde assure notamment les retours vers le réticulum endoplasmique.

💡 Astuce mémo

Bourgeonnement → déshabillage → transport → fusion

📖 3. Adressage général des protéines

📝 Points essentiels

📌 Les protéines transmembranaires portent un signal d’adressage dans leur domaine cytosolique ou leur segment transmembranaire, tandis que les protéines solubles associent un signal porté par la protéine à un signal reconnu par un récepteur transmembranaire.

• Les signaux de rétention permettent de maintenir une protéine dans un compartiment malgré le flux membranaire vectoriel permanent.

💡 Astuce mémo

Protéines solubles : signal et récepteur ; transmembranaires : domaine cytosolique ou segment TM

📖 4. Réticulum endoplasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique : Réseau de saccules et de canalicules limités par une membrane continue, en continuité avec la membrane externe de l’enveloppe nucléaire.

📝 Points essentiels

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux porte des ribosomes sur sa face cytoplasmique, tandis que le réticulum endoplasmique lisse en est dépourvu et forme un labyrinthe de canalicules interconnectés.

• Les fonctions principales du réticulum endoplasmique sont:

  • Translocation et maturation des protéines
  • Synthèse des phospholipides, du cholestérol et des stéroïdes
  • Stockage du calcium
  • Détoxification par le cytochrome P450

• La synthèse d’une protéine adressée au réticulum endoplasmique commence dans le cytosol, puis le peptide signal est reconnu par les particules de reconnaissance du signal et la chaîne est transloquée co-traductionnellement par le translocon.

💡 Astuce mémo

RE rugueux = protéines ; RE lisse = lipides et détoxification

📖 5. Maturation et membranes du RE

★ À maîtriser

• Le peptide signal des protéines solubles est une séquence hydrophobe d’environ vingt acides aminés située en position N-terminale.

📐 Formule — La séquence consensus de N-glycosylation est $Asn-X-Ser/Thr$, où X est un acide aminé quelconque.

• Lors de la N-glycosylation dans le réticulum endoplasmique, un oligosaccharide de 14 résidus comprenant 2 N-acétylglucosamines, 9 mannoses et 3 glucoses est transféré en bloc sur une asparagine.

Compléments

• Les chaperonnes du réticulum endoplasmique retiennent les protéines mal repliées jusqu’à leur conformation définitive ; en cas d’échec, la protéine est dégradée dans le cytosol par le protéasome ou provoque une réponse pathologique au stress cellulaire.

💡 Astuce mémo

Glycosylation → repliement → contrôle qualité → exportation

📖 6. Appareil de Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Dictyosome : Empilement de 3 à 10 saccules mesurant 1 à 3 μm, organisé en face cis d’entrée, région médiane, face trans de sortie et réseaux associés.

★ À maîtriser

• L’appareil de Golgi transfère et trie les molécules élaborées dans le réticulum endoplasmique et constitue un lieu majeur de synthèse des glycoprotéines et des sphingolipides.

📌 Les vésicules COP II assurent le transport du réticulum endoplasmique vers l’ERGIC, tandis que les vésicules COP I assurent principalement le transport rétrograde du Golgi vers le réticulum endoplasmique, tout en pouvant participer au flux antérograde.

• Dans le Golgi, les oligosaccharides N-liés sont modifiés selon l’accessibilité des enzymes, les hydrolases lysosomales reçoivent un signal mannose-6-phosphate et les protéines peuvent subir une O-glycosylation sur la sérine ou la thréonine.

Compléments

• 🔄 La sécrétion régulée comprend:
  1. Formation d’une vésicule de sécrétion immature
  2. Maturation et concentration des protéines
  3. Bourgeonnement de vésicules de retour vers le réseau trans-golgien
  4. Attente d’un signal de sécrétion

💡 Astuce mémo

Cis → médian → trans : modifier puis trier

📖 7. Endosomes et recyclage

🔑 Notions clés & Définitions

• Endosome : Compartiment hétérogène de 60 à 400 nm, alimenté par l’endocytose et le réseau trans-golgien, contenant une H+-ATPase et s’acidifiant progressivement au cours de sa maturation.

★ À maîtriser

📌 L’endosome précoce présente un pH supérieur à 7 jusqu’à environ 6,5 et exprime notamment Rab5, tandis que l’endosome tardif atteint un pH compris entre 6,5 et 5 et exprime notamment Rab7.

• Dans le recyclage du récepteur au LDL, le LDL se fixe à son récepteur, le complexe est endocyté, le LDL se dissocie du récepteur dans l’endosome précoce acide, le récepteur retourne à la membrane plasmique et le LDL rejoint les lysosomes via l’endosome tardif.

Compléments

• La fusion d’un corps multivésiculaire avec la membrane plasmique libère des exosomes contenant notamment des ARNm et des microARN, permettant une communication entre cellules à distance.

💡 Astuce mémo

Endosome précoce → tardif → recyclage ou lysosome

📖 8. Lysosomes et digestion cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Lysosome : Compartiment hétérogène de 200 à 500 nm, présent dans toutes les cellules, dont la lumière contient des hydrolases acides actives à pH 5 et une H+-ATPase.

★ À maîtriser

• Les principales hydrolases lysosomales sont:

  • Lipases
  • Protéases
  • Nucléases
  • Glycosidases
  • Phosphatases acides
  • Sulfatases
  • Phospholipases

• Les lysosomes proviennent de la maturation des endosomes tardifs, avec un endolysosome intermédiaire où l’hydrolyse est maximale, puis un lysosome plus mature où l’hydrolyse devient résiduelle.

• Le matériel destiné aux lysosomes y entre par endocytose, phagocytose, entrée directe par des perméases ou autophagie.

• 🔄 L’adressage par M6P comprend:

  1. Reconnaissance du patch protéique au cis-Golgi
  2. Ajout d’un GlcNAc-phosphate sur un mannose N-lié
  3. Exposition du mannose-6-phosphate
  4. Reconnaissance par le récepteur au M6P
  5. Recyclage du récepteur vers le réseau trans-golgien

Compléments

• L’autophagie englobe des organites et du cytosol dans un autophagosome à double membrane, qui fusionne ensuite avec un compartiment contenant des hydrolases acides.

💡 Astuce mémo

Acidification → activation des hydrolases → digestion

📖 9. Pathologies lysosomales

★ À maîtriser

• Une absence d’hexosaminidase entraîne l’accumulation du ganglioside GM2 et constitue un modèle murin du syndrome de Tay-Sachs, une maladie neurodégénérative fatale.

Compléments

• Une absence de cystine conduit à la cystinose par accumulation de cystine, tandis qu’une absence de GlcNAc-phosphotransférase ou de récepteur au M6P entraîne la sécrétion des glycoprotéines lysosomales solubles.

• Mycobacterium tuberculosis et Legionella inhibent la fusion du phagosome avec le lysosome, tandis que la chloroquine bloque l’acidification lysosomale et réduit l’activité des hydrolases.

• Les matériaux non hydrolysables cités comprennent:

  • Amiante
  • Silice
  • Particules métalliques
  • Goudrons de fumée
  • Cristaux d’acide urique

📊 Tableaux de synthèse

Compartiments du système endomembranaire