Fiche de révision : Modifications et trafic du réticulum endoplasmique

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions du réticulum
2. Synthèse et adressage des protéines
3. Translocation cotraductionnelle générale
4. Topologie des protéines membranaires
5. Repliement et ponts disulfure
6. Glycosylation des protéines
7. Contrôle qualité dans le réticulum
8. Synthèse des lipides et calcium
9. Trafic vésiculaire vers le Golgi

📖 1. Organisation et fonctions du réticulum

★ À maîtriser

• Le réticulum endoplasmique comprend une membrane et une lumière et est en continuité avec l’enveloppe nucléaire.

• La membrane du réticulum endoplasmique contient 30 % de lipides et 70 % de protéines ; elle est riche en phosphatidylcholine (PC) et pauvre en cholestérol.

📌 Le réticulum endoplasmique rugueux (RER ou REG) porte des ribosomes sur sa face cytoplasmique, tandis que le réticulum endoplasmique lisse (REL) n’en porte pas.

• Le RER assure la synthèse et la glycosylation des protéines.

Compléments

• Le système endomembranaire comprend le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les lysosomes.

• Les protéines du réticulum endoplasmique comprennent de nombreuses enzymes impliquées dans la synthèse des phospholipides, des stéroïdes et des glycolipides, ainsi que des glycoprotéines.

• Le REL assure la synthèse des phospholipides membranaires et le stockage du calcium.

• Le réticulum endoplasmique peut être fragmenté en microsomes rugueux, plus denses, et en microsomes lisses pour être étudié.

💡 Astuce mémo

RER avec ribosomes, REL sans ribosomes

📖 2. Synthèse et adressage des protéines

★ À maîtriser

• La synthèse d’une protéine comporte une transcription dans le noyau, puis une traduction dans le cytosol ou au REG.

• Les protéines destinées à être synthétisées au REG sont adressées par un peptide signal hydrophobe situé en N-terminal.

Compléments

• Le peptide signal peut ancrer la protéine dans la membrane et être éliminé par une peptidase.

• Un peptide de destination constitue un second étiquetage des protéines.

📖 3. Translocation cotraductionnelle générale

🔑 Notions clés & Définitions

• Particule de reconnaissance du signal : Ribonucléoprotéine dotée d’une activité GTPase.

📝 Points essentiels

• La translocation des protéines dans le REG est cotraductionnelle.

• 🔄 La translocation générale suit ces étapes :
  1. La SRP se fixe au peptide signal et au ribosome, interrompant la synthèse protéique.
  2. Le complexe SRP-ribosome se fixe à son récepteur et le peptide signal est transféré au canal de translocation.
  3. L’hydrolyse du GTP libère la SRP et permet la reprise de la traduction à travers le canal.
  4. La protéine néosynthétisée entre dans la lumière du RE ou s’intègre dans sa membrane.
  5. Le peptide signal est clivé et la protéine est libérée.

💡 Astuce mémo

SRP bloque → récepteur → canal → traduction reprend

📖 4. Topologie des protéines membranaires

★ À maîtriser

📌 Pour une protéine comportant un nombre impair de domaines TM, ses extrémités N-terminale et C-terminale se trouvent de part et d’autre de la membrane.

Compléments

• Pour une protéine à un domaine transmembranaire (TM), un peptide signal N-terminal initie la translocation puis est clivé ; le domaine TM hydrophobe termine le transfert et l’extrémité N-terminale se retrouve du côté luminal.

• Pour une protéine à un domaine TM, un peptide signal interne peut assurer l’adressage et la terminaison de la translocation ; une séquence polarisée oriente l’extrémité positive du côté cytosolique.

• Dans une protéine à deux domaines TM, le premier domaine agit comme peptide signal interne, initie la translocation et oriente la protéine, tandis que le deuxième domaine TM termine le transfert.

• Pour les protéines à plusieurs domaines TM, la première séquence initie et oriente le transfert.

• Une protéine destinée à être ancrée par GPI porte un peptide signal C-terminal qui est clivé, puis la protéine est ancrée au pont glycosylphosphatidylinositol (GPI).

📖 5. Repliement et ponts disulfure

📝 Points essentiels

• Les protéines chaperonnes BiP favorisent le repliement des protéines en consommant de l’ATP.

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

💡 Astuce mémo

Environnement oxydant → ponts disulfure → stabilisation

📖 6. Glycosylation des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycoprotéine : Une glycoprotéine est une protéine à laquelle un glucide a été ajouté.

★ À maîtriser

📌 La N-glycosylation a lieu dans le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi, tandis que la O-glycosylation a lieu dans l’appareil de Golgi.

• Une glycosyltransférase catalyse l’ajout d’un oligosaccharide sur un résidu asparagine (Asn).

• La séquence signal de la N-glycosylation est Asn-X-Ser/Thr.

Compléments

• La N-glycosylation est un mécanisme cotraductionnel qui contribue notamment au contrôle qualité des protéines.

💡 Astuce mémo

N-glycosylation dans le RE et le Golgi ; O-glycosylation dans le Golgi

📖 7. Contrôle qualité dans le réticulum

📝 Points essentiels

• Le contrôle qualité dans le réticulum endoplasmique empêche le transfert des protéines mal repliées.

📌 Une protéine correctement conformée est transférée vers l’appareil de Golgi, tandis qu’une protéine mal conformée est dirigée vers la voie ERAD et le protéasome pour dégradation.

💡 Astuce mémo

Bonne conformation → Golgi ; mauvaise conformation → ERAD et protéasome

📖 8. Synthèse des lipides et calcium

📝 Points essentiels

• Les phospholipides membranaires sont synthétisés sur la face cytoplasmique de la membrane du réticulum endoplasmique lisse.

• L’homéostasie du Ca2+ implique une coopération entre les mitochondries, le réticulum endoplasmique et des protéines cytosoliques.

📖 9. Trafic vésiculaire vers le Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Trafic vésiculaire : Le trafic vésiculaire est le bourgeonnement de vésicules à partir d’un compartiment donneur, leur transport, puis leur fusion avec la membrane d’un compartiment cible.

★ À maîtriser

• 🔄 Le trafic vésiculaire comprend quatre étapes :
  1. Formation du manteau
  2. Bourgeonnement
  3. Fission
  4. Fusion

📌 Les protéines G sont actives lorsqu’elles sont liées au GTP et inactives lorsqu’elles sont liées au GDP.

• La fusion des vésicules d’exocytose repose sur les protéines SNARE, réparties en R-SNARE (v-SNARE) et Q-SNARE (t-SNARE).

• 🔄 L’exportation vers le Golgi suit ces étapes :

  1. Sar1-GDP est activé en Sar1-GTP
  2. Les protéines Sec 23/24 et Sec 13/31 sont recrutées
  3. Le manteau COP-II courbe la membrane du RER

• La dynéine transporte les vésicules du réticulum endoplasmique vers l’appareil de Golgi.

Compléments

• Les deux types de GTPases du trafic vésiculaire sont les GTPases monomériques, comme Arf/Sar et Rab, et les GTPases trimériques, ou protéines G.

• Rab-GTP dans la membrane du réticulum endoplasmique recrute notamment des golgines et l’ATPase NSF.

• Les protéines Rab facilitent et régulent la vitesse de l’arrimage vésiculaire ainsi que la correspondance entre Q-SNARE et R-SNARE.

• Lors de la fission, l’hydrolyse de Sar1-GTP entraîne la perte du manteau COP-II.

• 🔄 La fusion vésiculaire se déroule en trois étapes :

  1. Les protéines SNARE forment un complexe trans-SNARE
  2. La fusion membranaire dépend du Ca2+
  3. Des protéines accessoires et l’ATPase NSF dissocient le complexe

• Des vésicules fusionnées entre le réticulum endoplasmique et le Golgi forment le compartiment ERGIC (ER-Golgi intermediate compartment).

💡 Astuce mémo

Manteau, bourgeonnement, fission, fusion