LES R É TICULUM ENDOPLASMIQUES

1. LES RÉTICULUM ENDOPLASMIQUES 1 – L’ERGASTOPLASME EN MICROSCOPIE PHOTONIQUE 2 – RÉTICULUM GRANULEUX EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE Définition Variétés 3 – LES RAPPORTS DU REG 4 – COMPOSITION DES MEMBRANES 5 - FONCTIONS A – Voie d’excrétion B – Les glycosylations C – REG et calcium D – RE et métabolismes lipidiques E – Contrôle de qualité 6 – LE RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE 7 – SES FONCTIONS : A - Synthèse des stéroïdes B - Glycogénolyse C - Glycogénogenèse D - Détoxications

2. LES RÉTICULUM ENDOPLASMIQUES 1 – L’ERGASTOPLASME EN MICROSCOPIE PHOTONIQUE Notion d’ergastoplasme Mise en évidence Les cellules concernées Le cycle sécrétoire 2 – RÉTICULUM EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE Définition Compartiment intracytoplasmique spécifique des Eucaryotes (…), intervenant dans - la modification des protéines excrétoires néosynthétisées, - de nombreuses chaînes ana ou cataboliques. Variétés : Réticulum endoplasmique granuleux (REG) Réticulum endoplasmique lisse (REL)

3. THYRÉOCYTE : Vésicules apicales : 1 - Vésicules de résorption 2 - Lysosomes 3 - Peroxysomes 4 - Vésicules d’exocytose Sacs dilatés du REG stockant la thyroglobuline grosse protéine de 1260 A.A. qq 100 résidus tyrosyl Thyroïde MO

4. RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE GRANULEUX ERGASTOPLASME : Corps de NISSL dans les neurones, Corps de BERG dans les hépatocytes.

5. RELATIONSREL REG REL Mitochondries REG

6. PLASMOCYTE Cellule programmée pour synthétiser UNE immunoglobuline. Cellule dérivant d’un lymphocyte B retrouvée dans les tissus, JAMAIS dans le sang. Libération des Ig se traduisant par la mort de cellule.

7. HÉPATOCYTE PEROXYSOMES GLYCOGÈNE REG REL MITOCHONDRIES Cellule singulière car 2 fonctions ≠ : - une fonction exocrine : synthèse de la bile - une fonction endocrine synthèses multiples

8. Avec le réticulum lisse Continuités directes mais protéines membranaires différentes fonctions différentes Avec la membrane nucléaire Continuité directe avec membrane externe mais membrane interne spécifique fonctions différentes Avec l’appareil de Golgi Les « vésicules de transition »… en fait, compartiment tubulo-vésiculaire faiblement acide (à suivre…) Avec les mitochondries Contacts de proximité Partage d’une même chaîne métabolique : corticosurrénale et synthèse des stéroïdes, cellule hépatique et synthèse de l’urée. Avec les microtubules CLIMP63 = Cytosquelett LInking Membrane Protein (membre d’une famille existant sur de nombreuses membranes les reliant aux microtubules) Fixation des MT (CLIMP63) 3 – LES RAPPORTS DU REG

9. - Ultracentifugation sur gradient de saccharose + 4 – COMPOSITION DES MEMBRANES Études réalisées après isolement des membranes : ultracentrifugation en gradient de densité les microsomes Deux variétés de microsomes : - les microsomes lisses, - les microsomes “rugueux” petites sphérules de 100 à 200 nm ATTENTION : Microsomes rugueux : toujours du REG mais microsomes lisses = mélanges de membranes en provenance de divers organites A - PRINCIPAUX LIPIDES MEMBRANAIRES : Bicouche phospholipidique : 40 % de phosphatidyl choline mais aussi phosphatidyléthanolamine et cholestérol synthèse sur le versant cytoplasmique

10. Ca++ ATPase Canaux calcium Métabolisme calcique Acétyl glucosaminyl transférase Glucosyl & mannosyl transférases Glucose phosphatase Glut 7 (perméase au glucose) Oligosaccharyl transférase Flippase à dolichol-oligosaccharyl Anabolisme glucidique Peptidase signal Translocon Docking protein Protéines Acyl transférases Phosphatases, Flippase et Scramblase Cyt b5 Phosphatidyl synthétase Lipides B - PRINCIPALES PROTÉINES MEMBRANAIRES : Liste non limitative … Structure REL Les réticulones

11. Bip Ca++ ATPase Canal calcium Glucose phosphatase Glucosyl tranférase Glut7 Mannosyl transférase Oligosaccharyl transférase Calséquestrine GLUCIDES CALCIUM Peptidase signal Translocon (Sec61p) CAVITÉ RÉTICULAIRE Docking protein LIPIDES PROTÉINES ATPase AAA (CDC48) Acyl transférase Phosphatidyl synthétase Flippase CLIMP 63 CYTOPLASME Calnexine

12. RÉPARTITION des TRANSPORTEURS au GLUCOSE : ASTROCYTE R.E.G. NEURONE Cellules ÎLOTS de LANGERHANS ENTÉROCYTE CELLULES MUSCULAIRES Cellule TUBE CONTOURNÉ RÉNAL CELLULE ENDOTHÉLIALE ADIPOCYTE

13. F O N C T I O N S 1 - VOIE D’EXCRÉTION (le segment « Pré »)

14. F O N C T I O N S 1 - VOIE D’EXCRÉTION Intervention de la SRP: Considérée maintenant comme une protéine G. Ribonucléoprotéine (6 protéines + 1 ARN de 7S) Assemblage nucléolaire * Translocon (ou Sec61 complex) : 3 ou 4 complexes protéiques de 3 protéines insertion du ribosome et transfert de la chaîne protéique Transfert de protéines du cyto- plasme vers le RE Transfert de protéines du RE vers le cytoplasme * 3 familles de protéines G : Protéines G liées aux récepteurs membranaires Ga, Gb, Gg Petites protéines G cytoplasmiques, Ras, Rab, etc… Protéines G de la protéosynthèse.

15. F O N C 1 2 3 4 5 T I O N S 2 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE EXCRÉTOIRE CYTOPLASME Peptide Signal Action de la Peptidase signal Poursuite de la traduction Libération de la protéine CAVITE RÉTICULAIRE Au cours même de la traduction, début des phénomènes de glycosylation

16. F O N C 1 2 3 4 5 T I O N S 3 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE Mise en place du peptide signal initial Clivage du peptide signal Apparition d’un peptide signal intra-chaîne

17. F O N C 1 2 3 4 5 6 8 7 T I O N S 4 - VOIE D’EXCRÉTION : SYNTHÈSE d’une PROTÉINE MEMBRANAIRE à TRAVERSÉES MEMBRANAIRES MULTIPLES Mise en place du peptide signal initial puis clivage

18. F O N C T I GDP- O N S P P Les GLYCOSYLATIONS N acétyl glucosamine Mannose Glucose CYTOPLASME N acétyl glucosaminyl transférase Mannosyl transférase UDP- Flippase Dolichol pyrophosphate 5 cycles de fixation CORE CAVITÉ RÉTICULAIRE

19. F O N C T I O N S Les GLYCOSYLATIONS N acétyl glucosamine Mannose Glucose Mannosyl transférase Glucosyl transférase CORE 4 cycles de fixation 3 cycles de fixation

20. F O N C T I O N S GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ Phénomènes suivis de l’ablation de résidus glucoses par des glucosidases IMPORTANCE : Ne sont reconnues que les protéines ne portant plus qu’un seul résidu glucose Reconnaissance se faisant par - la CALNEXINE membranaire, - la CALRÉTICULINE soluble. Molécules chaperon (famille des HSP) Si pas de reconnaissance : - Expulsion de la protéine par les translocons (ou Sec61p : complexe hétérotrimérique) - puis dégradation dans le protéasome après ubiquitinylation Existence de chaperons - généralistes - spécifiques d’une protéine : HSP47 et collagène Exemples de chaperons : - La Bip : assemblage des chaînes légères et lourdes des Ig - La PDI (Protein Disulfide Isomerase) : établissement ponts disulfure - La calnexine membranaire - La calréticuline

21. Protéines initialement découvertes chez E. coli Puis dans les cellules eucaryotes : une  de la ° de culture (vers 42°) synthèse +++ de protéines particulières : les hsp Rôles différents pour chacune de ces familles : hsp 70 : repliement d’une protéine en cours d’élaboration hsp 60 : repliement d’une protéine totalement synthétisée dans les deux cas, intervention de l’ATP Heat Shock Protein LES MOLÉCULES CHAPERON Deux grandes familles : hsp 60 et hsp 70 chacune de ces familles ayant des membres différents dans différents organites : Exemple : mitochondries et mthsp 60 et mthsp 70 Bip (ou Grp78) ≈ hsp 70 spécifique au REG Existence de chaperons spécifiques à certaines protéines Si le repliement demeure incorrect distribution de la protéine vers le protéasome (jusqu’à 1/3 des protéines néosynthétisées…) Comment ces protéines reconnaissent-elles un mal repliement ? probablement en reconnaissant des séquences d’acides aminés hydrophobes à la surface de la protéine (séquences normalement retrouvées dans le cœur de la protéine où elles s’associent les unes aux autres). Quelle importance ? existence de pathologies humaines dues à la précipitation intracytoplasmique de protéines mal conformées Alzheimer, Creutzfeldt-Jacob, Huntington, E.S.B.

22. EXEMPLE d’une MOLÉCULE CHAPERON LUMIÈRE RÉTICULAIRE Glucosidase si bonne conformation: vers appareil de Golgi Glucosyl transférase si mauvaise conformation Repliement incorrect ou protéine mal glycosylée ou… Calnexine Glucosidase CYTOPLASME Translocon ou CDC 48 Vers le protéasome

23. Réticulum endoplasmique et apoptose Le REG est capable d’induire de lui-même une apoptose (UPR pour Unfolding Protein Response) Molécule clé : la Bip ou Grp78 (glucose regulated protein) Normalement, en quantité suffisante pour : - « traiter » les protéines mal conformées, - bloquer l’action de 3 protéines « censeurs » du REG 3 protéines membranaires intégrales Si trop de protéines mal conformées, - Bip ne peut plus bloquer ces 3 protéines - lesquelles s’activent alors :  une est transférée vers le Golgi, y est clivée et sa partie cytoplasmique est transférée vers le noyau activation de la transcription des gènes des protéines chaperon  Une autre, transmembranaire, phosphoryle eIF2 blocage des traductions des mARN (sauf protéines choc thermique)  Une troisième favorise la rétrotranslocation cytoplasmique des prot. malconformées Rétrotranslocation se faisant sous l’influence d’une ATPase AAA (CDC48/VCP) entraînant une libération de Ca++ la libération de caspase 12 (intraréticulaire) activant la caspase 9 (voie intracellulaire)

24. F O N C T I O N S GLYCOSYLATIONS & CONTRÔLE de QUALITÉ Phénomènes suivis de l’ablation de résidus glucose par des glucosidases IMPORTANCE : Ne sont reconnues que les protéines ne portant plus qu’un seul résidu glucose Reconnaissance se faisant par - la CALNEXINE membranaire, - la CALRÉTICULINE soluble. Molécules chaperon (famille des HSP) Si pas de reconnaissance : - Expulsion de la protéine par les translocons (ou Sec61p ) par ATPase AAA (CDC48) - puis dégradation dans le protéasome après ubiquitinylation Existence de chaperons - généralistes - spécifiques d’une protéine : HSP47 et collagène Exemples de chaperons : - La Bip : assemblage des chaînes légères et lourdes des Ig - La PDI (Protein Disulfide Isomerase) : établissement ponts disulfure - La calnexine membranaire - La calréticuline

25. F O N C T I O N S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & CALCIUM LES INTERVENANTS : Une pompe à Calcium, la Ca++ ATPase Divers canaux calcium Plusieurs types en fonction des cellules considérées: - canaux voltage dépendant, - canaux gouvernés par IP3, - canaux liés aux récepteurs à la ryanodine Libération du calcium non énergie dépendante Des molécules fixatrices du calcium dans les lumières : Calséquestrine mais aussi Bip, Calnexine, … Séquence KDEL Calcium contrôlant le cytosquelette dans sa structure même, dans son dynamisme l’exocytose les systèmes d’adhésion entre cellules les communications entre cellules (gap) Récepteur ERD2 (ou KDEL-R) Récepteur membranaire cyclant entre Golgi et REG. Ne fixe KDEL que dans un compartiment acide, relargue KDEL dans un compartiment neutre

26. F O N C T I O N S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE A - Biosynthèse des acides gras insaturés : Uniquement l’acide oléique (à partir acide stéarique) B - Synthèse des phospholipides : sur le versant cytoplasmique intervention de plusieurs enzymes membranaires intégrales (acyltransférases, phosphatases, transférases) phosphatidylcholines phosphatidylsérines C - Devenir de ces produits : 1 -maintien dans les membranes avec ou sans bascule (flip-flop et asymétrie membranaire) 2 - distribution à d’autres membranes lysosomes, peroxysomes, mitochondries par protéines échangeuses de phospholipides D - Formation des protéines membranaires liées à un lipide le lipide = glycosylphosphatidyl inositol reste fixé dans la membrane mais fixe l’extrémité C terminale d’une protéine néosynthétisée Nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type : les protéines liées à une « ancre GPI »

27. Globalement, le R. E. est le lieu de synthèse des bicouches phospholipidiques Synthèse se faisant sur le versant cytoplasmique C - Devenir de ces produits : Une protéine , non spécifique d’un phospholipide, les bascule sur l’autre feuillet : la SCRAMBLASE non ATP dépendante, les deux feuillets du REG seraient à peu près symétriques. Cependant, une asymétrie membranaire est rapidement générée - par des MOLÉCULES ÉCHANGEUSES de PHOSPHOLIPIDES passage de phospholipides spécifiques du RE vers mitochondries, lysosomes, peroxysomes Golgi, etc. - par des FLIPPASES : bascule d’un phospholipide spécifique d’un versant à l’autre ATP dépendantes Membranes plasmique et golgienne principalement

28. F O N C T I O N S RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE & MÉTABOLISME LIPIDIQUE A - Biosynthèse des acides gras insaturés : Uniquement l’acide oléique (à partir acide stéarique) B - Synthèse des phospholipides : sur le versant cytoplasmique intervention de plusieurs enzymes membranaires intégrales (acyltransférases, phosphatases, transférases) phosphatidylcholines phosphatidylsérines C - Devenir de ces produits : 1 -maintien dans les membranes avec ou sans bascule (flip-flop et asymétrie membranaire) 2 - distribution à d’autres membranes lysosomes, peroxysomes, mitochondries par protéines échangeuses de phospholipides D - Formation des protéines membranaires liées à un lipide le lipide = glycosylphosphatidyl inositol reste fixé dans la membrane mais fixe l’extrémité C terminale d’une protéine néosynthétisée Nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type : les protéines liées à une « ancre GPI »

29. P P P P Les protéines à « ancre GPI » : COOH Glycosylphosphatidyl-inositol NH2 COOH NH2 NH2 Protéine transférée vers la membrane plasmique Le glycosylphosphatidyl inositol est fixé dans la membrane. Il fixe alors l’extrémité C terminale d’une protéine qui vient d’être clivée. Il existe de nombreuses protéines membranaires extracellulaires de ce type .

30. F O N C T I O N S RÉSUMÉ des PRINCIPALES FONCTIONS du REG • Voie d’excrétion des produits élaborés • Modifications biochimiques : • Glycosylations • Scission du peptide signal, • Assemblage des différentes chaînes, • Fixation d’une protéine sur un lipide membranaire • Synthèse membranaire • Stockage du calcium • Contrôle de qualité Cas de la mucoviscidose Maladie génétique la plus fréquente (1 sur 2500 naissances) Mutations touchant la protéine CFTR (canal chlore avec une ATPase) La plus fréquente des mutations: perte d’un acide aminé (DF508) Protéine restant fonctionnelle mais mal repliée N’est pas distribuée vers la membrane plasmique Est dégradée dans le cytoplasme

31. LE RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE LISSE LES PRINCIPAUX TYPES CELLULAIRES CONCERNÉS : HÉPATOCYTES CELLULES CORTICOSURRÉNALIENNES TESTICULE & OVAIRE ENDOCRINE (CORPS JAUNE) CELLULES GLANDES SÉBACÉES Protéines structurales spécifiques : les réticulones

32. F O N C T I O N S ŒSTRONE TESTOSTÉRONE 1 – SYNTHÈSE des STÉROÏDES VACUOLE LIPIDIQUE CHOLESTÉROL ACÉTATE CHOLESTÉROL (C27) PREGNÉNOLONE (C21) Enzyme de clivage PROGESTÉRONE 17 hydroxylase 21 hydroxylase 11 hydroxylase CORTISOL 17 OH CS DOC CORTICOSTÉRONE REL 21 hydroxylase 18 hydroxylase ANDROSTÈNEDIONE 18 déshydrogénase ALDOSTÉRONE MITOCHONDRIE ŒSTRADIOL

33. F O N C T I O N S barbituriques neuroleptiques contraceptif oral anticoagulant Ne jamais associer avec 2 – GLYCOGÉNOLYSE 3 - GLYCOGÉNOGENÈSE 4 – DÉTOXICATIONS DIVERSES : les MONOOXYGÉNASES à Cyt P450 Partie catalytique = Cyt P450 Apoenzyme gouverne la spécificité (relative) au substrat Ajout d’un radical OH à un substrat Puis branchement d’un radical sulfate glutathion sur le radical OH glycuronique rend la molécule hydrosoluble Quelques points singuliers : 1 – la spécificité de l’apoenzyme pour son substrat est relative… 2 – Induction de ces monooxygénases par un xénobiotique du fait de l’existence de récepteurs nucléaires à divers xénobiotiques, de l’activation des gènes des monooxygénases correspondantes. CONSÉQUENCES : 1 - Un xénobiotique peut activer la chaîne métabolique l’inactivant : ACCOUTUMANCE 2 – Attention aux associations médicamenteuses : Entre autre… 3 – Arrêt de l’utilisation de certains antibiotiques : Oléandomycine et TAO bloquent le fonctionnement du Cyt P450… 4 – Effets pervers : « activation » du benzopyrène (inactif) en un époxyde (cancérigène…) de l’acétyl amino fluorène (AAA) en acétoxyAAA (cancérig)

34. La majorité des composés protéiques élaborés au niveau du REG va gagner une structure responsable • d’affinage • de distribution : L’APPAREIL de GOLGI