Le réticulum endoplasmique : structure, composition biochimique et rôles physiologiques

Thèmes abordés

Réticulum endoplasmique, eucaryotes, détoxification, produits de sécrétion, saccules anastomosées

Résumé du document

Le RE est commun à tous les eucaryotes, et représente plus de la moitié des membranes de la cellule.
La lumière du RE représente quant à elle 10% du volume cellulaire.
Le RE sert à la maturation des produits de sécrétion.
C'est un réseau intra- anastomosées cytoplasmique de saccules.
Selon son association ou non avec les ribosomes, on parle de REG ou de REL, qui partagent la même membrane. REG et REL sont ainsi très semblables.
La membrane du RE est organisée de la même façon que la membrane plasmique, et elle est en continuité avec l'enveloppe nucléaire.
Au niveau de la membrane du RE, on distingue la face cytoplasmique (fixation des ribosomes) de la face luminale.
On notera que certaines protéines ont leur site actif en face cytoplasmique, d'autres, en face luminale.

Extraits

[...] Au niveau du ribosome : - après la synthèse d'un nombre d'aa suffisant pour sortir du tunnel d'un ribosome libre, émerge le peptide signal d'initiation de transfert, essentiellement constitué de 4-12 aa hydrophobes - le SRP (25 volumineux complexe cytoplasmique ARN 7SL/protéines, reconnaît le peptide signal ; le SRP possède 2 sites importants : site de reconnaissance du peptide signal, riche en Met site reconnu par les membranes du RE - l'ARN 7SL, ressemblant à l'ARNt, prend la place de l'ARNt sur le site A la synthèse protéique est bloquée et l'ensemble peut être transloqué vers le RE Au niveau du RE : - un récepteur transmembranaire reconnaît le SRP - un autre récepteur reconnaît la grosse sous-unité du ribosome fixation du complexe sur la membrane du RE - ensuite, le SRP se décroche et libère le site A du ribosome reprise de la traduction à travers un canal transmembranaire de translocation Rq : - le peptide signal est spécifique des eucaryotes - en dehors de la traduction, le canal de translocation est fermé par le plug Destinée des protéines synthétisées par les ribosomes liés Protéines exogènes - le peptide signal s'intègre à la membrane du RE au niveau du canal de translocation - une peptidase du signal clive le peptide signal, libérant la protéine dans la lumière du RE - différentes protéines chaperons vont permettre la maturation de la protéine : PDI : - (protein disulfide isomerase) maintient les repliements en installant des ponts disulfures - on peut la retrouver accidentellement dans le Golgi BIP : - protéine soluble dans la lumière du RE, elle évite les repliements et interactions non désirés - elle accompagne les protéines tant qu'elles ne sont pas matures En cas d'échec lors de la maturation, les protéines sont éliminées par des protéases de la lumière du RE, ou plus probablement par des protéasomes cytoplasmiques, par une nouvelle exportation/translocation. Protéines intégrées des membranes Ces phénomènes ressemblent à ceux des protéines exogènes. [...]

[...] On citera ainsi le cytochrome P450 et sa réductase, couplés à des transporteurs d'e-, en face cytoplasmique. Le cytochrome P450 est un marqueur spécifique du RE. Souvent, le RE n'est qu'un lieu de stockage de produits non matures. [...]

[...] En outre, la glycolsylation confère l'hydrophilie, évitant l'agrégation des protéines. On se rappellera que le RE est également un lieu de contrôle de la conformation des protéines : pour cela, il contient les chaperonines BIP (pour protéines solubles) et calnexine (pour protéines membranaires). Ainsi, la calnexine contrôle l'assemblage des sucres et la conformation des protéines : mauvaise conformation rétention de la protéine par la calnexine Rq : dans la mucoviscidose, les canaux CFTR mutés sont retenus dans le RE par la calnexine Métabolisme des lipides : biosynthèse des phospholipides - lieu : chaîne multienzymatique du REL dont les sites actifs se trouvent en face cytoplasmique - dans le cytoplasme, les ag sont couplés au coenzyme A (CoA) par leur Ct : ce sont des acylcoA - une acyltransférase lie 2 acylcoA au glycérophosphate pour former un acide phosphatidique - une phosphatase clive le phosphate et on obtient un diacylglycérol ou DAG - une phosphotransférase ajoute une choline ou une sérine phosphatée au DAG pour former PC ou PS - on obtient donc un phospholipide sur la mi-couche cytoplasmique du RE - des flippases agissent pour faire basculer certains phospholipides dans la mi-couche luminale du RE, afin de les répartir sur le versant externe de la cellule lors de l'ouverture d'une vésicule d'exportation - le transport des phospholipides entre RE, Golgi, et membrane plasmique, se fait par des vésicules - cela n'est pas valable pour le péroxysome et la mitochondrie, qui mettent en action une protéine d'échange cytosolique : cette protéine est amphiphile elle capture les phospholipides PC est transportée intacte ; PS peut être décarboxylée pour former PE dans le compartiment concerné, elle les libère en changeant de configuration NB : - la mitochondrie n'est pas capable de synthétiser ses propres phospholipides - sphingomyéline et glycolipides ont pour base un céramide : comme le céramide n'est terminé que dans le Golgi, cela explique l'absence de SM et de glycolipides dans le RE Détoxification - élimination de déchets externes, considérés comme toxiques car non hydrosolubles (liposolubles) - de nombreux médicaments entrent ainsi dans la catégorie toxiques : barbituriques, anesthésiques - le RE se modifie pour présenter un taux maximal de REL - les organes émonctoires possèdent la fonction de détoxification : foie, reins, poumons, peau - les déchets sont rendus hydrosolubles par hydroxylation, pour faciliter l'élimination : le cytochrome P450 et sa réductase captent 1 à un transporteur d'H+ (NAD, FAD)pour le céder au déchet - ce système est une chaîne respiratoire primitive, puisque l'O2 est impliqué dans son fonctionnement exemple de l'élimination du phénobarbital suite à une injection de ce produit pendant 5 j - j1 : augmentation du taux de REG (ribosomes) pour synthétiser en masse le cytochrome P450 - lorsque l'on arrête l'entrée de phénobarbital, il se forme un palier, à un taux élevé de REL - détoxification achevée : le taux de RE revient à la normale par autophagie augmentation de l'activité des hydrolases lysosomales du Golgi nécessaires à l'autophagie pathologie : l'hydroxylation peut être très nocive Le 3-4 benzopyrène, hydrocarbure non cancérigène des grillades, est hydroxylé au niveau du foie en 5-6 époxyde, cette fois-ci cancérigène. [...]

[...] protéine singlepass Suivant le peptide d'initiation de transfert, une 2ème séquence d'aa hydrophobes, le peptide de terminaison de transfert réalisera la future hélice. Après la synthèse, le ribosome se détache et la peptidase du signal clive uniquement le peptide d'initiation, laissant la protéine intégrée dans la membrane du RE. Rq : - par ce mécanisme, l'extrémité Nt se trouve dans la lumière du RE - en général, le peptide d'initiation est en Nt protéine multipass Il y a alors succession de peptides d'initiation et de peptides de terminaison, non excisés, qui constitueront les différentes hélices. [...]

[...] Pour chaque nouveau peptide d'initiation, le SRP se fixera de nouveau au RE ! Protéines extrinsèques externes - ce sont des protéines faiblement liées à la membrane plasmique (fibronectine, laminine) - mécanismes semblables à ceux associés aux protéines exogènes - après excision du peptide signal, la protéine se fixe à un GPI (glycosylphosphatidylinositol) en face luminale du RE exocytose au niveau du versant externe de la membrane plasmique rôle dans l'asymétrie membranaire Exportation : - voie des vésicules COP II, provenant du RE - les protéines à exporter sont séquestrées dans des zones particulières du RE, dépourvues de ribosome - on y constate une forte concentration en protéines sécrétoires pas besoin de signal d'exportation - c'est donc un transport non spécifique Certaines protéines d'exportation sont recrutées par des protéines cargos, mais le transport reste non spécifique étant donné qu'il y aurait plusieurs récepteurs différents ! [...]