9. S YNTHÈ SE ET ROUTAGE DES PROTÉINES CHEZ LES EUCARYOTES. BIOGENÈ SE DES ORGANITES 267
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
nomène de sécrétion, peuvent être classées en
deux catégories bien distinctes par leur taille, leur
mode de formation, le type de molécules transportées et le type de cellules où on les rencontre. Dans
les deux cas, cependant, on verra que ces vésicules
interviennent dans la production de membrane
pour la surface cellulaire.
On admet que dans toutes les cellules animales
ou végétales, spécialisées dans la sécrétion ou non,
existe une voie de sécrétion impliquant des vésicules émises de façon continue par les dictyosomes ; cette voie est dite constitutive . Ces
vésicules initialement recouvertes d’un revêtement
non formé de clathrine sont nombreuses, de petite
taille et elles fusionnent immédiatement avec la
membrane plasmique. Lors de ce processus de
fusion, la lumière de la vésicule entre en contact
avec le milieu extérieur, où son contenu est libéré,
et la face interne de sa membrane devient la face
externe de la membrane plasmique : c’est l’exocytose (voir chapitre 6). L’asymétrie membranaire de
la vésicule est donc directement à l’origine de celle
observée pour la membrane plasmique. Par
exemple, tous les groupements oligo- ou polysaccharidiques portés par les protéines ou les lipides
membranaires, tournés vers la lumière des vésicules, se retrouvent finalement dirigés vers l’extérieur de la cellule (face extracellulaire de la
membrane plasmique). Il faut donc bien comprendre que l’origine de la membrane plasmique est
très profonde dans la cellule (le réticulum endoplasmique), et que sa composition et ses propriétés
ont été progressivement acquises au cours du transit dans les saccules golgiens.
La fonction de la voie constitutive est d’apporter en permanence à la membrane plasmiqued es
constituants qui lui sont propres, tels que des glycoprotéines (à rôle de récepteurs, de transporteurs
divers…), des lipides ou du cholestérol, de façon à
assurer son renouvellement et compenser les phénomènes d’endocytose (voir chapitre 7). C’est également cette voie qui permet, par exemple, la
sécrétion continue des protéines sériques par les
hépatocytes, du collagène par les fibroblastes, et
l’apport à la surface apicale de protéines fortement
glycosylées (constituant le manteau cellulaire)
dans les entérocytes.
Chez les cellules sécrétrices spécialisées dont on
a parlé plus haut, il existe, en plus de la voie précédente, une voie conduisant à l’accumulation et à la
mise en réserve provisoire de produits de sécrétion au sein de grosses vésicules dont la formation
implique initialement la clathrine ( granules de
sécrétion). Leur contenu, en général très concentré
en protéines, et dont la structure apparaît parfois
pseudocristalline, n’est sécrété que si la cellule a
reçu un stimulus particulier, de nature nerveuse
ou hormonale. On parle alors de sécrétion intermittente et de voie de sécrétion contrôlée. Dans le
cas des cellules exocrines du pancréas, par
exemple, on sait que la sécrétion des enzymes
digestives est provoquée par des facteurs tels que
l’acétylcholine et diverses hormones peptidiques
(gastrine, sécrétine, cholécystokinine…) fabriquées
par l’estomac ou l’intestin, et qui se fixent sur des
récepteurs portés par leur membrane plasmique.
Ces derniers sont à l’origine, à l’intérieur de la cellule, d’une cascade complexe d’événements dont
l’expression finale est l’exocytose (transduction
d’un signal ; voir chapitre 13). De nombreux
exemples de production d’hormones polypeptidiques : insuline, glucagon, hormones hypophysaires…, pourraient aussi illustrer cette sécrétion
contrôlée (voir encart suivant). La synthèse et la
libération de l’histamine (petite molécule liée à des
protéoglycanes) par les mastocytes ont été traitées
dans le chapitre 6.
La migration des vésicules ou des granules de
sécrétion vers la surface cellulaire et leur décharge
par exocytose sont dépendantes d’un grand
nombre de facteurs, comme l’ont montré divers
inhibiteurs. La nécessité d’une source d’énergie
(ATP) a ainsi été démontrée, et l’intervention
d’éléments du cytosquelette:microtubules et
microfilaments (voir chapitre 11), a pu être établie.
L’utilisation de cytochalasine, par exemple,
entraîne le blocage de l’exocytose et l’accumulation de vésicules de sécrétion dans le hyaloplasme.
Le rôle des ions Ca
2+
dans le contrôle de ces mécanismes est aussi démontré. La question majeure
posée dans le cas des cellules possédant les deux
voies de sécrétion est celle de la répartition des
protéines solubles, au sein du réseau trans, dans
deux types de vésicules dont les propriétés sont
très différentes ; quelques éléments de réponse
seront donnés un peu plus loin.
3.3. Glycosylation post-traductionnelle
des protéines : la synthèse
des glycoprotéines et des protéoglycanes
De très nombreuses protéines sécrétées sont
glycosylées à des degrés divers. L’étude des pro-
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
nomène de sécrétion, peuvent être classées en
deux catégories bien distinctes par leur taille, leur
mode de formation, le type de molécules transportées et le type de cellules où on les rencontre. Dans
les deux cas, cependant, on verra que ces vésicules
interviennent dans la production de membrane
pour la surface cellulaire.
On admet que dans toutes les cellules animales
ou végétales, spécialisées dans la sécrétion ou non,
existe une voie de sécrétion impliquant des vésicules émises de façon continue par les dictyosomes ; cette voie est dite constitutive . Ces
vésicules initialement recouvertes d’un revêtement
non formé de clathrine sont nombreuses, de petite
taille et elles fusionnent immédiatement avec la
membrane plasmique. Lors de ce processus de
fusion, la lumière de la vésicule entre en contact
avec le milieu extérieur, où son contenu est libéré,
et la face interne de sa membrane devient la face
externe de la membrane plasmique : c’est l’exocytose (voir chapitre 6). L’asymétrie membranaire de
la vésicule est donc directement à l’origine de celle
observée pour la membrane plasmique. Par
exemple, tous les groupements oligo- ou polysaccharidiques portés par les protéines ou les lipides
membranaires, tournés vers la lumière des vésicules, se retrouvent finalement dirigés vers l’extérieur de la cellule (face extracellulaire de la
membrane plasmique). Il faut donc bien comprendre que l’origine de la membrane plasmique est
très profonde dans la cellule (le réticulum endoplasmique), et que sa composition et ses propriétés
ont été progressivement acquises au cours du transit dans les saccules golgiens.
La fonction de la voie constitutive est d’apporter en permanence à la membrane plasmiqued es
constituants qui lui sont propres, tels que des glycoprotéines (à rôle de récepteurs, de transporteurs
divers…), des lipides ou du cholestérol, de façon à
assurer son renouvellement et compenser les phénomènes d’endocytose (voir chapitre 7). C’est également cette voie qui permet, par exemple, la
sécrétion continue des protéines sériques par les
hépatocytes, du collagène par les fibroblastes, et
l’apport à la surface apicale de protéines fortement
glycosylées (constituant le manteau cellulaire)
dans les entérocytes.
Chez les cellules sécrétrices spécialisées dont on
a parlé plus haut, il existe, en plus de la voie précédente, une voie conduisant à l’accumulation et à la
mise en réserve provisoire de produits de sécrétion au sein de grosses vésicules dont la formation
implique initialement la clathrine ( granules de
sécrétion). Leur contenu, en général très concentré
en protéines, et dont la structure apparaît parfois
pseudocristalline, n’est sécrété que si la cellule a
reçu un stimulus particulier, de nature nerveuse
ou hormonale. On parle alors de sécrétion intermittente et de voie de sécrétion contrôlée. Dans le
cas des cellules exocrines du pancréas, par
exemple, on sait que la sécrétion des enzymes
digestives est provoquée par des facteurs tels que
l’acétylcholine et diverses hormones peptidiques
(gastrine, sécrétine, cholécystokinine…) fabriquées
par l’estomac ou l’intestin, et qui se fixent sur des
récepteurs portés par leur membrane plasmique.
Ces derniers sont à l’origine, à l’intérieur de la cellule, d’une cascade complexe d’événements dont
l’expression finale est l’exocytose (transduction
d’un signal ; voir chapitre 13). De nombreux
exemples de production d’hormones polypeptidiques : insuline, glucagon, hormones hypophysaires…, pourraient aussi illustrer cette sécrétion
contrôlée (voir encart suivant). La synthèse et la
libération de l’histamine (petite molécule liée à des
protéoglycanes) par les mastocytes ont été traitées
dans le chapitre 6.
La migration des vésicules ou des granules de
sécrétion vers la surface cellulaire et leur décharge
par exocytose sont dépendantes d’un grand
nombre de facteurs, comme l’ont montré divers
inhibiteurs. La nécessité d’une source d’énergie
(ATP) a ainsi été démontrée, et l’intervention
d’éléments du cytosquelette:microtubules et
microfilaments (voir chapitre 11), a pu être établie.
L’utilisation de cytochalasine, par exemple,
entraîne le blocage de l’exocytose et l’accumulation de vésicules de sécrétion dans le hyaloplasme.
Le rôle des ions Ca
2+
dans le contrôle de ces mécanismes est aussi démontré. La question majeure
posée dans le cas des cellules possédant les deux
voies de sécrétion est celle de la répartition des
protéines solubles, au sein du réseau trans, dans
deux types de vésicules dont les propriétés sont
très différentes ; quelques éléments de réponse
seront donnés un peu plus loin.
3.3. Glycosylation post-traductionnelle
des protéines : la synthèse
des glycoprotéines et des protéoglycanes
De très nombreuses protéines sécrétées sont
glycosylées à des degrés divers. L’étude des pro-