280 B IOLOGIE CELLULAIRE
qui, de plus, font l’objet d’une concentration que la
diffusion ne peut expliquer. Le découpage de la
nucléoplasmine en différents morceaux, par protéolyse limitée, et leur injection séparée, a permis
d’identifier un domaine précis de la protéine
impliqué dans l’adressage spécifique de cette
molécule vers le noyau.
Des expériences voisines ayant été conduites
avec diverses protéines nucléaires (y compris des
protéines intervenant dans le cycle de certains
Virus), il a été possible de dégager les caractéristiques communes à tous ces peptides ayant un rôle
d’adressage. Ce sont en général de courtes
séquences de cinq à dix acides aminés dans lesquelles une proline est suivie de quatre acides
aminés basiques : Lys. ou Arg. ; ces séquences ont
une position quelconque le long de la chaîne polypeptidique. Bien qu’apparemment très simples,
ces signaux sont suffisants, ainsi que des expériences de biochimie ou de génie génétique l’ont
montré : toute protéine non nucléaire à laquelle on
a artificiellement «greffé» un tel peptide (soit
comme chaîne latérale, soit au sein même de la
chaîne polypeptidique) se dirige spontanément in
vivo vers le noyau.
Les séquences-signal ne constituent qu’un des
éléments du mécanisme d’adressage. Comme dans
tout système de ce type elles doivent, pour fonctionner, être reconnues par des récepteurs ; l’immunocytochimie démontre qu’une partie d’entre
eux est localisée au niveau des pores nucléaires,
mais d’autres pourraient également se rencontrer
dans le hyaloplasme. Ces récepteurs sont aptes à
capter les protéines à importer, mais ils ne provoquent pas spontanément le passage à travers
l’enveloppe. Il existe maintenant des modèles
expérimentaux d’analyse in vitro de ce transfert,
qui permettent de décortiquer complètement ses
mécanismes intimes. Constitués de noyaux purifiés, de protéines importables hautement radiomarquées, et d’extraits cytoplasmiques plus ou
moins fractionnés, ces modèles confirment le
caractère actif du transport : une source d’énergie,
sous forme d’ATP est indispensable à la pénétration. En ce qui concerne le rôle de ce dernier, deux
hypothèses sont formulées : soit il participe à la
déformation et à l’ouverture d’une sorte de diaphragme situé dans le pore, soit il contribue à
dérouler la chaîne polypeptidique à importer au
moyen de protéines spécialisées de nature encore
inconnue.
5.3. Routage des protéines
vers les mitochondries et les plastes.
Biogenèse de ces organites
Les mitochondriese t les plastes constituent un
compartiment original dans la cellule en ce sens
qu’ils sont les seuls organites à posséder leur
propre information génétique et leur propre machinerie de synthèse protéique (voir chapitre 4). De
plus, ils n’échangent visiblement pas de membrane
avec les autres structures membranaires de la cellule et ne se «nourrissent » donc pas par voie de
vésicules comme les structures précédemment étudiées. La majorité des protéines qui les constituent
sont codées par des gènes nucléaires, fabriquées
dans le hyaloplasme de la cellule et enfin importées dans l’organite. Ces protéines exogènes ajoutées à celles, rares, fabriquées sur place grâce au
matériel génétique local (voir chapitre 10), contribuent à la croissance des mitochondries et des
plastes qui sont finalement amenés à se diviser. De
toute manière, leur nombre doit être multiplié par
deux au cours du cycle cellulaire pour qu’après la
division, chaque cellule-fille hérite d’un nombre à
peu près égal d’organites. Si ce processus n’était
pas correctement régulé, il est clair qu’à terme on
obtiendrait, par simple dilution, des cellules ne
possédant plus ces organites dont la présence est
indispensable au fonctionnement cellulaire.
Non seulement se pose le problème du transport et de l’aiguillage des protéines d’origine hyaloplasmique vers chaque membrane ou espace
intermembranaire spécifique des mitochondries et
des plastes, mais aussi celui de leur assemblage :
les choses sont en effet compliquées par le fait que
ces protéines participent à des complexes mixtes,
parfois membranaires et de grande taille, combinant à la fois des polypeptides importés et d’autres
d’origine endogène (voir chapitre 10).
5.3.1. M ISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE
DE L ’ IMPORTATION
Ce phénomène est démontré par des expériences conduites sur des systèmes reconstitués in
vitro comprenant : des mitochondries ou des chloroplastes purifiés, des protéines typiques de mitochondries ou de plastes intensément radiomarquées,
des extraits hyaloplasmiques et une source d’énergie (ATP). Après mise en contact des partenaires,
la cosédimentation de la radioactivité avec les
qui, de plus, font l’objet d’une concentration que la
diffusion ne peut expliquer. Le découpage de la
nucléoplasmine en différents morceaux, par protéolyse limitée, et leur injection séparée, a permis
d’identifier un domaine précis de la protéine
impliqué dans l’adressage spécifique de cette
molécule vers le noyau.
Des expériences voisines ayant été conduites
avec diverses protéines nucléaires (y compris des
protéines intervenant dans le cycle de certains
Virus), il a été possible de dégager les caractéristiques communes à tous ces peptides ayant un rôle
d’adressage. Ce sont en général de courtes
séquences de cinq à dix acides aminés dans lesquelles une proline est suivie de quatre acides
aminés basiques : Lys. ou Arg. ; ces séquences ont
une position quelconque le long de la chaîne polypeptidique. Bien qu’apparemment très simples,
ces signaux sont suffisants, ainsi que des expériences de biochimie ou de génie génétique l’ont
montré : toute protéine non nucléaire à laquelle on
a artificiellement «greffé» un tel peptide (soit
comme chaîne latérale, soit au sein même de la
chaîne polypeptidique) se dirige spontanément in
vivo vers le noyau.
Les séquences-signal ne constituent qu’un des
éléments du mécanisme d’adressage. Comme dans
tout système de ce type elles doivent, pour fonctionner, être reconnues par des récepteurs ; l’immunocytochimie démontre qu’une partie d’entre
eux est localisée au niveau des pores nucléaires,
mais d’autres pourraient également se rencontrer
dans le hyaloplasme. Ces récepteurs sont aptes à
capter les protéines à importer, mais ils ne provoquent pas spontanément le passage à travers
l’enveloppe. Il existe maintenant des modèles
expérimentaux d’analyse in vitro de ce transfert,
qui permettent de décortiquer complètement ses
mécanismes intimes. Constitués de noyaux purifiés, de protéines importables hautement radiomarquées, et d’extraits cytoplasmiques plus ou
moins fractionnés, ces modèles confirment le
caractère actif du transport : une source d’énergie,
sous forme d’ATP est indispensable à la pénétration. En ce qui concerne le rôle de ce dernier, deux
hypothèses sont formulées : soit il participe à la
déformation et à l’ouverture d’une sorte de diaphragme situé dans le pore, soit il contribue à
dérouler la chaîne polypeptidique à importer au
moyen de protéines spécialisées de nature encore
inconnue.
5.3. Routage des protéines
vers les mitochondries et les plastes.
Biogenèse de ces organites
Les mitochondriese t les plastes constituent un
compartiment original dans la cellule en ce sens
qu’ils sont les seuls organites à posséder leur
propre information génétique et leur propre machinerie de synthèse protéique (voir chapitre 4). De
plus, ils n’échangent visiblement pas de membrane
avec les autres structures membranaires de la cellule et ne se «nourrissent » donc pas par voie de
vésicules comme les structures précédemment étudiées. La majorité des protéines qui les constituent
sont codées par des gènes nucléaires, fabriquées
dans le hyaloplasme de la cellule et enfin importées dans l’organite. Ces protéines exogènes ajoutées à celles, rares, fabriquées sur place grâce au
matériel génétique local (voir chapitre 10), contribuent à la croissance des mitochondries et des
plastes qui sont finalement amenés à se diviser. De
toute manière, leur nombre doit être multiplié par
deux au cours du cycle cellulaire pour qu’après la
division, chaque cellule-fille hérite d’un nombre à
peu près égal d’organites. Si ce processus n’était
pas correctement régulé, il est clair qu’à terme on
obtiendrait, par simple dilution, des cellules ne
possédant plus ces organites dont la présence est
indispensable au fonctionnement cellulaire.
Non seulement se pose le problème du transport et de l’aiguillage des protéines d’origine hyaloplasmique vers chaque membrane ou espace
intermembranaire spécifique des mitochondries et
des plastes, mais aussi celui de leur assemblage :
les choses sont en effet compliquées par le fait que
ces protéines participent à des complexes mixtes,
parfois membranaires et de grande taille, combinant à la fois des polypeptides importés et d’autres
d’origine endogène (voir chapitre 10).
5.3.1. M ISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE
DE L ’ IMPORTATION
Ce phénomène est démontré par des expériences conduites sur des systèmes reconstitués in
vitro comprenant : des mitochondries ou des chloroplastes purifiés, des protéines typiques de mitochondries ou de plastes intensément radiomarquées,
des extraits hyaloplasmiques et une source d’énergie (ATP). Après mise en contact des partenaires,
la cosédimentation de la radioactivité avec les