286 B IOLOGIE CELLULAIRE
chez les Eucaryotes. L’accrochage covalent de plusieurs molécules d’ubiquitine à une protéine (sur
une lysine), conduit à former une chaîne latérale
constituant une étiquette qui enverra la protéine
ainsi marquée vers une voie de dégradation très
rapide, via des particules nommées protéasomes.
Le phénomène d’ubiquitination nécessite une série
d’enzymes agissant en cascade et consomme une
molécule d’ATP à chaque étape d’accrochage. Il
existe plusieurs voies d’ubiquitination, qui utilisent des signaux différents reconnus dans les protéines à dégrader.
Les protéasomes sont de gros complexes protéiques de 50 nanomètres de long, en forme de
cylindre, présents en grande quantité dans le cytosol et le noyau. Ces particules, constituées d’un
grand nombre de sous-unités identiques, fonctionnent comme des tunnels tapissés de sites hydrolytiques à l’intérieur desquels les protéines à détruire
sont engagées (dans un état déroulé), après avoir
été reconnues et sélectionnées grâce à leur étiquette d‘ubiquitine. Les protéines dégradées par
les protéasomes sont réduites à l’état de petits peptides par un mécanisme nécessitant aussi de l’ATP
(l’ubiquitine est recyclée).
6. PANORAMA GÉNÉRAL
DU TRAFIC MEMBRANAIRE ET
PROTÉIQUE INTRACELLULAIRE
6.1. Notion de flux membranaire.
L’endocytose compensatrice
Le fonctionnement du réticulum endoplasmique
conduit, grâce à l’exocytose, à un apport constant
de matériel membranaire à la surface des cellules.
En dehors de celles qui prolifèrent, dont la taille et
la surface s’accroissent de façon nette au cours du
cycle, la surface de la membrane plasmique reste
inchangée chez toutes les autres cellules. On a donc
affaire à un état stationnaire, un équilibre dynamique impliquant un renouvellement rapide et
constant de celle-ci. Chez les fibroblastes en culture, par exemple, on mesure que la moitié de la
membrane cellulaire est renouvelée en trente
minutes ! Afin que la surface de la cellule reste
constante, toute exocytose doit être compensée par
une endocytose simultanée (et inversement,
d’ailleurs) : on parle d’endocytose compensatrice.
Comme nous le verrons dans le chapitre 11, ces
phénomènes peuvent être liés à la motilité des cellules, dans la mesure où les vésicules permettent
aussi de transporter du matériel membranaire
d’un endroit à un autre et donc de faciliter (sinon
provoquer) le déplacement sur un substrat solide.
Dans le cas des cellules sécrétrices spécialisées,
qui connaissent une exocytose massive et très localisée, l’expansion considérable de la membrane
plasmique dans le domaine apical entraîne la
nécessité de récupérer quasi instantanément une
surface membranaire équivalente. Un phénomène
d’endocytose compensatrice de grande ampleur y
est donc observé, qui renvoie des morceaux de
membrane, sous forme de multiples petites vésicules recouvertes de clathrine, vers le compartiment endosomal (voir chapitre 7). Ce dernier, à
son tour, par bourgeonnement et fusion de vésicules avec les saccules golgiens, permet ainsi un
recyclage des constituants membranaires précieux
impliqués dans la sécrétion ; les mécanismes moléculaires sous-jacents à ce phénomène restent encore
mal connus. De toute manière, le recyclage n’est
sans doute jamais complet, certains composants
détériorés et non fonctionnels faisant l’objet d’une
destruction définitive au sein de la cellule ; le rôle
du RR consiste alors à renouveler en permanence
une fraction donnée de protéines et de lipides
membranaires.
En conclusion, il faut imaginer, bien loin des
images statiques fournies par l’approche cytologique, que le cytoplasme des cellules eucaryotiques est le lieu d’un vaste flux de membranes, à
la fois centrifuge et centripète, traversant et alimentant la plupart des organites cellulaires. En
permettant la nutrition des cellules, leurs déplacements, leur possibilité de réaction ou l’expression
de leur spécialisation fonctionnelle, par le biais de
transporteurs, de récepteurs membranaires et d’une
multitude de protéines de surface sans cesse renouvelées, ce flux est réellement à la base du phénomène vital.
6.2. Schéma général du routage
intracellulaire
Ce schéma récapitule l’ensemble des données
exposées au cours de ce chapitre, aussi bien celles
concernant les protéines hyaloplasmiques à
aiguillage post-traductionnel (voie générale de
gauche) que celles qui suivent le mode cotraductionnel et sont engagées dans la synthèse au niveau
du RR (voie générale de droite) (voir figure 9.26).
chez les Eucaryotes. L’accrochage covalent de plusieurs molécules d’ubiquitine à une protéine (sur
une lysine), conduit à former une chaîne latérale
constituant une étiquette qui enverra la protéine
ainsi marquée vers une voie de dégradation très
rapide, via des particules nommées protéasomes.
Le phénomène d’ubiquitination nécessite une série
d’enzymes agissant en cascade et consomme une
molécule d’ATP à chaque étape d’accrochage. Il
existe plusieurs voies d’ubiquitination, qui utilisent des signaux différents reconnus dans les protéines à dégrader.
Les protéasomes sont de gros complexes protéiques de 50 nanomètres de long, en forme de
cylindre, présents en grande quantité dans le cytosol et le noyau. Ces particules, constituées d’un
grand nombre de sous-unités identiques, fonctionnent comme des tunnels tapissés de sites hydrolytiques à l’intérieur desquels les protéines à détruire
sont engagées (dans un état déroulé), après avoir
été reconnues et sélectionnées grâce à leur étiquette d‘ubiquitine. Les protéines dégradées par
les protéasomes sont réduites à l’état de petits peptides par un mécanisme nécessitant aussi de l’ATP
(l’ubiquitine est recyclée).
6. PANORAMA GÉNÉRAL
DU TRAFIC MEMBRANAIRE ET
PROTÉIQUE INTRACELLULAIRE
6.1. Notion de flux membranaire.
L’endocytose compensatrice
Le fonctionnement du réticulum endoplasmique
conduit, grâce à l’exocytose, à un apport constant
de matériel membranaire à la surface des cellules.
En dehors de celles qui prolifèrent, dont la taille et
la surface s’accroissent de façon nette au cours du
cycle, la surface de la membrane plasmique reste
inchangée chez toutes les autres cellules. On a donc
affaire à un état stationnaire, un équilibre dynamique impliquant un renouvellement rapide et
constant de celle-ci. Chez les fibroblastes en culture, par exemple, on mesure que la moitié de la
membrane cellulaire est renouvelée en trente
minutes ! Afin que la surface de la cellule reste
constante, toute exocytose doit être compensée par
une endocytose simultanée (et inversement,
d’ailleurs) : on parle d’endocytose compensatrice.
Comme nous le verrons dans le chapitre 11, ces
phénomènes peuvent être liés à la motilité des cellules, dans la mesure où les vésicules permettent
aussi de transporter du matériel membranaire
d’un endroit à un autre et donc de faciliter (sinon
provoquer) le déplacement sur un substrat solide.
Dans le cas des cellules sécrétrices spécialisées,
qui connaissent une exocytose massive et très localisée, l’expansion considérable de la membrane
plasmique dans le domaine apical entraîne la
nécessité de récupérer quasi instantanément une
surface membranaire équivalente. Un phénomène
d’endocytose compensatrice de grande ampleur y
est donc observé, qui renvoie des morceaux de
membrane, sous forme de multiples petites vésicules recouvertes de clathrine, vers le compartiment endosomal (voir chapitre 7). Ce dernier, à
son tour, par bourgeonnement et fusion de vésicules avec les saccules golgiens, permet ainsi un
recyclage des constituants membranaires précieux
impliqués dans la sécrétion ; les mécanismes moléculaires sous-jacents à ce phénomène restent encore
mal connus. De toute manière, le recyclage n’est
sans doute jamais complet, certains composants
détériorés et non fonctionnels faisant l’objet d’une
destruction définitive au sein de la cellule ; le rôle
du RR consiste alors à renouveler en permanence
une fraction donnée de protéines et de lipides
membranaires.
En conclusion, il faut imaginer, bien loin des
images statiques fournies par l’approche cytologique, que le cytoplasme des cellules eucaryotiques est le lieu d’un vaste flux de membranes, à
la fois centrifuge et centripète, traversant et alimentant la plupart des organites cellulaires. En
permettant la nutrition des cellules, leurs déplacements, leur possibilité de réaction ou l’expression
de leur spécialisation fonctionnelle, par le biais de
transporteurs, de récepteurs membranaires et d’une
multitude de protéines de surface sans cesse renouvelées, ce flux est réellement à la base du phénomène vital.
6.2. Schéma général du routage
intracellulaire
Ce schéma récapitule l’ensemble des données
exposées au cours de ce chapitre, aussi bien celles
concernant les protéines hyaloplasmiques à
aiguillage post-traductionnel (voie générale de
gauche) que celles qui suivent le mode cotraductionnel et sont engagées dans la synthèse au niveau
du RR (voie générale de droite) (voir figure 9.26).