12 03 07
Trafic cellulaire des protéines
3.1 MECANISMES IMPLIQUÉS |
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Abréviations: TIP: trafic intracellulaire des protéines
TRF1-1.1 DÉFINIR les termes suivants et connaitre leurs éventuels synonymes:
- compartiment cellulaire, membrane apicale et basolatérale, sécrétion constitutive et inductible, granule ou vésicule de sécrétion, phagocytose, endocytose à récepteur, récepteur, ligand, endosome, vésicule de découplage, lysosome primaire et secondaire, découplage, recyclage, LDL, transferrine, recapture, transcytose, TGN, enzyme ou protéine résidente;
TRF1-1.2 DÉCRIRE:
- les deux modes de sécrétion (constitutive ou inductible) et le circuit des protéines, compartiments cellulaires impliqués;
- la biogénèse des membranes cellulaires;
- l'internalisation de matériel extracellluaire: phagocytose sans/avec récepteurs (mécanisme en "fermeture-éclair"), et endocytose à récepteurs, pinocytose
- la digestion intracellulaire: lysosomes primaires et secondaires, hydrolyse des macromolécules, acidification, découplage, circuits impliqués;
- l'absorption du cholestérol et du fer;
- le trafic intracellulaire des protéines (TIP) dans les cellules polarisées, transcytose, recapture, autophagie, recyclage des membranes;
- l'intégration des différentes composantes du TIP des protéines;
- position relative des feuillets membranaires lors d'une fusion ou d'une fission
TRF1-1.3 DESSINER schématiquement ou IDENTIFIER dans une illustration ou un schéma:
- la sécrétion, l'ingestion et la digestion intracellulaire;
- les circuits impliqués dans l'intégration du TIP des protéines [];
- un compartiment ou une activité impliquée dans le TIP [Etrf1-12B, C]
- compartiments cellulaires impliqués dans le trafic des protéines
- position relative des feuillets membranaires lors d'une fusion ou d'une fission
TRF1-1.7 DISTINGUER:
- les mécanismes des t types d'internalisation de macromoécules et de particules (phagocytose vs pinocytose, pinocytose sans et avec récepteurss (pinocytose avec récepteur = endocytose à récepterus)et: taille des vésicule, mouvement de membrane, role récepteur, cytosuqelette, enveloppes
- les deux phénomènes impliqués dans internalisation: fixation du ligand, processus d'internalisation lui-même;
- lysosomes primaires et secondaires et vésicule de découplage (contenu, rôle);
TRF1-2.1 EXPLIQUER:
- les diverses activités impliquées dans le TIP: roles, compartiments impliqués, mécanismes, variantes, pH, relation structure-fonction, etc;
- les conséquences de la polarisation des cellules sur les diverses activités cellulaires de TIP;
- le rôle des divers compartiments cellulaires dans les diverses activités cellulaires de TIP;
- les mécanismes régissant les interactions récepteurs-ligands et leurs rôles dans le TIP;
TRF1-2.4 RECONNAITRE dans une illustration ou /REPRESENTER par un diagramme/graphique:
- un compartiment ou une activité du TIP normale ou pathologique [Etrf1-27A,B Etrf1-42];
- le type d'activité cellulaire impliquée dans un processus biologique [Etrf1-12, Etrf1-14];
- phagocytose ou endocytose; sécrétion inductible ou constitutive;
TRF1-2.6 PRÉDIRE les résultats ou les conséquences d'une expérimentation simple ou d'une condition physicochimique ou pathologique:
Etrf1-12 Identifier l'activité cellulaire reliée à la biosynthèse du collagène (illlustrée dans Lodish p. 1132/fig.24.9).
Etrf1-14 La levure sécrète l'enzyme invertase seulement lorsque la levure est mise en présence de saccharose (= sucrose ou sucre de table). Cette enzyme s'accumule alors dans le milieu extracellulaire. Quand on fait croitre la levure en absence de saccharose, elle ne sécrète pas d'invertase. Selon cette description identifier le type d'activité cellulaire impliquée. Voir solution
Etrf1-18 Mutants sec. La levure a beaucoup été utilisée pour étudier les mécanismes de sécrétion. Les mutants de sécrétion thermosensibles (mutant sec) ont permis d'élucider le cheminement des protéines sécrétées, particulièrement l'invertase (voir description à la question précédente) On isole des mutants qui sont défectueux dans les fonctions suivantes: a) transfert des protéines aux vésicules de sécrétion; b) transport au réticulum endoplasmique; c) fusion des vésicules de sécrétion sur la membrane plasmique. Dire dans quel compartiment cellulaire l'invertase s'accumulerait anormalement dans chaque type de mutant. Voir solution
Etrf1-25 Déficience de la pompe à protons. Supposons que la pompe à protons (ATPase H+-dependante) d'une cellule est déficiente et ne fonctionne plus du tout. Quelle conséquence cela aurait-il sur la capture du fer ou des LDL par la cellule? Voir solution
Etrf1-27 Amiantose et silicose. Les mineurs de mines de silice et de certains types d'amiante peuvent manifester des symptômes de maladies comme la silicose et l'amiantose. Ces maladies ont comme conséquences la capture de particules d'amiante ou de silicose par des cellules de type macrophages au niveau des poumons. Ces particules se retrouvent dans les lysosomes secondaires où ils s'accumulent. Les cellules finissent par en mourir. A) Par quelle activité de trafic intracellulaire ces particules peuvent-elles arriver aux lysosomes secondaires? B) Quel mécanisme spécifique induirait la capture de telles particules? C) Comment la mort des cellules peut-elle se produire et se propager dans de tels cas sachant que les particules de silice ou d'amiante sont très abrasives? D) Des cellules de type fibroblastes en culture se mettront à sécréter du collagène si elles sont exposées à des extraits de macrophages d'individus souffrant d'amiantose ou de silicose. Donnez une hypothèse expliquant cette observation en supposant qu'ils s'agissent d'un mécanisme de protection. Voir solution
Etrf1-34 Les fibroblastes de la maladie de Hurler. On a isolé les fibroblastes (cellules du tissu conjonctif) d'un patient atteint de la maladie de Hurler. Cette maladie se caractérise par l'absence de l'enzyme iduronidase, une enzyme lysosomale servant à dégrader les mucopolysaccharides sulfatés (MPSS). Sans iduronidase lysosomale, les MPSS s'accumulent alors dans les lysosomes sans être dégradés et finissent par étouffer et intoxiquer la cellule. Cependant, lorsqu'on fait pousser ces fibroblastes "malades" dans un milieu de culture contenant de l'iduronidase, ils peuvent recommencer à détruire normalement les MPSS. Suggérez une hypothèse pour expliquer cette observation sachant que la membrane animale est imperméable aux protéines comme l'iduronidase.
Voir solution
Etrf1-42 Identification d'une activité cellulaire. Voici un diagramme illustrant en une activité cellulaire de trafic de protéine. Tous les compartiments ne sont pas nécessaireement
A)
Identifier cette activité.
B) Identifier les compartiments ou évènements marquées par des lettres.
C) Y-a-t-il un ou plusieurs compartiments, directement ou indirectement impliqué dans cette fonction, qui n'a pas été représenté dans ce diagramme? Si oui lequel?
Voir solution
Solutions des
exercices
Strf1-14: sécrétion inductible
Strf1-18 Mutants sec. a) Dans le golgi; b) cytoplasme; c) dans les vésicules de sécrétion. Une description plus détaillée est donnée dans Lodish p.660 et fig. 16.10.
Strf1-25 Effet d'une déficience de la pompe à protons. Si la pompe à protons est défectueuse, l'acidification des lysosomes et des vésicules de découplage ne se ferait pas. Le découplage de la transférine (de ses atomes de Fe) et du récepteur à LDL (de son LDL) ne se ferait évidemment pas car ils nécessitent un pH acide. Dans ce cas, le triage et le recyclage serait perturbés. Soit que les récepteurs seraient amenés aux lysosomes les récepteurs seraient hydrolysés, ils se raréfieraient au niveau de la membrane et la capture du fer et des LDL seraient ralentie. D'un autre coté, si tout est recyclé (récepteur et cargo), ce dernier serait donc constamment ramené à l'extérieur de la cellule. Dans les deux possibilités le fer et le cholestérol (des LDL) finiraient par manquer dans la cellule.
Strf1-27 Amiantose et silicose. A et B) La capture de ces particules se ferait par endocytose, ou plus probablement puisqu'il s'agit de macrophages, des cellules du système immunitaire impliquées dans l'élimination des bactéries, de phagocytose. Les particules pourraient être capturées lors de phagocytose ou d'endocytose sans récepteurs ou être capturées en même temps que se produirait une endocytose ou une phagocytose à récepteurs. Des endosomes ainsi formées se rendent aux lysosomes secondaires ou aux peroxysomes. C) Ces particules sont particulièrement abrasives. Elles amèneraient un bris des membranes des lysosomes laissant sortir les enzymes hydrolytiques acides qui vont ravager les cellules. Ce processus est probablement ralenti par le pH plutot neutre du cytoplasme, mais pas suffisamment. Les cellules endommagées laissant sortir leur contenu, y compris les particules d'amiante ou de silice qui peuvent pénétrer dans d'autres cellules et répéter le cycle indéfiniment. D) Cette sécrétion de collagène pourrait très vraisemblablement être une tentative d'emprisonner les particules de silice ou d'amiante pour les empêcher de pénétrer dans les cellules. Cette sécrétion de collagène pourrait être causée par une sécrétion d'un facteur par les macrophages qui induirait la production de collagène. Inversement cette accumulation de collagène pourrait empêcher le matériel s'échappant des cellules brisées de se répandre aux cellules encore intactes. Dans les deux cas, ce mécanisme permettrait de limiter la diffusion de ces particules nocives à l'extérieur des poumons.
Strf1-34 Les fibroblastes de la maladie de Hurler. L'explication la plus probable est la recapture des enzymes lysosomales. De cette façon, l'iduronidase du milieu de culture est recapturée et livrée aux lysosomes. Ceux-ci auraient alors une source d'iduronidase même s'ils n'en produisent pas de façon interne.
Strf1-42 Identification d'une activité cellulaire. A) Le Golgi (A,B,C) et une vésicule de découplage (J) sont impliqués. Il ne peut s'agir que de la fonction lysosomale reliée à l'ingestion et à la digestion cellulaire.
B) A = Golgi cis, B = Golgi intermédiaire, C = Golgi trans, H = lysosome primaire, G = lysosome secondaire, J = CURL, L = I = endosome, K = vésicule (recyclage des récepteurs) N = exocytose de K, M = endocytose (d'un puits recouvert), F = E = D = vésicule de transport entres les compartiments.
C) Le RE rugueux ni le TGR (ou TGN) ne sont pas indiqués dans le diagramme.
Problèmes
supplémentaires
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