Corrections exercices de travaux dirigés de biologie cellulaire

Voir l'énoncé.

Exercice 1

Des hépatocytes sont isolés :

  • soit à partir de souris contrôle (Cont).
  • soit de souris déficientes en récepteur du LDL (LDLRKO).
  • soit de souris déficientes en ARH (ARHKO). L'ARH est une molécule qui possède un domaine de fixation à la clathrine et un domaine de fixation aux récepteurs membranaires.

Puis ces hépatocytes sont cultivés en présence de LDL radioactif. On obtient les résultats ci-contre.

LDL hepatocyte cholesterol biochimej

Molécules impliquées dans la situation contrôle : clathrine, ARH, LDL et récepteur du LDL (LDLR).

ARH : protéine "Autosomal Recessive Hypercholesterolemia".

LDL hepatocyte cholesterol clathrin biochimej

Assertions à justifier :

  • L’absence d’ARH augmente l’internalisation du LDL : FAUX
  • L’ARH diminue le taux de LDL dans le milieu de culture : VRAI
  • L’ARH est un autre type de récepteur du LDL : FAUX - à démontrer
  • L’ARH, en interagissant avec la clathrine, pourrait participer à l’endocytose des récepteurs du LDL : VRAI

Retour haut de page

 

1. Les hépatocytes

Ce sont les cellules du foie qui assurent de nombreuses fonctions métaboliques dont les principales sont :

  • la synthèse et la phosphorolyse du glycogène
  • la néoglucogénèse
  • la dégradation de l’hémoglobine et la sécrétion de bile
  • le traitement de nombreuses substances toxiques dont l’alcool

Ce sont leurs organites et leurs enzymes qui leurs permettent d'assurer ces fonctions.

Les hépatocytes comtiennent parfois plusieurs noyaux alors que la plupart des cellules eucaryotes n'en ont qu'un.

2. Les lipoprotéines de basse densité

Elles sont appelées LDL ("Low Density Lipoprotein") .

Elles forment un groupe de lipoprotéines de types et de tailles variables (18 à 25 nm de diamètre), qui transportent le cholestérol (libre ou estérifié) dans le sang et à travers le corps pour les apporter aux cellules.

L'estérification du cholestérol (dans le plasma) est catalysée par la LCAT ("Lecithin:Cholesterol AcylTransferase" - EC 2.3.1.43) :

lécithine (phosphatidylcholine) + cholestérol <===> lysolécithine + ester de cholestérol

Le cholestérol intra-cellulaire est synthétisé par l'ACAT ("Acyl-CoA:Cholesterol AcylTransferase" - EC 2.3.1.26) :

Acyl-CoA + cholestérol <===> CoA-SH + ester de cholestérol

Les LDL sont produites par le foie à partir des lipoprotéines de très basse densité (ou VLDL).

Chaque particule de LDL (lipides = 78 %, protéines = 22 %) contient environ 1500 molécules d'esters de cholestérol qui forme le coeur lipidique de la particule.

Ce coeur est entouré par un manteau constitué d'environ :

  • 500 molécules de cholestérol
  • 800 molécules de phospholipides
  • une molécule d'apolipoprotéine B100
  • des vitamines antioxydantes (vitamine  E et caroténoïdes)

Source : NCBI - "Endocytosis"

apolipoprotein cholesterol LDL HDL

Un défaut de captation des LDL par les cellules des tissus demandeurs augmente le taux de cholestérol dans les vaisseaux sanguins : elles s'y déposent ce qui entraîne l’athérosclérose.

Voir un complément sur les lipoprotéines.

3. Le récepteur du LDL

C'est une grosse protéine de 860 acides aminés chez l'homme (P01130).

Le récepteur du LDL est structuré en divers domaines :

  • 3 domaines de type "EGF-like"
  • 7 domaines de type récepteur du LDL - classe A
  • 6 motifs répétés de type récepteur du LDL - classe B

Le motif FXNPXY du récepteur du LDL (acides aminés 823 - 828) est impliqué dans l'internalisation du récepteur.

Modifications post-traductionnelles du récepteur :

recepteur cholesterol LDL

Source : NCBI - "Endocytosis"

5. La clathrine

La communication entre les différents organites est assurée par des vésicules qui permettent de transporter des molécules. Le squelette de ces vésicules est formé par des protéines d'enveloppe comme la clathrine.

La clathrine est une protéine utilisée comme enveloppe des vésicules d’endocytose.

La clathrine a une forme en « triskell ». Les branches du triskell s'assemblent pour former une structure polyédrale.

Les triskelions de clathrine sont composés de 3 chaînes lourdes et de 3 chaînes légères.

Source : Fotin et al. (2004)

Clathrin trikelion cholesterol LDL

6. Synthèse de ces données

Voir des animations interactives de ce processus.

Les manteaux de clathrine forment des vésicules (présentes dans toutes les cellules) qui participent à l'endocytose.

Exemple : endocytose de lipoprotéines chargées en cholestérol.

Les manteaux de clathrine contiennent :

  • la clathrine proprement dite qui sert d'armature à la vésicule
  • des protéines adaptatrices de la clathrine ("clathrin Adaptor Protein") comme AP2. Elles établissent des liaisons avec le récepteur membranaire (lui-même fixé au complexe LDL - "lipid cargo")
  • de protéines intermédiaires appelées CLASP ("CLathrin Associated Sorting Proteins") telles que l'ARH. Elles interviennent dans le recrutement de "lipid cargo" spécifiques

L'ARH ("Autosomal Recessive Hypercholesterolemia protein" ou "Low density lipoprotein receptor adaptor protein 1") :

  • possède un domaine N-terminal de fixation des phosphotyrosines qui se lie au motif FXNPXY du récepteur du LDL impliqué dans son internalisation.
  • possède un motif [DE]X(1,2)FX(2)[FL]X(3)R qui interagit avec AP2

apolipoprotein cholesterol LDL HDL biochimej

Les protéines AP2

Les protéines AP2 sont des complexes protéiques (héterotétramères) composés de 4 sous-unités :

  • 2 grandes sous-unités appelées adaptatines (AP2A1 et AP2B1)
  • 1 moyenne sous-unité appelée mu (AP2M1)
  • 1 petite sous-unité appelée sigma (AP2S1)

 

7. Liens Internet et références bibliographiques

McMahon & Boucrot (2011) "Molecular mechanism and physiological functions of clathrin-mediated endocytosis" Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 12, 517 - 533

Dvir et al. (2012) "Atomic structure of the autosomal recessive hypercholesterolemia phosphotyrosine-binding domain in complex with the LDL-receptor tail" PNAS 109, 6916 - 6921

"Clathrin" (Interpro)

Fotin et al. (2004) "Molecular model for a complete clathrin lattice from electron cryomicroscopy" Nature 432, 573 - 579

Ulysse - Bordeaux

"Atherosclerosis"

 

Article

Article

Interpro

Article

Ulysse

Aller au site

 

Valid XHTML 1.0 Transitional         Flux RSS Retour haut de page