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 ("Autosomal Recessive Hypercholesterolemia") est une protéine 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-dessous.

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

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

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 contiennent 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.

Source : NCBI - "Endocytosis"

Ce coeur est entouré par un manteau constitué d'environ 500 molécules de cholestérol, 800 molécules de phospholipides, 1 molécule d'apolipoprotéine B100 et des vitamines antioxydantes (vitamine  E et caroténoïdes).

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 et 6 motifs répétés de type récepteur du LDL - classe B.

Source : NCBI - "Endocytosis"

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

Modifications post-traductionnelles du récepteur : il est N- et O-glycosylé et il est ubiquitinylé par MYLIP.

4. 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)

5. Synthèse de ces données

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 le complexe protéique AP-2. Ces protéines 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") :

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

Le complexe protéique AP-2 reconnaît les motifs signaux de l'endocytose Y-X-X-[FILMV] et [ED]-X-X-X-L-[LI] dans la région cytosolique des protéines cargo transmembranaires. Ce complexe est constitué de 4 sous-unités (héterotétramère) :

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

6. Références bibliographiques

Le trafic vésiculaire - l'exocytose - les protéines SNARE

Synthèse de cette correction au format PDF (tous droits réservés biochimej).