Caractéristiques du réticulum endoplasmique, classification, structure et fonctions

Le réticule endoplasmique C'est une organite cellulaire membraneuse présente dans toutes les cellules eucaryotes. Ce système complexe occupe environ plus de la moitié des membranes d'une cellule animale commune. Les membranes continuent jusqu'à ce qu'elles rencontrent la membrane nucléaire, formant un élément continu.

Cette structure est distribuée dans tout le cytoplasme cellulaire sous la forme d'un labyrinthe. C'est une sorte de réseau de tubules reliés entre eux par des structures en forme de sac. La biosynthèse des protéines et des lipides se produit à l'intérieur du réticulum endoplasmique. Presque toutes les protéines qui doivent être transportées vers l'extérieur cellulaire passent d'abord par le réticulum.

La membrane du réticulum n'est pas seulement responsable de la séparation de l'intérieur de cet organite de l'espace cytoplasmique et de la médiation du transport des molécules entre ces compartiments cellulaires; Elle intervient également dans la synthèse des lipides, qui feront partie de la membrane plasmique de la cellule et des membranes des autres organites.

Le réticulum est divisé en lisse et rugueux, en fonction de la présence ou de l'absence de ribosomes dans ses membranes. Le réticulum endoplasmique rugueux possède des ribosomes attachés à la membrane (la présence de ribosomes lui donne un aspect "rugueux") et la forme des tubules est légèrement droite.

En revanche, le réticulum endoplasmique lisse manque de ribosomes et la forme de la structure est beaucoup plus irrégulière. La fonction du réticulum endoplasmique rugueux concerne principalement le traitement des protéines. En revanche, le lisse est responsable du métabolisme des lipides.

Index

• 1 Caractéristiques générales
• 2 Classification
  • 2.1 réticulum endoplasmique robuste
  • 2.2 Réticulum endoplasmique lisse
• 3 Structure
  • 3.1 Sacs et tubules
• 4 fonctions
  • 4.1 Trafic de protéines
  • 4.2 Sécrétion de protéines
  • 4.3 Protéines membranaires
  • 4.4 Pliage et traitement des protéines
  • 4.5 Formation de ponts disulfure
  • 4.6 Glycosylation
  • 4.7 Synthèse des lipides
  • 4.8 Stockage de calcium
• 5 références

Caractéristiques générales

Le réticulum endoplasmique est un réseau membraneux présent dans toutes les cellules eucaryotes. Elle est composée de saccules ou de citernes et de structures tubulaires qui forment un continuum avec la membrane du noyau et se répartissent dans toute la cellule.

La lumière du réticulum se caractérise par des concentrations élevées en ions calcium, en plus d'un environnement oxydant. Les deux propriétés vous permettent de remplir vos fonctions.

Le réticulum endoplasmique est considéré comme le plus grand organite présent dans les cellules. Le volume cellulaire de ce compartiment couvre environ 10% de l'intérieur cellulaire.

Classification

Réticulum endoplasmique rugueux

Le réticulum endoplasmique rugueux présente une forte densité de ribosomes à la surface. C'est la région où tous les processus liés à la synthèse et à la modification des protéines se produisent. Son apparence est principalement tubulaire.

Réticulum endoplasmique lisse

Le réticulum endoplasmique lisse n'a pas de ribosomes. Il est abondant dans les types de cellules qui ont un métabolisme actif dans la synthèse des lipides; par exemple, dans les cellules des testicules et des ovaires, qui sont des cellules productrices de stéroïdes.

De même, le réticulum endoplasmique lisse se trouve dans une proportion assez élevée dans les cellules du foie (hépatocytes). Dans ce domaine, la production de lipoprotéines se produit.

Comparé au réticulum endoplasmique rugueux, sa structure est plus compliquée. L'abondance du réticulum lisse contre rugueux dépend principalement du type de cellule et de sa fonction.

Structure

L'architecture physique du réticulum endoplasmique est un système membranaire continu constitué de sacs et de tubules interconnectés. Ces membranes s'étendent jusqu'au cœur, formant une seule lumière.

Le réticule est construit par plusieurs domaines. La distribution est associée à d'autres organites, à différentes protéines et aux composants du cytosquelette. Ces interactions sont dynamiques.

Structurellement, le réticulum endoplasmique est constitué de l'enveloppe nucléaire et du réticulum endoplasmique périphérique, constitués par les tubules et les sacs. Chaque structure est liée à une fonction spécifique.

L'enveloppe nucléaire, comme toutes les membranes biologiques, est constituée d'une bicouche lipidique. L'intérieur délimité par ceci est partagé avec le réseau périphérique.

Sacs et tubules

Les sacs qui composent le réticulum endoplasmique sont plats et sont généralement empilés. Ils contiennent des régions incurvées sur les bords des membranes. Le réseau tubulaire n'est pas une entité statique; Il peut grandir et se restructurer.

Le système de sacs et de tubules est présent dans toutes les cellules eucaryotes. Cependant, sa forme et sa structure varient selon le type de cellule.

Le réticulum des cellules ayant des fonctions importantes dans la synthèse des protéines est composé principalement de sacs, tandis que les cellules les plus liées à la synthèse des lipides et à la signalisation calcique sont composées d'un plus grand nombre de tubules.

Des exemples de cellules avec un nombre élevé de sacs sécrètent cellules pancréatiques et les cellules B En revanche, les cellules musculaires et les cellules hépatiques ont un réseau de tubules de premier plan.

Fonctions

Le réticulum endoplasmique est impliqué dans une série de procédés, y compris la synthèse, la traite et le repliement des protéines, et des modifications telles que formation de liaisons disulfure, glycosylation et en ajoutant des glycolipides. De plus, il participe à la biosynthèse des lipides membranaires.

Des études récentes ont lié les réponses au stress cellulaire réticules et peut même conduire à des processus d'apoptose, bien que les mécanismes ne sont pas complètement élucidés. Tous ces processus sont décrits en détail ci-dessous:

Trafic de protéines

Le réticulum endoplasmique est étroitement lié au trafic de protéines; spécifiquement à des protéines qui doivent être envoyés à l'extérieur, à l'appareil de Golgi, lysosomes, la membrane plasmique et, en toute logique, ils appartiennent à la même réticulum endoplasmique.

Sécrétion de protéines

Le réticulum endoplasmique est le comportement cellulaire impliqué dans la synthèse des protéines qui doivent être réalisées à partir de la cellule. Cette fonction a été clarifiée par un groupe de chercheurs dans les années 60, en étudiant les cellules du pancréas dont la fonction est de sécréter des enzymes digestives.

Ce groupe, dirigé par George Palade, a réussi à étiqueter les protéines en utilisant des acides aminés radioactifs. De cette manière, il était possible de suivre et de localiser les protéines par une technique appelée autoradiographie.

Les protéines marquées radioactivement pouvaient être retracées jusqu'au réticulum endoplasmique. Ce résultat indique que le réticulum est impliqué dans la synthèse des protéines dont la destination finale est la sécrétion.

Par la suite, les protéines se déplacent vers l'appareil de Golgi, où elles sont "emballées" dans des vésicules dont le contenu sera sécrété.

Fusion

Le processus de sécrétion se produit parce que la membrane des vésicules peut fusionner avec la membrane plasmique de la cellule (les deux sont de nature lipidique). De cette manière, le contenu peut être diffusé à l'extérieur de la cellule.

En d'autres termes, la sécrétées (et les protéines ciblées vers les lysosomes et à la membrane plasmique) protéines doivent suivre une voie spécifique impliquant le réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, vésicules sécrétoires et enfin à l'extérieur de la cellule.

Protéines membranaires

Les protéines qui sont destinés à être incorporés dans tout biomembrane (membrane plasmique, membrane de l'appareil de Golgi, lysosomes ou réticule) sont d'abord insérées dans la membrane du réticule et ne sont pas libérés dans la lumière instantanément. Ils doivent suivre la même voie pour les protéines de sécrétion.

Ces protéines peuvent être localisées dans les membranes par un secteur hydrophobe. Cette région possède une série de 20 à 25 acides aminés hydrobies, qui peuvent interagir avec les chaînes carbonées des phospholipides. Cependant, la manière dont ces protéines sont insérées est variable.

De nombreuses protéines ne traversent la membrane qu'une seule fois, alors que d'autres le font de manière répétée. De même, il peut s'agir dans certains cas de l'extrémité terminale du carboxyle ou du terminal amino.

L'orientation de ladite protéine est établie pendant que le peptide se développe et est transférée dans le réticulum endoplasmique. Tous les domaines protéiques orientés vers la lumière du réticulum se trouveront à l'extérieur de la cellule à son emplacement final.

Pliage et traitement des protéines

Les molécules de protéines ont une conformation tridimensionnelle nécessaire pour remplir toutes leurs fonctions.

L'ADN (acide désoxyribonucléique), par un processus appelé transcription, transmet ses informations à une molécule d'ARN (acide ribonucléique). Ensuite, l'ARN passe aux protéines via le processus de traduction. Les peptides sont transférés dans le réticule lorsque le processus de traduction est en cours.

Ces chaînes d'acides aminés sont organisées sous forme tridimensionnelle dans le réticulum à l'aide de protéines appelées chaperons: une protéine de la famille Hsp70 (protéines de choc thermique ou protéines de choc thermique pour ses sigles en anglais; le nombre 70 se réfère à sa masse atomique, 70 KDa) appelée BiP.

La protéine BiP peut se lier à la chaîne polypeptidique et assurer la médiation de son repliement. De même, il participe à l'assemblage des différentes sous-unités qui constituent la structure quaternaire des protéines.

Les protéines qui n'ont pas été correctement pliées sont retenues par le réticulum et restent liées à BiP ou se dégradent.

Lorsque la cellule est soumise à des conditions de stress, le réticule y réagit et, par conséquent, il ne se produit pas de repliement correct des protéines. La cellule peut se tourner vers d'autres systèmes et produire des protéines qui maintiennent l'homéostasie du réticulum.

Formation de ponts disulfure

Un pont disulfure est une liaison covalente entre les groupes sulfhydryle qui font partie de la structure de l'acide aminé cystéine. Cette interaction est cruciale pour le fonctionnement de certaines protéines; de plus, il définit la structure des protéines qui les présentent.

Ces liens ne peuvent pas se former dans d'autres compartiments cellulaires (par exemple, dans le cytosol), car ils ne présentent pas un environnement oxydant favorable à leur formation.

Il existe une enzyme impliquée dans la formation (et la dégradation) de ces liaisons: la protéine disulfure isomérase.

Glycosylation

Le processus de glycosylation se produit dans le réticulum, dans des résidus d'asparagine spécifiques. Tout comme le repliement des protéines, la glycosylation se produit pendant le processus de traduction.

Les unités oligosaccharidiques consistent en quatorze résidus de sucre. Ils sont transférés à l'asparagine par une enzyme appelée oligosaccharyltransférase, située dans la membrane.

Alors que la protéine est dans le réticulum, trois résidus de glucose et un résidu de mannose sont éliminés. Ces protéines sont prises à l'appareil de Golgi pour poursuivre leur traitement.

D'autre part, certaines protéines ne sont pas ancrées à la membrane plasmique par une partie des peptides hydrophobes. En revanche, ils sont attachés à certains glycolipides qui fonctionnent comme un système d'ancrage et sont appelés glycosylphosphatidylinositol (abrégé en GPI).

Ce système est assemblé dans la membrane du réticulum et implique la liaison du GPI au carbone terminal de la protéine.

Synthèse de lipides

Le réticulum endoplasmique joue un rôle crucial dans la biosynthèse des lipides. spécifiquement, le réticulum endoplasmique lisse. Les lipides sont un composant indispensable des membranes plasmiques des cellules.

Les lipides sont des molécules hautement hydrophobes, elles ne peuvent donc pas être synthétisées dans des environnements aqueux. Par conséquent, sa synthèse se produit en association avec des composants membranaires existants. Le transport de ces lipides se produit dans les vésicules ou par les protéines transporteuses.

Les membranes des cellules eucaryotes sont constituées de trois types de lipides: les phospholipides, les glycolipides et le cholestérol.

Les phospholipides sont des dérivés du glycérol et sont les constituants structuraux les plus importants. Ceux-ci sont synthétisés dans la région de la membrane du réticulum qui pointe vers le visage cytosolique. Différentes enzymes participent au processus.

La membrane se développe en raison de l'intégration de nouveaux lipides. Grâce à l'existence de l'enzyme flipase, la croissance peut se produire dans les deux moitiés de la membrane. Cette enzyme est responsable du déplacement des lipides d'un côté à l'autre de la bicouche.

Les processus de synthèse du cholestérol et des céramides se produisent également dans le réticulum. Ce dernier se rend à l'appareil de Golgi pour produire des glycolipides ou de la sphingomyéline.

Stockage de calcium

La molécule de calcium participe en tant que marqueur de différents processus, soit la fusion, soit l'association de protéines avec d'autres protéines ou avec des acides nucléiques.

L'intérieur du réticulum endoplasmique présente des concentrations de calcium de 100 à 800 µM. Les canaux calciques et les récepteurs qui libèrent le calcium se trouvent dans le réticulum. La libération de calcium se produit lorsque la phospholipase C est stimulée par l'activation des récepteurs couplés à la protéine G (RCPG).

En outre, l'élimination du phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate se produit dans le diacylglycérol et l'inositol-triphosphate; ce dernier est responsable de la libération du calcium.

Les cellules musculaires ont un réticulum endoplasmique spécialisé dans la séquestration des ions calcium, appelé réticulum sarcoplasmique. Il est impliqué dans les processus de contraction musculaire et de relaxation.

Références

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