4.4 Le système endomembrane et les protéines

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de faire ce qui suit :

• Dresser la liste des composants du système endomembranaire
• Reconnaître la relation entre le système endomembranaire et ses fonctions

Le système endomembranaire (endo = « à l’intérieur ») est un groupe de membranes et d’organites (Figure 4.18 [lien vers Biology 2e]) dans les cellules eucaryotes qui agissent ensemble pour modifier, empaqueter et transporter les lipides et des protéines. Il comprend l’enveloppe nucléaire, les lysosomes et les vésicules, dont nous avons déjà parlé, ainsi que le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi, que nous aborderons sous peu. Bien qu’elle ne soit pas techniquement à l’intérieur de la cellule, la membrane plasmique est incluse dans le système endomembranaire parce que, comme vous le verrez, elle interagit avec les autres organites endo-membraneux. Le système endomembranaire ne comprend ni les mitochondries ni les membranes chloroplastiques.

Le réticulum endoplasmique

Le réticulum endoplasmique (RE) (Figure 4.18 [lien vers Biology 2e]) est une série de sacs et de tubules membraneux interconnectés qui modifient collectivement les protéines et synthétisent les lipides. Toutefois, ces deux fonctions ont lieu dans des zones distinctes du réticulum endoplasmique : le RE rugueux et le RE lisse, respectivement.

Nous appelons la partie creuse des tubules du RE le lumen ou l’espace ci sternal. La membrane du RE, qui est une bicouche phospholipidique incorporée à des protéines, est continue avec l’enveloppe nucléaire.

RE rugueux

Les scientifiques ont nommé le réticulum endoplasmique rugueux (RER) comme tel parce que les ribosomes attachés à sa surface cytoplasmique lui donnent une apparence cloutée lorsqu’ils le regardent au microscope électronique (Figure 4.19).

Les ribosomes transfèrent leurs protéines nouvellement synthétisées dans le lumen du RER où ils subissent des modifications structurelles, comme le pliage ou l’acquisition de chaînes latérales. Ces protéines modifiées s’intègrent dans les membranes cellulaires — le RE, et les membranes du RE et des autres organites. Les protéines peuvent également sécréter de la cellule (comme les hormones protéiques, les enzymes). Le RER fabrique également des phospholipides pour les membranes cellulaires.

Si les phospholipides ou les protéines modifiées ne sont pas destinés à rester dans le RER, ils atteindront leur destination par des vésicules de transport qui bourgeonnent à partir de la membrane du RER (Figure 4.18 [lien vers Biology 2e]).

Étant donné que le RER est engagé dans la modification des protéines (comme les enzymes, par exemple) qui sécrètent de la cellule, vous auriez raison de supposer que le RER est abondant dans les cellules qui sécrètent des protéines. C’est le cas des cellules hépatiques, par exemple.

RE lisse

Le réticulum endoplasmique lisse (REL) est continu avec le RER, mais il contient peu ou pas de ribosomes sur sa surface cytoplasmique (Figure 4.18 [lien vers Biology 2e]). Les fonctions du REL comprennent la synthèse des glucides, des lipides et des hormones stéroïdes ; la désintoxication des médicaments et des poisons ; et le stockage des ions calcium.

Dans les cellules musculaires, un REL spécialisé, le réticulum sarcoplasmique, est responsable du stockage des ions calcium nécessaires pour déclencher les contractions coordonnées des cellules musculaires.

L’appareil de Golgi

Nous avons déjà mentionné que les vésicules peuvent bourgeonner du RE et transporter leur contenu ailleurs, mais où vont les vésicules ? Avant d’atteindre leur destination finale, les lipides ou protéines contenus dans les vésicules de transport doivent encore être triés, emballés et étiquetés afin qu’ils se retrouvent au bon endroit. Le tri, le marquage, l’emballage et la distribution des lipides et des protéines ont lieu dans l’appareil de Golgi (aussi appelé corps de Golgi), une série de sacs membraneux aplatis (Figure 4.20).

Le côté de l’appareil de Golgi qui se trouve le plus près du RE est appelé la face cis. Le côté opposé est la face trans. Les vésicules de transport qui se sont formées à partir du RE se déplacent vers la face cis, se fusionnent avec elle et vident leur contenu dans le lumen de l’appareil Golgi. Au fur et à mesure que les protéines et les lipides traversent l’appareil de Golgi, ils subissent d’autres modifications qui leur permettent d’être triés. La modification la plus fréquente est l’ajout de courtes chaînes de molécules de sucre. Ces protéines et lipides nouvellement modifiés se marquent ensuite avec des groupes phosphates ou d’autres petites molécules afin de se rendre à leurs destinations appropriées.

Enfin, les protéines modifiées et marquées sont conditionnées dans des vésicules sécrétoires qui bourgeonnent de la face trans de l’appareil de Golgi. Bien que certaines de ces vésicules déposent leur contenu dans d’autres parties de la cellule où elles seront utilisées, d’autres vésicules sécrétoires fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu à l’extérieur de la cellule.

Dans un autre exemple de fonction qui suit la forme, les cellules qui exercent une grande activité sécrétoire (comme les cellules des glandes salivaires qui sécrètent des enzymes digestives ou les cellules du système immunitaire qui sécrètent des anticorps) ont une abondance de Golgi.

Dans les cellules végétales, l’appareil de Golgi a le rôle supplémentaire de synthétiser des polysaccharides, dont certains sont incorporés dans la paroi cellulaire et d’autres sont utilisés par d’autres parties de la cellule.

Lysosomes

En plus de leur rôle de composant digestif et d’installation de recyclage organique des cellules animales, les lysosomes font partie du système endomembranaire. Les lysosomes utilisent également leurs enzymes hydrolytiques pour détruire les agents pathogènes (organismes pathogènes) qui pourraient pénétrer dans la cellule. Un bon exemple de cela se produit dans les macrophages, un groupe de globules blancs qui font partie du système immunitaire de votre corps. Dans un processus que les scientifiques appellent phagocytose ou endocytose, une section de la membrane plasmique du macrophage invagine (se replie) et engloutit un agent pathogène. La section invaginée, avec l’agent pathogène à l’intérieur, se sépare ensuite de la membrane plasmique et devient une vésicule. La vésicule se fusionne avec un lysosome. Les enzymes hydrolytiques du lysosome détruisent ensuite l’agent pathogène (Figure 4.21).