5-Compartiment cytosolique

Flashcards pour le cours sur le compartiment cytosolique.

Quels sont les deux compartiments du cytoplasme d'une cellule eucaryote?

Le cytoplasme est composé du cytosol (la phase liquide) et des organites cellulaires qui sont des structures délimitées par des membranes (comme les mitochondries ou l'appareil de Golgi).

Qu'est-ce que le cytosol?

Le cytosol est le milieu aqueux complexe situé à l'intérieur des cellules ; c'est la substance qui reste après que tous les organites et structures membranaires ont été retirés par centrifugation.

Quelle est la composition du cytosol?

Il est composé à environ 85\% d'eau et contient une grande variété d'éléments : des ions, des gaz dissous, des ribosomes libres, des protéasomes, le cytosquelette, des ribonucléoprotéines, ainsi que des réserves telles que des inclusions lipidiques et du glycogène.

Quel est le rôle principal du cytosol?

Il sert de carrefour métabolique essentiel où se déroulent de nombreuses réactions biochimiques, notamment la glycolyse, la synthèse des protéines, et l'activation de diverses voies de signalisation.

Comment le cytosol est-il impliqué dans le métabolisme lipidique?

Le cytosol permet le stockage des lipides sous forme d'inclusions lipidiques. Il contient également les enzymes nécessaires à la synthèse et à la dégradation partielle des acides gras.

Qu'est-ce qu'une inclusion lipidique?

C'est un compartiment de stockage hydrofuge rempli de triglycérides ou d'esters de cholestérol, qui n'est pas entouré d'une membrane classique mais d'une monocouche de lipides (essentiellement des phospholipides).

Quel est le rôle principal des adipocytes?

Les adipocytes sont des cellules spécialisées dont la fonction majeure est de stocker l'énergie sous forme de graisses dans une volumineuse inclusion lipidique unique.

Quel type de tissu adipeux est majoritaire chez l'homme?

Il s'agit du tissu adipeux blanc, qui sert de réserve énergétique et d'isolant thermique.

Qu'est-ce que la stéatose hépatique?

C'est une pathologie caractérisée par l'accumulation excessive d'inclusions lipidiques (triglycérides) à l'intérieur des hépatocytes, ce qui peut altérer le fonctionnement du foie.

Quels facteurs peuvent causer la stéatose hépatique?

Elle est souvent causée par un surplus d'apports alimentaires (sucres et graisses), une consommation excessive d'alcool, le surpoids ou la sédentarité.

Qu'est-ce qu'un protéasome?

Le protéasome est un complexe enzymatique cylindrique chargé de dégrader les protéines mal conformées ou marquées, fonctionnant à un pH neutre de 7.4.

Combien de protéines néosynthétisées concernent le protéasome?

Environ 30\% des protéines nouvellement synthétisées comportent des erreurs et sont immédiatement dégradées par le protéasome pour éviter l'accumulation de déchets toxiques.

Quel est le rôle du signal d'adressage pour une protéine?

Le signal d'adressage est une courte séquence d'acides aminés qui agit comme un 'code postal' pour diriger la protéine vers sa destination finale (noyau, mitochondrie, RE, etc.).

Qu'est-ce que la phosphorylation?

C'est une modification post-traductionnelle consistant à ajouter un groupe phosphate sur une protéine via des enzymes appelées kinases, modifiant ainsi l'activité ou la forme de la protéine.

Comment se produit la déphosphorylation?

C'est le processus inverse de la phosphorylation, réalisé par des enzymes appelées phosphatases qui retirent le groupement phosphate pour désactiver ou réinitialiser la protéine.

Quel est le rôle des protéines chaperons?

Elles assistent les autres protéines pour qu'elles acquièrent leur conformation spatiale (repliement) correcte et peuvent tenter de réparer les protéines dénaturées.

Quel est le rôle de l'ubiquitine?

C'est une petite protéine qui, lorsqu'elle est fixée en chaîne (poly-ubiquitinylation), sert de marqueur signalant que la protéine doit être détruite par le protéasome.

Qu'est-ce qu'un facteur cytosolique?

Ce sont des protéines présentes dans le cytosol capables de reconnaître des signaux spécifiques sur d'autres protéines pour faciliter leur transport vers un organite précis.

Que fait l'inflammasome?

L'inflammasome est un complexe protéique cytosolique qui détecte les signaux de danger et active la production de cytokines pro-inflammatoires pour déclencher une réponse immunitaire.

Quel est le rôle du calcium dans la cellule?

Le calcium (Ca^{2+}) agit comme un second messager universel ; sa concentration dans le cytosol est régulée pour activer des enzymes, la contraction musculaire ou la fusion membranaire.

Quelle molécule est essentielle pour l'activation du NF-kB?

Le calcium cytosolique joue un rôle clé dans la cascade de signalisation qui aboutit à la libération et à l'entrée du facteur de transcription NF-kB dans le noyau.

Quel est l'objectif des médicaments immunosuppresseurs?

Ils visent à inhiber certaines voies de signalisation cytosolique (comme celle de la calcineurine) pour réduire l'activité des lymphocytes T et éviter le rejet d'une greffe d'organe.

Quelles sont les principales modifications post-traductionnelles des protéines?

Elles incluent la phosphorylation, la méthylation, l'acétylation, la sulfatation et la O-glycosylation (ajout de sucres sur les résidus sérine ou thréonine).

Quelle est la fonction des protéines G?

Elles agissent comme des interrupteurs moléculaires qui transmettent les signaux depuis les récepteurs membranaires vers l'intérieur de la cellule en utilisant le GTP comme source d'énergie.

Quelles étapes impliquent la transduction des signaux chimiques hydrosolubles?

Le processus comprend : 1. Fixation du ligand sur un RCPG, 2. Activation de la protéine G par échange de GDP contre du GTP, 3. Activation d'un effecteur générant des seconds messagers.

Quel rôle joue le protéasome dans l'immunité adaptative?

Il dégrade les protéines virales ou anormales en petits peptides antigéniques qui seront ensuite chargés sur les molécules du CMH de classe I pour être présentés à la surface cellulaire.

Quelles sont les voies par lesquelles le cytosol coopère avec les organites?

Le cytosol transmet des signaux (comme ceux déclenchés par l'interféron) vers le noyau pour activer la transcription de gènes impliqués dans la défense antivirale.

Quels sont les acteurs principaux du cytosol?

Ce sont les chaperons moléculaires, l'ubiquitine, les protéines G et les ions calcium, qui régulent ensemble l'homéostasie protéique et la signalisation.

Qu'est-ce qu'une protéine G hétérotrimérique?

C'est une protéine composée de trois sous-unités distinctes : \alpha, \beta, et \gamma. La sous-unité \alpha porte l'activité GTPase.

Comment une protéine G devient-elle active?

Elle s'active lorsqu'elle libère une molécule de GDP (guanosine diphosphate) pour fixer une molécule de GTP (guanosine triphosphate).

Quel rôle joue l'IP3 dans la cellule?

L'inositol trisphosphate (IP3) est un second messager qui se fixe sur des récepteurs du réticulum endoplasmique pour provoquer la libération massive de calcium dans le cytosol.

Quelle est la principale fonction des récepteurs RCPG?

Les Récepteurs Couplés aux Protéines G servent à détecter des hormones ou des neurotransmetteurs à l'extérieur de la cellule et à déclencher une réponse interne via les protéines G.

Qu'est-ce que la calmoduline?

C'est une protéine senseur qui, une fois liée au calcium, change de forme pour activer diverses enzymes telles que les kinases ou les phosphatases.

Quels sont les effets des toxines de choléra et de coqueluche sur les protéines G?

Elles modifient chimiquement (ADP-ribosylation) les sous-unités \alpha des protéines G, les bloquant soit en position 'active' soit 'inactive', ce qui perturbe gravement la signalisation cellulaire.

Quel est l'impact du calcium sur les protéines cytosoliques et membranaires?

Une hausse du calcium favorise l'interaction entre protéines et lipides, ce qui est crucial pour le trafic vésiculaire et la fusion des membranes lors de l'exocytose.

De quoi dépend la durée de vie des protéines cytosoliques?

Elle est déterminée par la règle de l'acide aminé N-terminal et la présence de séquences spécifiques (comme les séquences PEST) qui facilitent leur reconnaissance par le système de dégradation.

Quel rôle joue le SGK dans la régulation du métabolisme cellulaire?

La kinase SGK intervient dans la régulation du transport des ions et peut influencer la stabilité des protéines en régulant leur marquage par l'ubiquitine.

Pourquoi est-ce que le calcium est considéré comme un signal pour la cellule?

Parce que sa concentration cytosolique est normalement très basse ; toute augmentation rapide constitue un signal fort et précis qui déclenche des réponses biologiques immédiates.

Quel est l'impact des protéines chaperons sur les protéines mal conformées?

Elles tentent de les replier correctement ; si l'échec persiste, elles les orientent vers le système ubiquitine-protéasome pour destruction afin d'éviter la formation d'agrégats toxiques.

Quelle relation existe entre le cytosol et le nucléoplasme?

Ces deux milieux sont en continuité via les complexes de pores nucléaires, permettant le passage libre des petites molécules et le transport régulé des macromolécules (ARN, protéines).

Comment les inclusions lipidiques contribuent-elles à l'homéostasie cellulaire?

Elles servent de réservoir dynamique d'acides gras qui peuvent être utilisés pour la production d'énergie (\beta-oxydation) ou pour la synthèse de nouvelles membranes.

Quel est le rôle des récepteurs de tyrosine kinases?

Ce sont des récepteurs membranaires qui, après fixation d'un ligand, s'auto-phosphorylent sur leurs résidus tyrosine, recrutant ainsi des protéines de signalisation dans le cytosol.

Que se passe-t-il lors de l'ubiquitinylation des protéines?

Une enzyme lie de manière covalente des molécules d'ubiquitine à la protéine cible, créant une chaîne qui est reconnue spécifiquement par le capuchon du protéasome.

Quels éléments sont nécessaires pour l'importation de protéines dans les mitochondries?

Le processus nécessite une séquence signal, des protéines chaperons cytosoliques (hsp70) pour maintenir la protéine dépliée, et un gradient électrochimique à travers la membrane mitochondriale.

Dans quels types de cellules trouve-t-on le tissu adipeux brun?

On le trouve chez le nouveau-né humain et les animaux hibernants ; il est spécialisé dans la production de chaleur (thermogenèse) grâce à de nombreuses mitochondries.

Combien de sous-unités contiennent les protéines G monomériques?

Elles ne contiennent qu'une seule sous-unité (exemple : la famille Ras) qui fonctionne également en basculant entre un état lié au GDP (off) et un état lié au GTP (on).

Quel type de signal est utilisé pour l'adressage au noyau?

Il s'agit du NLS (Nuclear Localization Signal), une séquence riche en acides aminés basiques comme la lysine et l'arginine.

Quelles enzymes sont activées par le complexe calcium-calmoduline?

Ce complexe active des kinases spécifiques (CaM-kinases) et des phosphatases (comme la calcineurine), orchestrant ainsi la réponse cellulaire au signal calcique.

Comment les protéines G hétérotrimériques sont-elles désactivées?

Elles se désactivent par l'hydrolyse du GTP en GDP grâce à l'activité enzymatique intrinsèque de la sous-unité \alpha, ce qui provoque la réassociation du trimère \alpha\beta\gamma.

Quel effet a l'acylation sur les protéines cytosoliques?

L'ajout d'acides gras (comme le palmitate ou le myristate) permet l'ancrage de protéines initialement cytosoliques à la face interne de la membrane plasmique.

Comment le cytosol est-il impliqué dans la réponse immunitaire?

Il est le lieu où les virus sont détectés, où les protéines virales sont découpées par le protéasome pour le CMH, et où les facteurs de transcription immunitaires (comme NF-kB) sont activés.

Pourquoi est-il important de contrôler la durée de vie des protéines?

Cela permet d'éliminer rapidement les protéines régulatrices une fois leur mission finie, assurant ainsi une réponse cellulaire rapide, modulable et précise aux changements environnementaux.

Quel est le rôle des protéines G dans la prolifération cellulaire?

De nombreuses protéines G monomériques (comme Ras) activent des cascades de kinases qui signalent à la cellule d'entrer en division (phase S du cycle cellulaire).

Quel est l'objectif de l'activité GTPasique des protéines G?

Elle sert de mécanisme d'auto-extinction, limitant la durée du signal pour que la cellule ne reste pas activée indéfiniment après un seul stimulus.

Dans quel environnement le protéasome fonctionne-t-il?

Il opère dans le milieu neutre du cytosol, où le pH est maintenu autour de 7.4, contrairement aux lysosomes qui nécessitent un pH acide.

Quelles sont les conséquences d'une mutation dans une protéine chaperon?

Cela peut empêcher le repliement correct de protéines vitales, menant à des maladies de 'mauvais repliement' comme certaines formes de cataracte congénitale (mutation de l'alpha-crystalline).

Comment se déroule la dégradation des protéines par le protéasome?

La protéine poly-ubiquitinylée pénètre dans le cylindre du protéasome où elle est dépliée puis hydrolysée en courts peptides de 7 à 9 acides aminés.

Quel est le rôle des protéines associées aux récepteurs nucléaires?

En l'absence de ligand (hormone), des protéines comme hsp90 bloquent le récepteur dans le cytosol, l'empêchant de se fixer à l'ADN prématurément.

Quel type de protéines transmembranaires se fixe aux peptides antigéniques?

Ce sont les protéines du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de type I (CMH I), qui chargent les peptides issus du protéasome pour les présenter aux lymphocytes T.

Comment les inclusions lipidiques sont-elles visualisées au microscope?

Lors de la préparation standard des coupes (fixation à l'alcool), les lipides sont dissous, laissant des 'trous' blancs vides. On utilise des colorants spécifiques comme le Rouge Nil pour les voir sur tissus frais.

Que se passe-t-il lorsque la protéine CFTR est mutée?

Dans la mucoviscidose, la protéine CFTR subit un défaut de repliement léger qui est détecté par le contrôle qualité ; elle est alors renvoyée vers le cytosol pour être dégradée par le protéasome.

Quel est l'impact des cytokines dans la réponse immunitaire?

Elles agissent comme des messagers intercellulaires qui recrutent les globules blancs et coordonnent l'attaque contre un agent pathogène ou la réparation tissulaire.

Quelle est la différence fondamentale entre le cytoplasme et le cytosol ?

Le cytoplasme correspond à l'ensemble du contenu cellulaire limité par la membrane plasmique (excluant le noyau), tandis que le cytosol est la phase liquide/gélifiée dans laquelle baignent les organites.

Qu'est-ce que l'hyaloplasme ?

C'est un autre nom désignant le cytosol, décrivant sa nature de substance fondamentale de la cellule.

Quels gaz principaux trouve-t-on à l'état dissous dans le cytosol ?

On y trouve principalement de l'oxygène (O{2}), du dioxyde de carbone (CO{2}) et de l'azote (N_{2}).

Quelles sont les deux formes de protéines G impliquées dans la signalisation ?

Ce sont les protéines G hétérotrimériques (couplées aux récepteurs RCPG) et les protéines G monomériques (petites GTPases comme Ras ou Rab).

Quel est le rôle spécifique de la sous-unité \alpha des protéines G hétérotrimériques ?

Elle possède le site de liaison pour le GTP/GDP et porte l'activité GTPasique qui permet de désactiver le signal par hydrolyse.

Quelle enzyme est responsable de la production d'AMP cyclique (AMPc) ?

C'est l'adénylate cyclase, une protéine membranaire activée par certaines protéines G stimulatrices (G\alpha_{s}).

Que sont les séquences PEST des protéines cytosoliques ?

Ce sont des séquences riches en Proline, Glutamate, Sérine et Thréonine qui signalent au système de dégradation que la protéine doit avoir une demi-vie très courte.

Quelle est la structure du protéasome fonctionnel 26S ?

Il est composé d'une particule centrale 20S (cylindre catalytique) et de deux particules régulatrices 19S (capuchons) qui reconnaissent les chaînes d'ubiquitine.

Quel est le rôle d'un facteur GEF pour les protéines G ?

Le Guanine nucleotide Exchange Factor facilite l'échange du GDP par un GTP, agissant comme un activateur de la protéine G.

Quel est le rôle d'un facteur GAP pour les protéines G ?

La GTPase Activating Protein stimule l'activité hydrolytique intrinsèque de la protéine G, provoquant ainsi son inactivation.

Citez une famille de protéines G monomériques impliquée dans le trafic des vésicules.

La famille des protéines Rab, qui assure la spécificité de l'adressage et de l'amarrage des vésicules aux compartiments cibles.

Qu'est-ce que la myristoylation ?

C'est une modification post-traductionnelle irréversible consistant en l'ajout d'un acide gras (le myristate) à l'extrémité N-terminale, permettant l'ancrage à la membrane.

Quelle est la différence de pH entre le cytosol et les lysosomes ?

Le cytosol est à pH neutre (7.4), tandis que les lysosomes sont très acides (pH d'environ 5.0) pour permettre l'activité des hydrolases.

Sous quelle forme le glucose est-il stocké en réserve dans le cytosol ?

Sous forme de particules de glycogène, qui sont des polymères de glucose présents principalement dans le foie et les muscles.

Quel est le rôle du signal NES ?

Le Nuclear Export Signal est une séquence d'acides aminés qui permet à une protéine de sortir du noyau vers le cytosol via les pores nucléaires.

Qu'est-ce que la calcineurine ?

C'est une phosphatase activée par le calcium et la calmoduline qui joue un rôle crucial dans l'activation des lymphocytes T (cible de la ciclosporine).

Pourquoi les chaperons cytosoliques sont-ils nécessaires pour l'importation mitochondriale ?

Ils maintiennent les protéines néosynthétisées dans un état déplié, car le passage à travers les transporteurs membranaires (TOM/TIM) ne peut se faire que sous forme linéaire.

Que devient l'ubiquitine après la dégradation d'une protéine par le protéasome ?

L'ubiquitine n'est pas dégradée ; elle est détachée de la protéine cible avant son entrée dans le cylindre et est recyclée dans le cytosol.