Mitochondries et peroxysomes Flashcards
Quelle est la taille d’une mitochondrie ?
0,5 à 1 micron de largeur et 1 à 10 microns de longueur
De quoi est constitué une mitochondrie ?
Quelle est la particularité de cet organite par rapport aux autres ?
Elle possède deux membranes
Combien y a-t-il environ de mitochondries par cellule ?
Environ 1000 mitochondries par cellule
Quelles sont les fonctions principales ?
- Production et stockage énergétique
- Maintien de l’homéostasie calcique
- Synthèse de l’hème, de phospholipides
- Synthèse de molécules de signalisation (dont des neurotransmetteurs)
- Initie le processus de mort cellulaire
- Immunité innée
- Autophagie
Quelle est l’origine (supposée) des mitochondries ?
Archéobactéries aérobies : Endosymbiose (il y a 1,5 milliard d’années) phagocytées par les cellules primitives eucaryotes
Qu’en conclure au niveau des membranes ?
La membrane interne serait d’origine bactérienne alors que la membrane externe d’origine cellulaire
Quelle est la masse mitochondriale par cellule ?
Elle est très hétérogène et dépend du type de cellules, d’une valeur maximale de 25% pour les fibroblastes à une valeur supérieure à 50% pour les neurones
Quel est le type de pathologie associé à un dysfonctionnement des mitochondries ?
C’est essentiellement des pathologies neurologiques
De quoi est composé la mitochondrie et quel est le pourcentage de protéines importées et de celles synthétisées à partir de l’ADNm ?
Environ 1000 protéines, avec 99% importées et un faible pourcentage de protéines synthétisées
Quel est le cycle de division des mitochondries ?
Quelles sont les caractéristique de la dynamique mitochondriale ?
- son transport
- la fusion
- la fission
- mitophagie
- la formation de vésicules
Que nécessite la mitophagie ?
Une fission au préalable
Par quel moyen cette dynamique est-elle assurée ou régulée ?
Par de nombreux protéines différentes et spécifiques
A quoi sont dues ces dynamiques mitochondriales ?
De mécanisme (métabolisme) tel qu’un déprivation e nutriment, un stress, excès de stress oxydatif…
Quel est le type de pathologies dues à des mutations des protéines associées à la dynamique mitochondriale ?
Ce sont des pathologies neurologiques encore une fois
Quelles enzymes se trouvent sur la membrane externe ?
- monoamine oxydase
- enzymes d’activation des acides gras (pour les dégrader)
- la porine qui laisse passer des molécules à poids moléculaire inférieur 10 000 et donc favoriser l’import des protéines
Quelles enzymes se trouvent dans l’espace intermembranaire ?
De l’adénylate kinase qui à partir d’AMP et d’ATP va former 2 ADP (transformation énergétique)
Quelles enzymes se trouvent sur la membrane interne ?
- de l’ATP synthétase (ATPase de type F1/F0) synthétise de l’ATP
- toutes les enzymes de la chaine respiratoire
- des transférases et translocases qui vont favoriser l’import protéique
- Acyl carnitine transférase
- ATP/ADP translocase
- Phosphate translocase
Quelles enzymes se trouvent dans la matrice mitochondriale ?
- Enzymes solubles du cycle de Krebs
- Enzymes de la bêta-oxydation
- Enzymes impliquées dans la bio-synthèse des protéines mitochondriales
Quelle est la forme de l’ADN mitochondrial ?
L’ADNm est en double brin circulaire
Combien y a-t-il de pair de bases dans l’ADNm ?
Il y a 16 569 paires de nucléotides, 16,6Kb
Que code cet ADN ?
Il code pour 2 rRNAs (ARN ribosomiaux), 22 tRNAs (ARN de transfert) et 13 protéines de la chaine OXPHOS sans région intronique
Comment est le code génétique par rapport à celui de l’ADN nucléaire ?
Il est différent de celui de l’ADN nucléaire
Comment est la division de l’ADNm avec celle de l’ADN nucléaire ?
Elle est asynchrone
De qui hérite-t-on l’ADNm ?
C’est un héritage uniquement maternel
Expliquez la notion d’hétéroplasmie ?
C’est le fait qu’un individu présente des anomalies génétiques sur son ADN mitochondrial et que l’expression d’un phénotype demande une certaine quantité de mitochondries la présentant soumis à un effet de seuil dans la proportion d’ADNm muté
Qu’est-ce que l’homoplasmie ?
C’est le fait que les ADNm sont identiques au sein d’un individu
Où se trouvent toutes les protéines codées par l’ADNm ?
Elles sont toutes localisées sur la face interne de la membrane interne et appartiennent au complexe OXPHOS
D’où viennent toutes les autres protéines ?
Toutes les autres protéines sont importées et transloquées sur la membrane externe (outer) ou interne (inner) ou dans l’espace inter-membranaire
Qu’est-ce que le système d’import protéique dans la mitochondrie ?
C’est un système qui va se servir de la séquence signal à l’extrémité N-ter (rapidement retiré une fois arrivé) reconnue par des récepteurs spécifiques et qui va ensuite l’importer grâce aux protéines de translocation membranaires TOM et TIM (Translocator of the Outer/Inner Membrane)
Quelle est la particularité des protéines importées ?
Ce sont des protéines précurseurs mitochondriales qui sont importées sous forme de polypeptides non repliés
Par quel moyen, ces protéines ne se replient-elles pas ?
Grâce à des protéines cytosoliques qui leur en empêchent :
- ce sont le plus souvent des protéines chaperonnes (de la famille des hsp70)
- parfois spécifiques de leur signal
- retirées avant l’engagement dans le translocateur
Quelles sont les fonctions des protéines de translocation membranaires : TIM et TOM ?
De canal translocateur et récepteurs pour les protéines mitochondriales
Comment se fait l’import des pré-protéines (avec séquences pré-séquences) ?
- Elles sont importées par TOM et TIM
- Celles avec signal hydrophobe peuvent être relarguées dans l’espace intermembranaire (très hydrophobe)
- Celles hydrophiles sont importées dans la matrice avec l’aide de PAM
Qu’arrive-t-il aux pré-séquences des pré-protéines ?
Elles sont séparées de la protéine grâce aux MPP
Qu’arrive-t-il aux protéines riches en cystéines de l’espace inter-membranaire ?
Elles sont importées par TOM et MIA qui insert des ponts disulfures
Qu’est-ce que OXA ?
C’est un translocateur dans la membrane interne, de protéines synthétisées dans la mitochondrie qui aide à l’insertion transmembranaire (interne) de protéines transportées initialement dans la matrice
De quoi est formé le complexe OXPHOS ?
Qu’est-ce que la phosphorylation oxydative (OXPHOS) ?
C’est la source principale d’énergie chez les eucaryotes, ce processus est réalisé grâce à un flux d’électrons entre 4 enzymes (dont 3 sont des pompes à protons
Quelle est la spécificité du cinquième complexe ?
Il utilise l’énergie accumulée par le gradient de proton donc par l’ATP Synthase et qui fait passer un proton dans la matrice
Quelle est la particularité du complexe II (SDH) ?
C’est le seul complexe qui ne transloque pas des protons à travers la membrane
Quelle est l’origine de ces différents complexes ?
Le complexe I possède 7 protéines d’origine mitochondriale, complexe II n’en possède aucun, le complexe III en possède 1 autre, le complexe IV en possède trois autres et le complexe V en possède deux autres
D’où vient le NADH ?
C’est grâce à la glycolyse aérobie et puis grâce au cycle de KREBS
Qu’est-ce que la glycolyse anaérobie et la glycolyse aérobie ?
La glycolyse anaérobie forme de l’acide lactique et 2 ATP (en passant par le pyruvate) à cause de l’absence d’oxygène et la glycolyse aérobie qui se fait dans la mitochondrie et qui forme à partir de pyruvate de l’acétylCoA et avec le cycle de Krebs et la chaine respiratoire alors activée : formation de 36 ATP
Qu’est-ce que le cycle de Krebs ?
C’est un cycle flottant dans la matrice débuté par l’acétylCoa et formant du NADH2 essentiellement
Qu’est-ce que la chaine respiratoire ?
C’est la chaine formée du complexe OXPHOS et activée grâce au cycle de KREBS qui va éliminer de l’eau en absorbant du dioxygène
En gros, qu’est-ce qu’un peroxysome ?
C’est un organite, un sac membraneux contenant de puissantes enzymes (oxydases, catalases)
Que permettent ces enzymes ?
Elles neutralisent certaines substances toxiques
Quelle est l’enzyme la plus importante ?
C’est la catalase qui dégrade le peroxyde d’hydrogène
Quelle est la composition des peroxysomes ?
- une seule membrane
- pas d’ADN, pas de génome, pas de ribosomes
- contiennent des enzymes oxydatifs dont la catalase
Quelle est la définition biochimique de 1960 des peroxysomes ?
- une oxydase qui produit de l’H2O2 pour détoxifier par déshydrogénation
- une catalase pour décomposer H2O2 parce que toxique
Quelles sont les caractéristiques de l’activité des peroxysomes ?
Ils utilisent de l’oxygène et libèrent peu (pas) d’énergie
Quel est le diamètre des peroxysomes ?
de 0,15 à 0,17 µm
Quels sont les éléments de structure constante du péroxysome ?
- membrane
- matrice
Quels sont les éléments de structure inconstante du péroxysome ?
- nucléole
- plaque marginale
Quelles sont les caractéristiques de la membrane du péroxysome ?
- limite le peroxysome à sa périphérie
- semblable à celle de la membrane plasmique
- a une épaisseur de 6 à 8 nm
Quelles sont les caractéristiques de la matrice ?
- homogène ou finement glandulaire
- modérément opaque au rayonnement électronique
- contient quelques fois des filaments (tubules) ramifiés de 4 à 4,5 nm de diamètre
Quelles sont les caractéristiques du nucléoïde ?
- présent chez de nombreuses espèces animales et végétales
- absent chez les primates
- occupe le centre des peroxysomes
- aspect dense, poly ou mutitubulaire : l’unité est le tubule primaire
- disposition des tubules variable
Quelles sont les deux dispositions des tubules possibles ?
- unis étroitement en formation dense
- disposés autour d’un espace, constituant la paroi d’un tubule secondaire
Quelles sont les caractéristiques de la plaque marginale ?
- structure plate
- épaisse, linéaire, disposée à la périphérie du peroxysome
- existe principalement dans le foie et les reins de nombreux primates
Quelles sont les caractéristiques de la structure de la plaque marginale ?
- très dense au rayonnement électronique
- homogène
- plus épaisse que la membrane du peroxysome
Comment se traduit la flexibilité et le dynamisme des peroxysomes ?
- petits lorsqu’il n’y a pas ou peu de substances toxiques
- gros lorsqu’il y a besoins de dégrader des substances genre acides gras
Comment se fait la synthèse du peroxyde d’hydrogène ? (H2O2 ou encore eau oxygénée)
Par oxydation d’une substance toxique formant alors du peroxyde d’hydrogène
Comment le peroxyde d’hydrogène est-il dégradé ?
Il est dégradé en l’employant pour détoxifier une autre substance formant alors de l’eau ou dégradé directement formant du dioxygène et de l’eau
Quelles sont les fonctions des peroxysomes ?
- la synthèse de peroxyde d’hydrogène
- l’oxydation de : l’alcool, le phénol, l’acide formique, le formaldéhyde…
- la synthèse du plasmalogène
- la bêta oxydation des acides gras à longues chaines
Quel est donc le fonctionnement (réactions) des peroxysomes ?
Comment se fait l’oxydation d’un alcool ?
Qu’est-ce que les plasmalogènes ?
C’est une classe de phospholipides la plus abondantes dans la myéline
Quelles sont les caractéristiques du peroxysome dans la formation des plasmalogènes ?
Il a un rôle dans les premières étapes de synthèse, une certaine fréquence des atteintes neurologiques dans les maladies des peroxysomes parce que plasmalogènes sont importants pour les gaines de myéline des neurones
Quelle est la réaction de la dégradation de l’urate-oxydase ?
Quelles sont les caractéristiques de la réaction et de l’urate-oxydase?
- il catalyse la dégradation de l’acide urique
- cette réaction se déroule chez presque tous les mammifères sauf les primates
Comment se forme le peroxysome ?
Par bourgeonnement du RE
Comment sont formées et transportées les enzymes ?
Les protéines de la matrice sont élaborées par les ribosomes libres, les enzymes sont transportées inactives : par exemple la catalase se trouve dans le cytosol en tant que précurseur, apo-monomère qui s’assemble en tétramère dans la matrice et qui se combine avec l’hème catalase pour être fonctionnel
Qu’est-ce que le signal d’import dans le peroxysome ?
Cela représente 3 acides aminés à l’extrémité C-ter de la protéine et parfois N-ter
Quelles sont les caractéristiques du signal d’import dans le peroxysome ?
- processus mal connu
- reconnu par des peroxines
- nécessite de l’ATP
- pas de nécessité de déplier la protéine : différent de celui de la mitochondrie
- Pex5 suit l’import tout au long de son trajet les autres s’accrochent à différentes étapes du trajet
Qu’est-ce que les peroxines ?
- des récepteurs protéiques cytosoliques solubles
- des protéines ancrées dans la membrane du peroxysome du côté cytosolique
- codées par des gènes PEX
Quel est le rôle des peroxines ?
Ce sont des protéines nécessaires à la biogenèse des peroxysomes :
- assemblage de la membrane
- import des protéines de la lumière (enzymes)
- prolifération des peroxysomes
- héritage des peroxysomes
Par quoi est soulignée l’importance des peroxysomes ?
Elle est soulignée par l’existence de nombreuses maladies associées à des déficits peroxysomaux souvent neurologiques
Quelles sont les deux catégories de maladies associées à des déficits peroxysomaux ?
- Maladies résultant d’un déficit d’une seule enzyme peroxysomale
- Maladies résultant d’un déficit dans la biogenèse du peroxysome
Quelle est la caractéristique des maladies résultant d’un déficit d’une seule enzyme peroxysomale ?
Elles n’affectent donc en général qu’une seule voie métabolique peroxysomale et touchant principalement des pathologies neurologiques
Quelles sont les caractéristiques des maladies résultant d’un déficit dans la biogenèse du peroxysome ?
- Ce sont les Peroxisome Biogenesis Disorders (PBDs)
- Ces maladies souvent léthales affectent toutes les voies métaboliques et induisant donc le dysfonctionnement de l’apport protéique et donc pas de formation de peroxysomes ou en tout cas de peroxysomes vides
Quelles sont les différentes maladies résultant d’un déficit dans la biogenèse du peroxysome ?
Qu’est-ce que le syndrome de Zellweger ?
C’est un défaut héréditaire de l’import de protéines dans le peroxysome qui est alors vide, anomalies du cerveau, foie et rein provoquant une mort précoce
Quels sont les autres processus pathologiques associés à des anomalies du peroxysome ?
- l’hépatite virale (qui touche du coup le foie)
- des traitements qui diminuent les lipides jouant dans la synthèse des peroxysomes
Comment se fait le ciblage de l’import des protéines peroxysomales ?
- toujours post traductionnel
- ciblage des protéines membranaires : directement à partir du cytosol (mPTS1) ou indirectement via le RE (mPTS2)
Quelle est la seconde forme de biogenèse des peroxysomes ?
